陜北鉆井液的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1、 陜北鉆井液的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向 姓名：xxx 班級：xxx 時間：xxx陜北鉆井液的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向 xxx （xxxxxxx學(xué)院,陜西xxxx xxxxx）【摘要】 陜北中生界油田二開井段普遍存在漏、塌、卡等復(fù)雜情況，因此要求鉆井液具有“三防”能力，同時具有油層保護能力。針對陜北中生界油田東部地區(qū)地層穩(wěn)定，南部地區(qū)易縮徑、易漏失，西部地區(qū)砂巖層膠結(jié)疏松、造巖性差、易跨塌的特性，分別采用對應(yīng)的鉆井液。最后對陜北鉆井液技術(shù)的發(fā)展方向進行了展望。并介紹了鉆井液最基本的功用和陜北油田應(yīng)用最廣泛的水基泥漿及主要處理劑材料。關(guān)鍵詞:鉆井液 水基泥漿 鉆井液新技術(shù) “三防”性能一、陜北鉆井液的發(fā)展史1

2、、自然泥漿階段 陜北石油鉆井是從八十年代初開始的，當(dāng)時僅有西北有色、地礦系統(tǒng)、煤田系統(tǒng)以及勘探部、縣鉆采公司等幾十部小井隊，主要在子長、延長和寶塔區(qū)一帶鉆井，由于井淺且地層穩(wěn)定（不坍塌不縮徑），幾乎不加泥漿材料，二開全用清水鉆進，任巖屑自然造漿，泥 漿稠了就排掉，好在那時人們環(huán)保觀念淡薄，沒有人罰款。這一自 然泥漿一直延用到九十年代初。2、分散泥漿階段九二年末，志丹縣的永寧鄉(xiāng)、安塞縣的郝家坪鄉(xiāng)和靖邊縣青陽岔鎮(zhèn)開始鉆井，由于這些油區(qū)地層較復(fù)雜，井隊在頻遭卡鉆事故之后，才意識到泥漿的重要性，才開始使用膨潤 土、純 堿、燒 堿、腐鉀、鐵鉻鹽、聚丙烯酰胺、纖維素等簡單泥漿材料。這一階段泥漿技術(shù)普遍偏低

3、，泥漿配方大多來自教科書，膨潤土、純堿、纖維素用量特大，導(dǎo)致巖屑分散在泥漿中而不 在地 面沉淀，泥漿比重、切力、粘度都很高，鉆進效率很低，800米的直井一個月能鉆完都是高效益。3、不分散低固相泥漿階段自九八年開始，陜北井隊陸續(xù)使用不分散低固相泥漿，盡管技術(shù)尚不太成熟，但鉆進效率都大大提高，有一半的井隊一個月能完成2口井。4、鉀基無固相 鉆井液、鉀 銨基陽離子聚合物 鉆 井液體系階段到2001年，陜北已有井隊陸佰多部，全國各大油田，各大地質(zhì)勘探系統(tǒng)都有井隊云集陜北，個體井隊也快速發(fā)展起來，鉆井生產(chǎn)催生了鉆井液技術(shù)突飛猛進的發(fā)展。與陜北地層相適應(yīng)的廣譜護壁劑、潤滑絮凝劑、高粘防塌劑、高粘堵漏劑、膨

4、脹堵漏王等高科技產(chǎn)品以及無固相鉆井液、鉀基無固相鉆井液、鉀銨基陽離子聚合物鉆井液體系開始在井隊使用。從而使陜北鉆井液技術(shù)一躍進入國內(nèi)領(lǐng)先水平，使鉆井效率增高到極至，現(xiàn)在每月進尺3000米 已是很平常的事。但是，陜北 各井隊 鉆井液技術(shù)發(fā)展 不 平衡，有的井隊鉆井液技術(shù)還處在九十年代水平上，有些新組建的井隊技術(shù)甚至還很低，鉆速慢，卡鉆事故多。相信這些井隊只要謙虛向優(yōu)秀井隊學(xué)習(xí)，很快就會迎頭趕上的。二、陜北地層特征1、自西向東油井越來越淺，例如，同樣是長6完井，吳旗白豹鄉(xiāng)井深是2400米，而延長縣井深只有400米。2、自西向東地層由復(fù)雜到簡單。從地層穩(wěn)定與否分為三類地層。 a、坍塌縮徑地層，如定邊

5、、吳旗、志丹、甘泉、安塞、靖邊。 b、縮徑而不坍塌地層，如子長、橫山。 c、不縮徑不坍塌的穩(wěn)定地層，如延長、延川、宜川、寶塔區(qū)。3、坍塌主要發(fā)生在直羅組和富縣組，皆為水敏性剝落地層?？s徑主要發(fā)生在直 羅組下部、油層上下盤，皆為水敏性膨脹地層。4、滲漏是陜北各縣地層普遍存在的問題。三、陜北地層與外地地層的異同共同處：1、都是沉積巖、主要巖石都是砂巖和泥巖；2、都存在坍塌、縮徑、滲漏、巖屑造漿問題。不同處：1、陜北地層是負壓地層，鉆井液比重可以小到接近于清水，而不會發(fā)生井涌井噴。2、陜北地層沒有鹽層（米脂縣除外），不必用鹽水泥漿。3、陜北地層（除黃土層外）沒有溶洞和特大裂隙。4、陜北地層巖屑造漿比

