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1、钻井液性能对钻井的影响及对策 钻井液性能对钻井的影响及对策 【摘要】随着全球对能源的需求的增长以及钻井技术的不断革新，复杂结构井的概念不断的被应用到实际的施工中。在这一过程中，不可防止的对钻井液的的性能提出了高更的要求以满足工程中的需要。本文首先对钻井液的性能分类以及作用机理进行了综述，进而分析了其性能及配伍性对钻井过程的影响，并提出了相应的处理措施以保证现场施工正常进行。 【关键词】钻井液 分类 性能 对策 1 引言 目前的油气资源勘探已经从赋存良好的地层走向了更加复杂的深部地层，在此过程中，随着钻井技术的不断提高，特别是复杂结构井的出现，油气勘探工作得到了更加迅猛的开展。其中深井超深井、水
2、平大位移井技术因其有着传统钻井技术不可替代的优势，已经是我国乃至全球开展的重点。在这一过程中，不可防止的要对钻井液提出更高要求以满足这些技术的需求。钻井液性能的优劣以及配伍性的好坏都是影响钻井质量的重要因素。 2 钻井液的作用及分类 钻井液是钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井操作正常进行的流体【1】。钻井液的名字有多种说法，并经历了一个逐渐演变的过程，在钻井的早期，用水做钻井液，在钻井过程中水与地壳表层的粘土混合，形成泥浆，所以人们习惯于称钻井液为钻井泥浆，但后来随着技术的不断开展，出现了许多新型的无粘土相钻井液，再把这类钻井液称为泥浆就不那么确切了，因而逐渐提出了钻井液的说法。
3、2.1 钻井液的作用 钻井液的作用主要有以下几种： 清洁井底，携带岩屑。 在钻井过程中，钻头不断的把井底岩石切削成岩屑，为使得钻井施工的顺利进行，必须及时有效的将这些岩屑清理出井底并携带到地面。 冷却和润滑钻头及钻柱。 在钻头切削井底岩石的过程中会产生大量热量，钻井液在通过钻头时，因存在着温度差，可以起到冷却钻头的作用。同时，因钻井液有一定润滑性同样可以减少钻具的磨损，提高使用寿命。 平衡井壁岩石侧压力，保护地层。 钻井液在上返的过程中其所含的固相颗粒会附着在井壁上，形成比地层渗透率低很多的泥饼。这层厚厚的泥饼不仅可以维持井壁稳定，防止井壁坍塌掉块，而且在这一过程中，还可以防止钻井液进入地层，
4、保护地层不受钻井液的污染。 平衡地层压力。 钻井液最主要的作用就是通过对其密度的调整合理的控制地层压力。要求钻井液的密度设定既能保证不发生井喷井漏等恶性事故，又能防止地层流体对钻井液的污染。 提供所钻地层的大量资料。 钻井液不仅对钻井施工起到重要的作用，而且还可根据钻井液所携带出来的岩屑以及钻井液本身性质的变化及时的分析油气显示，同时获得钻遇地层的岩性特征。2.2 钻井液的分类 钻井液主要分为以下几种【2】：2.2.1 水基钻井液 水基钻井液的主要组分有水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。水基钻井液的开展大概经历了天然钻井液、细分散钻井液、粗分散钻井液、不分散低固相钻井液、无固相钻井液、聚合物
5、钻井液等五个主要阶段。2.2.2 油基钻井液 油基钻井液的主要组分为柴油、原油、化学处理剂、加重剂和水等。油基钻井液经历原油钻井液、油基钻井液、油包水钻井液等几个开展阶段。 2.2.3 气体型钻井流体 气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体而组成的钻井液，常用的气体钻井液有气体、天然气、泡沫钻井液等。泡沫钻井液顾名思义就是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。它的主要组成为液体、气体及泡沫稳定剂等。 2.2.4 合成基钻井液 合成基钻井液是新近开展起来的一种新型的钻井液体系，它是以有机化合物作为连续相，以盐和水作为分散相，并与乳化剂、降滤失剂等相互混合而成的溶胶悬浮体。这种钻井液体系既能保持油基
