浅析海上油田复杂地层钻井液技术

徐光达

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300450

引言

为了高效解决国内能源短缺的问题，国内油田开采中，海上油田的比例逐渐增加，带动了相应开采技术的快速发展。结合海上油田复杂地层开采特点，国内相关人员加强了复杂地层钻井液技术的分析，并在实际工程中取得了良好效果。与国外发达国家相比，国内钻井液技术存在诸多有待完善的地方，随着国内逐步加强了海洋石油钻井开采工艺方面的重视力度，相信未来发展中，国内海上油田钻井液技术的应用水平必将快速提升。

1 海上油田复杂地层钻井液技术的重要价值

由于国际油气资源的价格飙升，从降低国内油气使用成本的角度出发，必须加强海上油气勘探工作的管理，积极投入大量的人力、物力资源，保证海上油气资源的开发能够成为未来能源经济的主要增长点。对于海上油田的开采作业而言，钻井液工艺的重要性不言而喻，积极合理地选择科学有效的钻井液技术利于带动海洋油田的发展，提升其开采效率，从而保证开采作业朝着更加安全可靠的方向发展[1]。国内海洋钻井液技术的进步，已经取得了较好的成果。随着国内逐步加强了环保重视力度，从提高海洋生态环境质量的角度出发，海洋油田钻井技术必将成为未来发展的主要方向。

2 海上油田复杂地层特殊性分析

2.1 厚石沙砾层

根据勘测结果发现，海上厚石沙砾层的实际厚度为1km左右，其中包含灰棕黏土等物质，比例相对复杂[2]。厚石沙砾层中包含大量的砂砾石，一般在其顶部和底部之间并未存在相应的过渡结构，其内部经常存在裂痕，增加了钻井施工的难度。

2.2 膏岩层

大量研究报告表明，国内南海区域有大量的膏岩层，其中较为重要的是灰色膏岩层、白泥膏岩层[3-4]。业内勘测人员经过肉眼便可在岩壁中看见细沙砾，多为深棕色、浅蓝色，这一沙砾层的存在一定程度上增加了岩层高度。相比于其他岩层，泥膏岩层可能会出现溶解，更为严重的后果便是平台发生井壁坍塌，对整个钻井工作的开展极为不利。

3 海上油气田开发的现状问题

3.1 断层遮挡问题

该问题指诸多断块油气藏圈闭后，进而影响到地震资料的勘测效果，进而对储层预测、地震解释情况等都会产生较大不利作用，这种情况极易发生，属于断层遮挡后出现的下拉情况，为此，必须加强地震资料的品质分析，加强深度预测和管理，最大程度的满足开发需求。

3.2 地层缺失问题

各种因素加成作用下，如地层剥失、断层等，都会导致开发井和探井施工遇到地层不一致的情况，极易出现地层对比错误问题，进而增加了工作人员的钻井难度[5]。因此，在进行海上油气田开发过程中，必须积极进行地层缺失、断层遮挡等情况的考虑，方可最大程度降低钻井施工中的事故问题。

3.3 钻井液渗透

操作方作业人员有时因为经验缺失，开采过程中从提高钻井液杂质的吸附水平出发，可能会过于盲目的提升钻井液含量、浓度，导致无法达到预期目标，一定程度上还会导致钻井液渗漏。此外，沙砾层中缝隙较多，也会增加泄露程度。

3.4 井壁坍塌

在进行海上石油开采期间，一旦出现海水渗漏问题，极易导致开采难度增加。相关人员如果不能有效控制海水，会引发其在岩石黏土中发生渗透，进而对组织、结构产生不利作用，导致整体稳定性下降，进而增加坍塌事故概率[6]。此外，井壁沙砾在油气作用下，易发生化合反应，当化合物浓度增高时，对当地人群的身心健康会产生较大威胁。

3.5 异常干扰

海上油气田开采过程中，经常会遇到各种问题，称之为异常干扰，如目的层上方存在的低速体，极易对大众视觉效果产生干扰作用，引发地层平面、平均速度之间存在显著差异[7]。为此，必须结合刻画异常体范围进行解决，考虑地震属性等方法确定异常体的影响区域，充分采取异常体纵向干扰的方法进行解决，避免探井钻遇中的负面情况。

3.6 钻屑漏失

海上地层中，沙砾是主要结构，从沙砾性质出发，可发现其遇水会发生快速膨胀、岩性不强，对海上石油开采而言极为不利。此外，海底水压大，导致沙砾稳定性下降，沙砾可能会表现出松散的情况，在外界作用力影响下无法维持形状，杂质浮动情况明显。当下，国内并未有相关技术进行杂质控制，导致极易出现钻屑漏失问题。

4 海上油田复杂地层钻井液技术分析

近年来，国内海上油田开采期间，发展速度较快，正逐步朝着深井、超深井的方向发展，这一环节极易对钻井液性能产生巨大影响。一旦存在使用不合理的问题，极易对钻井施工产生不利影响，如卡钻、坍塌，为了避免这类事故问题，必须提高对钻井液技术的研发[7]。

4.1 有机盐油田钻井液

国内有机盐油田钻井液快速发展，逐步形成了新型水基钻井液系统，其中包括甲酸钾等有机盐。其优势巨大，防坍塌效果良好，可保证油气层得到良好保护，腐蚀性相对较小，属于可回收、环保性能高的钻井液。相比于常规盐水体系而言，甲酸盐钻井液进入海洋后，极易被海水吸收，存在无毒、无副作用、易降解的优势[8]。弊端是价格高，但是由于可对其进行回收利用，整体性价比较高，在海上油田的钻探工作中具有广泛应用前景。