6、較嚴重。5、陜北地層坍塌、縮徑不太嚴重，坍塌段只有40-120米，縮徑段也只有30-60米。鉆井液比重1.1，粘度24秒，失水量8ml/30min，足以維持井壁穩(wěn)定。6、陜北井淺，井深在400-2200米。四、常用鉆井液材料的分類膨潤土類：鈣基膨潤土（103/t）、鈉基膨 潤土（153/t）、超級鈉土（253/t）無機鹽類：純堿、燒堿、硅酸鉀、氯化鉀、氯化鈣、氫氧化鉀。加重劑：重晶石粉、工業(yè)鹽。水泥添加劑：水泥速凝劑、水玻璃、水泥緩凝劑。殺菌劑：甲醛、高錳酸鉀。油脂類：絲扣油、鉛鋅粉。潤滑劑：皂化油、十二 烷 基 苯 磺酸鈉、多功能潤滑劑、塑料小珠。堵漏劑：801堵漏劑、混合堵漏劑、核桃皮、高

7、粘堵漏劑、膨脹堵漏王、生石灰、鋸末。絮凝劑：潤滑絮凝劑、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鉀。包被劑：強力包被劑、80a-51、fa367。降粘劑：腐植酸鉀、磺化褐煤樹脂、鐵鉻鹽、栲膠。增粘劑：高粘防塌劑、黃原膠、羥乙基纖維素。降失水劑：鈉羥甲基纖維素、有 機硅腐植酸鉀、水解聚丙烯腈銨鹽、pac141系列、磺 化 褐 煤 樹 脂、羥甲基玉米淀粉、廣譜護壁劑型、磺化瀝青粉。復(fù)合型：廣譜護壁劑型、廣譜護壁劑型、高粘堵漏劑、潤滑絮凝劑、高粘防塌劑、膨脹堵漏王。五、鉆井液的其它方面（1） 、鉆井液的主要作用地下鉆井作業(yè)的嚴酷環(huán)境促進了對鉆井液的研究和開發(fā)，要求能夠在鉆井過程中完成以下多項關(guān)鍵任務(wù)：懸浮、壓力控制、巖

8、層穩(wěn)定性、浮力、潤滑和冷卻。 懸浮沿鉆桿向下或從鉆孔中向上流動的鉆井液有時會停止運動。出現(xiàn)這種情況只能有兩種原因：一是出現(xiàn)了故障，二是在更換鉆頭時將鉆桿提出了鉆孔。鉆探停止時，懸浮在鉆井液中的鉆屑就會沉入鉆孔的底部，將鉆孔堵塞。鉆井液被設(shè)計為具有一種非常有趣的特性，而該特性可以解決這一問題。鉆井液的稠度（或粘度）隨鉆井液流速降低而增加。鉆井液停止流動后，就會形成一種粘稠的凝膠體，這種凝膠體可使巖石鉆屑懸浮在其中，從而防止它們沉入鉆孔底部。而當(dāng)鉆井液又開始流動后，它就會越變越稀薄，恢復(fù)到其以前稀薄的液體形態(tài)。 壓力控制許多人都看到過石油從鉆井臺中噴入高空，石油工人為之而歡呼雀躍的情景。實際上，這

9、類井噴罕有發(fā)生，也并不值得慶祝，因為鉆探的目標(biāo)是以控制流量的方式來開采石油。泥漿被設(shè)計為可以抵消巖層中流體的自然壓力，從而防止發(fā)生此類事故。壓力間必須達到適當(dāng)?shù)钠胶?，即鉆井液對鉆孔壁的壓力應(yīng)足以抵消巖層和石油或天然氣施加的壓力，但這種壓力又不能太大，否則會對油井造成破壞。如果鉆井液的重量太大，可能會使巖石破裂，鉆井液也會因此而流失入地下。液體的壓力隨其濃度的變化而變化。在鉆井液中添加增重劑可以提高其濃度，進而增大它對鉆孔壁的壓力?？烧{(diào)整液體的濃度以滿足油井中的環(huán)境要求。 裸露巖層的穩(wěn)定性鉆井過程分為兩個階段：第一階段是鉆穿不含石油的巖層，目標(biāo)是盡快鉆穿不含油巖層，到達含油巖層，即儲集層。此時的

