淺析超深井超高溫鉆井液技術

更新時間：2020-03-19

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一、前言

當前能源問題是任何國家關注的主要問題，隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，對能源的需求也日益增多，大部分中淺地層的能源資源幾乎都已經被開發利用，只能向著更深的地層開發能源資源，超深井的采油已經成為必然。但是超深井的超高溫對鉆井液性能影響非常大，如何使鉆井液具有抗高溫能力，是所有鉆井工程中的技術難題。深井鉆井工程受鉆井液的質量直接影響，在超深井鉆井中，深度越深，地層溫度越高，鉆井液循環、停留的時間更長，在低溫下鉆井液性能不容易發生變化，但是在這樣超高溫的情況下，性能會發生變化，超深井鉆井的裸眼長，地層結構復雜，增大了石油氣受污染的可能性等問題都是增加鉆井的技術難度[1]。現代石油超深井鉆井中需要解決的問題是在超高溫高壓的條件下維持鉆井液的性能，發揮出大的功效，提高抗高溫的能力等。

二、深井高溫環境下常用的幾種鉆井液

鉆井液是在鉆井過程中使用的流體，有液體和氣體，因此正確的應該叫鉆井流體。鉆井過程中鉆井液起著十分關鍵的作用。鉆井液在鉆頭的水眼處以很高的速流，噴入井底，沖起井底的巖屑，將巖屑沖出，沖洗井底,為防止井噴應該要和地層壓力平衡。鉆井液不僅可以潤滑鉆頭以及冷卻鉆具，還能抑制頁巖分散和膨脹，同時還可以產生薄韌的濾餅，穩定井壁。依據鉆井液沖擊出的巖屑，可以獲取準確的地層信息，根據得到的信息改變鉆井液的流速，提高鉆頭破巖的能力，加快鉆井工程的進度。

目前，鉆井工程在深井高溫環境下常使用的鉆井液有三磺水基鉆井液、硅氟聚合物鉆井液以及TSD 、TSF聚合物鉆井液[2]。三磺水基鉆井液的處理劑其主要是磺化腐植酸、磺化酚醛樹脂、磺化栲膠。在高溫高壓環境中有效降低了鉆井液的濾失量，加固了井壁，提高了泥漿防卡、防塌、防鹽和抗溫的能力。硅氟聚合物鉆井液是5 %的鈉膨潤土、6%的M F-1、4%的M M H 、3% 的R H-1 、3%的NSO 、3 %的GF-260 、2% 的Z H-Ⅲ以及多種輔助劑結合而成的。因此抗高溫能力比較強，還有比較好的剪切降粘性能和流變性能,有較強的抑制服性和抗高溫懸浮穩定性。TSD、TSF 聚合物鉆井液是聚合物。TSD是具有抗高溫性質的反絮凝聚合物。TSF是能夠控制高溫的濾失聚合物。TSD是低分子的聚合物，鉆井液具有的流變性能夠被有效的控制住，還具有抗鈣的性能。TSF 是一種穩定的抗高溫添加劑。TSD、TSF 結合配制出來的鉆井液不僅熱穩定性高，而抑制性能也比較高。

三、超深井超高溫鉆井液技術的主要難點

1.鉆井越往下，井下的壓力和溫度會越高，鉆井液循環、停留在井下的時間也越長。低溫下，鉆井液不容易發生變化、反應不劇烈、作用不明顯，但是在超深井超高溫的情況下，鉆井液容易發生變化，性能變得不穩定[3]。

2.超深井在鉆井過程中遇到的地層復雜多變，地層中的水、油、鹽、粘土、氣等污染會比較大，在高溫影響下鉆井液體系也會發生變化，因此鉆井液體系在超深井超高溫環境下要有很強的抗污染能力。

3.鉆井越往深處的裸眼越長，地層結構更加復雜，確定以及控制鉆井液的密度更加不容易，并且采用重泥漿的壓差大，就會造成井塌、井噴、井漏、壓差卡鉆等復雜的問題。

4.鉆井液在高溫高壓條件下更加嚴重的腐蝕鉆具。而且超深井下作業時間長導致多種因鉆井液引起的事故增多。

5.在超深井作業中為提高鉆井液的性能，經常把潤滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑添加到體系中，處理劑成分是有機化合物，帶有毒性。施工中，不正當處理，會污染地下水、土壤、地表，影響環境，動植物健康[4]。

四、超深井超高溫鉆井液技術改進措施

1.使用抗高溫稀釋劑和抗高溫濾失控制劑，在高溫高壓下鉆井液明顯的增稠，是由于高溫下的黏土粒子發生水化分散，所以，使用抗高溫稀釋劑進行稀釋作用，目的是抑制黏土發生水化，達到高溫稀釋的目的。超高溫下泥漿的濾失、濾餅影響著井壁的穩定，提高液相黏度和濾餅質量，減少濾餅滲透可以控制濾失。

2.在超深井超高溫的環境下，在鉆井項目的設計和鉆井液的選擇上，要慎重考慮對環境的影響，選擇的潤滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑要確保不造成環境污染，把污染降到低，嚴格把握鉆井液的使用量，保障鉆井工程的順利實施，減少安全事故的發生。

3.在鉆井施工過程中，對經過的巖層性質要及時有效的分析，防H2S和防塌的主要措施是使用準確的泥漿密度。起下鉆的速度嚴格控制，能夠防止壓力和抽汲造成的井壁不穩問題，堅持使用低速進行起鉆，起鉆過程中要對泥漿進行連續灌滿，下鉆操作要保持平穩[5]。

4.在鉆井過程要預測地質，對井下的情況進行嚴密的監視，預防發生井塌、井漏等事故，及時發現可能出現的安全隱患，及時進行有效的處理。在鉆井進程中特別要注意卡鉆被粘附，在井中要盡量使鉆具保持活動，停止不要超過5分鐘的時間，特殊情況時必須長時間的停止鉆具，把鉆具放置在安全的井段，減少井下發生復雜事故的概率。

五、結束語

深井超高溫的鉆井液技術給深井超深井的經濟、快速、安全鉆井提供強勁的支持，在深井鉆井中能夠降低成本、提高速度、縮短周期、加快勘探進程，具有實用價值和理論意義，還有廣闊的發展前景。

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