6、钻井液的优良特性，又能减少排放时对环境造成的污染，但其本钱相比照拟高昂。 3 钻井液对石油钻井的影响3.1 影响钻井速度 流变性是钻井液的一个重要的性能参数，它对机械钻速起到非常关键的作用，而且流变性与机械钻速有着定量的关系。在保证其他钻井参数不变的前提下，根据Eckel的钻速方程，机械钻速与钻头出口处的雷诺数的0.5次方成正比关系。例如钻进1000米的井段，如果用8mPa.s的钻井液只需要50小时，但是如果改用32mPa.s的钻井液钻同样的井段，时间就变为使用8mPa.s的钻井液时的2倍。因而粘度值越低，水力能量的转化率越高，从而有利于提高钻井速度。 3.2 影响固井质量 如前所述，钻井液会
7、在井壁上形成一层厚厚的泥饼，泥饼的渗透率要远远低于地层的渗透率，这就会阻碍地层流体流入到井筒，使其渗入到井筒的压差增加。钻井液的泥饼为保障地层流体不侵入井筒提供了一层可靠的屏障，也是对水淹层固井质量的强有力的保证。同时，钻井液的造壁性的不同，其阻碍地层流体的侵入也会不同。 坚韧致密、渗透性低、特别是高温高压滤失量低的泥饼对地层水侵入的控制能力要高于普通的钻井液泥饼，因此钻井液泥饼质量的改善和控制，特别是高温高压滤失性能的控制，对于水淹层的固井胶结质量至关重要。 3.3 钻井液对地层压力控制的影响 在钻井施工中，钻井液密度的选择直接影响到压力的控制。因此，必须根据现场情况及时准确的调整钻井液密度
8、，密度设计的表达式如下所示： 4 对策 4.1 关注新型钻井液的应用与研究 目前，新型的钻井液已层出不穷，但是，要获得良好的钻井效果，首先要对所钻地层有着深入的了解，进而根据其地层特性，配置相应性能的钻井液。在这一过程中，要注意控制好钻井液的各种性能参数。此外还要多关注全球范围内新型钻井液的使用情况。 4.2 不断加强对石油工人的技能培训 技能培训是工作人员继续学习，提升自己的珍贵时机，技能培训的一种方式是以师带徒的方式，在钻井队里有很多老师傅，他们工作时间长，经验丰富，这些老师傅是我们的珍贵财富，要调动他们的积极性，尽量多的把他们的专业知识及工作经验传承给青年员工，这样就可以少走弯路，使得新
9、员工在老师傅的教导下能够进一步研究，取得更大的进步。另外一种技术培训的方式就是组织员工轮流到国家开办的技能培训中心去学习，如果说前一种技能培训是经验上的提升，那么这种技能培训就可以称为理论上的提升，通过这种技能培训，培训人员可以获得更多的相关理论知识，从而应用到现场生产中。这两种技能培训更有所长，因而要注意将他们相结合才能取得更好的结果。 4.3 加大投资，奖励先进集体及个人 为了开发更加适宜的钻井液，油田应该 加大研发钻井液的资金投入，一方面可以建立相关的研发小组，根据相应钻井地层的实际情况研发本钱低，实用性强的钻井液；另一方面，要增加员工的主动性，对在该方面有特殊奉献或者取得优异成果的集体或者个人给予奖励，从而充分调动他们的积极性。 5 结语 钻井液的性能对钻井能否成功具有很大的影响，不同的地层条件需要不同性能的钻井液，因而要研制最优的钻井液就需要在了解地层地质条件的根底上，有针对性确实定钻井液各方面的物性参数以满足钻井需要。 参考文献 【1】 陈庭根，管志川. 钻井工程理论与技术M.中国石油大学出版社.100119 【2】 单高军.钻井液类型及性能与固井质量的关系研究D.西南石油学院，2005：1324