4.2 聚合醇钻井液

海上油田中，环境恶劣、地层复杂，导致其与陆地钻井液之间存在较大差别。海洋中包含大量生物，为此，必须避免钻井液剧毒等问题，否则极易导致海洋生物链受到破坏。倘若部分无法降解的物质被人类使用，还会产生健康威胁。为此，相关人员必须充分考虑海上油田钻井液的优化。其中聚合醇类物质是环保型水基钻井液，性能相对优良，不会对地质钻井液产生干扰作用。其中，聚合醇是非离子型低分子聚醚，常温下融水效果良好、毒性低，可在短期内完成降解。聚合醇钻井液防塌、润滑，在海洋钻井工程中应用效果显著。

4.3 硅酸盐钻井液

该类钻井液无毒无荧光、成本低，优势相对突出。合理应用这一钻井液，多方协同作用下可保证井壁的稳定效果，但是不可忽略的是这类钻井液对pH极为敏感，且与其他处理剂不契合。总体而言，硅酸钻井液发展前景广阔，在阿拉斯加等区域应用前景广阔。

4.4 合成基钻井液

这是一种人工改良的有机物，可结合性能需求在其中添加重晶石、流变性调节剂，成本低、种类丰富，但是从环保角度出发仍有一定的发展空间。合成基钻井液也是一种新型无毒害技术，生物降解率低，不会对海洋环境、海洋生物等产生负面影响[9]。同时其中并未掺杂荧光类物质，不会对测井等工作产生不利作用。

4.5 甲基葡萄糖甙钻井液

该类钻井液是20世纪90年代首次提出，属于新型水基钻井体系。从防塌机理、常规性能出发，该类钻井液类似于油基钻井液。业内专家指出，这一类钻井二月可起到保护油气层、维持井眼稳定的效果，可有效抑制泥页岩水化膨胀。此外，该类钻井液的润滑性能突出，稳定性高，易降解，对海洋环境的负面影响极低。从中可看出，该类钻井液体系在大斜度井、水平井等场合中应用时，可与地层泥页岩结合，进而形成半透膜结构，可对地层水、钻井液的运移进行有效抵制。

4.6 新型合成基油包水钻井液

该类钻井液使用期间，与传统油基钻井液存在较高相似度。其中包含乳化剂、有机基液、调节剂等成分。其中的分散相是水相，经由加重剂进行密度调节后达到预期效果；有机合成物是连续相；乳化剂性能的调节成分较多，包括酯类、直链烷基苯类等。这一类成分可以起到增加黏度、润滑的功效。当下，这一类钻井液在海上油田钻井平台中具有广泛应用，稳定效果突出。合理应用这类钻井液，可对环境起到相应的保护作用。同时是稳定井眼、提高钻井速度的主要措施。

4.7 新型强抑制聚合物水基钻井液

新时期，国家科学技术快速发展，国内钻井液技术也得到了相应的进步。阳离子聚合物钻井液，具有较强的抑制功效，这类钻井液已经研制成功了。这类钻井液与传统阳离子钻井聚合物相比，优势突出：借助有机聚合物包被剂，可有效改善阳离子，达到降低静电斥力的功效。提高了黏土和聚合物的桥梁作用，保护黏土。此外，该类钻井液分子中，存在疏水基团，可降低环境中水分子的影响，对水接触区域进行良好控制，降低岩土膨胀。

5 海上油田复杂地层钻井液技术的发展趋势

现阶段，国内油气资源的需求量已经达到了峰值水平，为了满足使用需求，必须积极进行海洋油气田的大规模开采，为国内经济发展奠定良好基础。一般情况下，海洋油田存在地形复杂的特点，增大了油气资源的开发难度，为此，必须大力进行钻井液技术的全面研究。因此，从保护海洋环境的要求出发，油气企业必须加强钻井液技术的研发。结合业内海洋油田的开采现状，加强环保型钻井液技术的分析，扩大钻井液技术的应用范围，有效避免废弃钻井液的不利作用，保证海洋生态环境的稳定效果。

所谓环保型钻井液技术，即满足海上油田复杂地层钻井需求的大前提下，合理规避对海洋环境的破坏作用，切实提升钻井工程的现代化水平。为了提高环保型钻井液的研发效果、研发速度，油气田企业必须充分了解海洋生态环境的价值和意义，并在钻井液技术之上，合理进行相关体系的优化，逐步提高钻井液的环保效果。海上油田复杂地层钻井液技术的应用中，其发展趋势分析如下：一是加强新型合成钻井液、低毒钻井液的应用，达到保护环境的目标。二是环保型钻井液中，合理添加无机盐，保证与周边环境的一致性；同时要合理管控钻井液中无机盐的浓度，提高钻井液的安全等级，降低其对周边环境的不利影响。三是加大资金投入，提高生物降解水平，及时将高分子材料添加到钻井液中，达到改善钻井液性能的最终目标，如提高其降解效果，并逐步进行硅酸盐钻井液体系的完善，提高无机环保钻井液的抑制效果、润滑效果，促进国内钻井液技术的全面合理发展，带动整体应用水平的提升。

6 结束语

综上，国内海上油田开采难度较大，相关工作人员在进行开采期间，必须加强钻井液性能的分析和优化，尽量选择无毒无害、应用环保型的材料。在降低成本的基础之上提高开采效率。当下，国内海上油田存在开采作业期间，复杂地层钻井液技术已经取得了初步成果，但是仍需考虑新时期要求，积极进行研发处理，紧跟时代步伐，带动国内海上油田朝着可持续方向发展。