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第一节 钻井液

第一节 钻井液


  钻井液俗称钻井泥浆。在钻井过程中,需使用专用的泥浆泵,通过钻杆,把钻井液注入地下,冲洗井底,润滑并冷却钻头,把钻出的岩屑带出井口。如此循环往复,井壁上形成泥饼,以确保井壁稳定和保护油气层。大庆中浅部地层具有自造浆作用,一般以清水开钻,钻过嫩江组地层后,清水中的泥岩碎屑经水解自动形成钻井液,但须经处理方可满足需要,而且不同地区、不同层位和不同井型使用不同的处理剂和处理方法。

  一、老区调整井钻井液

  1978~1981年,实施调整井钻井初期,是在钙化钻井液基础上,加入重晶石粉,使泥浆密度加大,以防止井喷。但这种钻井液性能不稳,导致井径失准,事故频发,影响固井质量。1982年,始用高分子量聚丙烯酰胺做处理剂,形成低黏土相不分散重泥浆,使调整井质量显著提高。
  1990年代,研发出甲基硅系列钻井液,通过硅离子改善地层同固井水泥之间的胶结状况,使固井质量进一步提高。2000年后,研制出乳液高分子系列钻井液,集中以往各种钻井液的长处,做到性能稳定,携屑性、抑制性强,使调整井钻井整体质量进一步改善。

  二、外围中深探井与开发井钻井液

  大庆长垣外围地区的油层大多是低渗透储层,稍受污染就会影响产油量。1980年以后,主要使用以聚合物为处理剂的钻井液,包括单聚(聚丙烯酰胺)、双聚(又增加聚丙烯酸钙)、三聚(再增加水解聚丙烯腈)钻井液。其中三聚钻井液密度与黏度低,井径扩大率较小,优于前两者,但也存在易致井壁剥落或坍塌的缺陷。
  1988年,研究出钾铵钻井液,即在三聚钻井液中加入钾、铵离子,以弥补三聚钻井液固有缺陷。1990年,经实验研究发现,钻井液污染储层的原因有二:一是钻井液里的泥质细粒直接进入储层,堵塞出油孔道;二是滤液进入储层,致使储层中的黏土矿物水化分解、运移,堵塞出油孔道。1992年,针对上述问题,研制出两性复合离子钻井液。做法是:在钻井液里加入带有正电基团的两性复合离子和硅聚合物,通过离子交换降低储层黏土的水化分解,同时经过吸附作用,在井壁形成保护膜,使泥饼致密牢固,阻止滤液与固相物质进入储层。同时,根据不同储层特点,研发出两性复合离子钻井液系列配方。使用该钻井液,井径扩大率减少5%~10%,钻井液滤失率减少20%~30%,对低渗透储层效果尤为明显。
  1993年起,储层渗透率较高的井开始使用内屏蔽型钻井液,即利用钻井液中的泥质固相粒子,在较浅范围内有意堵塞储层孔道,快速形成薄污染带,屏蔽滤液渗入,且使污染带变薄,易于射穿。实践证明,该方法可有效防止污染,减少钻井事故,提高固井质量。

  三、深层探井钻井液

  深层探井以找天然气为主,而天然气层极易污染。因此,深井钻井液密度要小,且须耐高温高压。1985年,大庆油田开始研究油包水钻井液。1987年,首次用于肇深5井,使钻井液对气层的侵害大为降低。1999年,在钻探葡深1井时,经抗高温技术处理的油包水钻井液,在井深5500米、井底温度219摄氏度情况下,保持性能稳定,起下钻、测井、下套管都很顺利,刷新钻井液抗高温纪录。
  2002~2005年,在徐家围子深层气勘探中,实施欠平衡钻井,为减少钻井液对气层识别的影响,使用密度仅为0.92~0.94克/立方厘米的新型水包油钻井液。在其他近平衡钻井中,研发使用水基抗高温有机硅钻井液,其耐高温性能达到200摄氏度。同时,开发出抗高温保护剂,使钻井液抗高温性能达到220摄氏度,并使其流变性能基本保持稳定。