低密度复杂地质条件下矿井钻井液应用过程中的研究

吴文良

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东 滕州 277599）

众所周知我们国家同时是能源需求量以及自然能源拥有最多的国家之一，而在最近几年来为了满足生产生活的需要我国在地层气以及石油开发这些方面都取得了较好的创新和突破，这些成就无疑在很大程度上提高了我国能源开发和利用的整体水平。然而放眼观察整个能源利用行业的话目前所拥有的这些成就还是远远不够的。由于我国的疆土十分广阔在开展钻井工作时一般都是在复杂的地层中进行的，不仅如此我国复杂地层的种类相对也十分的繁多，不同区域复杂地层的物理性质以及地理环境都有很大的差异，以上这些条件都会给复杂地层钻井工程的开展带来更大的阻碍，就从目前情况来看，要迫切解决的问题是在钻井施工中如何去选择钻井液[1]。

1 钻井液的选用

1.1 复杂地层钻井液的选用

工作人员在开始选择钻井液之前必须要对复杂地层钻井周围的地形以及环境做好考察以及检测工作，因为只有详细的了解到了复杂地层地质结构的具体特点以及环境情况才能制定科学的施工方案。需要注意的是如果遇到了一些复杂地层的话通常都会选择密度比较低的钻井液，这主要是因为如果钻井液的密度较高很有可能会改变液压柱的具体高度，情况如果比较严重的话甚至还有可能会导致整个地层结构失去原有的稳定性，这样的话工作人员在开展钻井施工时很容易会发生气体侧漏的情况，这不管是对于工作人员的生命安全还是钻井工程的顺利开展都是十分不利的。相反如果在复杂地层之中选择密度比较低的钻井液的话就会形成液柱，液柱可以在避免损坏储层的同时提高整个施工的安全性，不仅如此密度比较低的钻井又和密度较高的钻井液相比它的物理性质比较稳定，而且万一钻井施工工作发生气液泄漏的话密度低的钻井液还可以起到一个补壁的作用[2]。

1.2 松软地质钻井液的选用

如果经过工作人员的考察发现所要施工的地层土质相对比较松软的话也可以选择一些低密度的钻井液，这主要是因为低密度的钻钻井液它通常可以很好的去防止钻井膨胀的情况，低密度的战绩还可以在很大程度上去增强整体的渗透性，这样一来就可以很好的去防止地球发生坍塌事故。另一方面低密度的钻井液它的流动性相对较强，这一特性往往可以使地层表层以及深层之间达到一个平衡的状态。它还可以有效的对整项钻井工作的开展达到一个保护的效果。最后在钻井工作之中通常会使用到大量的机械设备以及各项资源，这些资源的大量使用必不可少的会产生很多的热量，这无疑就会导致钻井地层中整体的温度快速的升高。如果温度升高的话也会影响到钻井液性能的有效发挥。在实际使用的过程中发现低密度的钻井液可以很好的去减缓这种影响。

2 低密度钻井液的成分

通过笔者的仔细研究发现低密度的钻井液体系可以在复杂地层的施工中解决很多问题，作为相关的工作人员必须要正确认识到选择最佳的钻井液才能够去保证整个钻井工作的顺利开展。有很多例子可以证明如果没有选择正确的钻井液很容易会造成钻井事故的发生，它会给复杂地层的钻井工作带来很大的安全隐患。低密度的钻井液和普通钻井液相比的话它的配置难度较高，所以在配置低密度钻井液的时候必须要严格的去遵守各项规定以及标准。通常情况下为了得到低密度的钻井工作人员需要在清水之中去加入少量的纳基润土以及碳酸钠才可以得到基液，需要注意的是对于低密度钻井液来说基液是十分关键的，它的主要成分以及配比的情况都有可能会直接影响到钻井液密度的大小，如果是从我国的标准来看低密度钻井液中空心玻璃珠的含量必须要超过百分之二十才算符合标准。最后值得注意的低密度钻井液之中如果加入空心玻璃柱的话也会导致它整体的性质发生一定的变化，这也就是说工作人员在配置钻井液的时候还需要去检测它的性能，避免因空心玻璃珠含量的问题给整个钻井工程带来事故。

3 低密度钻井液的应用

低密度钻井液通常都是指密度小于1.0g/cm3的钻井液，如果是在低密度钻井液之中加入空心玻璃微珠的话通常会增强它的溶解率。通过相关的实验发现一种以空心玻璃微珠为减轻剂的钻井液体系具有良好的流动性与分散性，将这种钻井液体系用于若尔盖矿区2K12钻孔的时候也发现它的实用性较好。另外空心玻璃微珠也可以作为密度1.00g/cm3～1.10g/cm3的常规钻井液的减轻剂。如果是要在室内进行试验还可以选择Y2000型高强度空心玻璃微珠。在测试的过程中发现它的密度为0.3g/cm3～0.35g/cm3，利用这种钻井液体系也同样满足复杂地层的钻探要求；具体来说它的抗压能力为14 MPa；如果温度在600℃以上的话空心玻璃微珠会软化而且失去原有的效果，这也就是说工作人员应当随时观测井内的温度。为了防止钻井液性能变差它的pH值介于8～10之间；低密度钻井液的密度也有着具体的要求，通常工作人员都是在清水中加入5%钠基膨润土和0.5%的碳酸钠，然后将其配置成基浆，在此基础之上将空心玻璃微珠加入到基浆，通过测试笔者发现钻井液密度降低的幅度会随着空心玻璃微珠的加量而不断的加大，如果空心玻璃微珠加到20%钻井液密度在0.74g/cm'，在具体使用的时候工作人员可以根据井深和地层压力系数去调整钻井液的密度。在不同的浓度之下，空心玻璃微珠对于钻井液流动性也会产生不同的影响。如果在钻井液之中不断的加入空心玻璃微珠的话它的相对固相含量就会增大，这样一来造成的结果便是颗粒的摩擦会变得很频繁。如果情况比较严重的话会导致钻井液的流动性不断变差，低密度钻井液具有一个很明显的特征是它的渗透性和溶解性更强，这主要是因为在低密度钻井液之中有腐植酸钾，腐植酸钾可以很好的对钻井液达到一个降解的作用，还可以在很大程度上去避免钻井发生泄漏。通常情况下在一些比较容易坍塌的地质之中都会选择低密度的钻井液，这主要是因为高密度的钻井也很容易会破坏地质的整体结构，工作人员在开展钻井的时候甚至还会发生地层断裂以及钻井液漏失的情况，而为了能够更好的去保证复杂地层钻井工作的正常开展工作人员都会使用到低密度的钻井液。

4 结语

结合上述所说不难发现对于钻井工作来说选择不同的钻井液也会得到不同的施工效果，为此相关的钻井工作人员必须要在详细考察地质环境以及特征的基础之上做好准备措施才能保证该项工作的顺利开展。面对一些比较复杂的地层如果选择低密度钻井液的话通常会给整个钻井工作带来很大的便利，但是这还需要所有钻井施工人员的高度配合以及协调才能发挥它最好的性能。