10、重點是要保持鉆孔中裸露巖層的穩(wěn)定，同時還要避免鉆井液流失。而如果保持鉆井液壓力高于巖層孔隙流體壓力，鉆井液就會出現(xiàn)向巖層的透水巖石中滲入的自然趨勢。在鉆井液中加入特殊的添加劑，就能防止發(fā)生這種情況。鉆井液可能會以其它方式與周圍的巖石相互作用。例如，如果巖石含鹽量很高，水就會溶解其中的鹽分，從而使鉆孔壁變得不穩(wěn)定。在這種情況下，使用油基鉆井液效果會更好。粘土含量高的巖層也容易被水沖刷掉。對這類巖層需使用抑止性的鉆井液，以保持井眼穩(wěn)定并防止井眼擴大或被沖蝕。隨著鉆探不斷深入，井眼被用鋼套管保護起來，鋼套管用水泥加固，這樣既保持了井眼的穩(wěn)定性，又為到達儲集層后開采的石油提供了通往地表的通道。到達儲集

11、層后，必須改變鉆井液的成分，以避免阻塞巖石孔隙。保持巖石孔隙不被阻塞可使石油更順暢地流入鉆孔，然后上流至地表。 浮力一座油井可能深達數(shù)千英尺或數(shù)千米。而一根如此長的鋼鉆桿將重達數(shù)噸。如果將鉆桿浸入鉆井液，就會產(chǎn)生浮力作用，降低鉆桿重量，并會減小對鉆探機械裝置的壓力。 潤滑和冷卻金屬鉆入巖石時，會因摩擦生熱。鉆井液可潤滑和冷卻鉆頭，使鉆探平穩(wěn)進行，同時延長鉆頭的壽命。對延伸區(qū)域或水平油井而言，潤滑可能尤為重要，因為在這些地方，鉆桿、鉆頭和巖石表面間的摩擦必須保持在最低水平。（2） 、優(yōu)質(zhì)鉆井液的標(biāo)準卓越的護壁性能，確保井壁穩(wěn)定，起下鉆 暢 通，測 井 一次 性成功，一句話，確保井內(nèi)安全。良好的防

12、漏堵漏性能，減少用水量和待水時間，以及因待水造成的井內(nèi)情況復(fù)雜化。發(fā)生滲漏能在1小時內(nèi)解決，發(fā) 生大 的漏失能 在12小時內(nèi)解決，且堵住后沒有后遺癥。有利于攜帶巖屑和懸浮巖屑，避免埋鉆事故發(fā)生。能很好地抑制巖屑水化分散，使巖屑在地面全沉淀下來，從而保證了鉆井液性能的穩(wěn)定。避免巖屑造漿引起鉆井液性能及井內(nèi)情況惡化。有利于提高鉆進速度，縮短鉆井工期，多鉆井，提高井隊在市場上的競爭力。有利于延長鉆頭的使用壽命，少起鉆，多進尺。良好的潤滑性和流動性，減少鉆桿柱的磨耗以及鉆機、泥漿泵、柴油機的負荷，延長設(shè)備和鉆鋌、鉆桿的壽命。鉆井液品種少，配制方法簡便，材料來源方便，成本低。漿材費用最高不超過3萬元，最

13、低可降到1仟元以下。鉆井液性能符合油礦要求，且有利于保護油層，提高采油率對施工地區(qū)周邊環(huán)境不產(chǎn)生污染或很少污染。（3）、鉆井液配方鉆井液看似簡單實則高深，確定一口井鉆井液配方需要大量學(xué)問和經(jīng)驗。需要考慮到地層特征、鉆井設(shè)備、鉆鋌鉆桿、井隊整體技術(shù)素質(zhì)、水源、井深、直井或斜井、什么位置開始定向、成本、地面循環(huán)系統(tǒng)等等方方面面的問題。根據(jù)地層穩(wěn)定與否，首先確定鉆井液類型。在穩(wěn)定地層如川口、南泥灣、青化砭、七里村、甘谷驛，可用無固相鉆井液，加幾袋絮凝劑將巖屑從井內(nèi)排出井口并在地 面全沉 淀下來 就行了；在縮徑但不坍塌地層如子長、橫山，也可用無固相鉆井液，加 絮凝劑和硅酸鉀或純加廣譜護壁劑一種就行了；

14、在坍塌縮徑地層如志丹、吳旗、安塞,最好用鉀銨基不分散低固相鉆井液。鉆井液類型確定后，就要詳細設(shè)計其配方，制定維護和管理方案了。下面重點說說復(fù)雜地層鉆井液配方的確定。以志丹縣吳堡地層為例：1、堅持“一低二高二適當(dāng)”原則，即低失水、高礦化 度、高 濾 液 粘度、適當(dāng)?shù)谋戎睾驼扯取?、設(shè)備特別是泥漿泵性能良好，鉆井液性能可適當(dāng)放寬一些，反之，就得保守一些。3、鉆鋌、鉆桿質(zhì)量不太好，有折斷或脫扣危險，應(yīng)提高鉆井液防塌和排粉能力。4、井隊整體技術(shù)水平不高時，不要設(shè)想快速鉆進，鉆井液性能要維持在一個很小的范圍之內(nèi)，防患于未然。5、水源緊張，要適當(dāng)提高鉆井液粘度，減少滲漏量。6、井深情況。長2完鉆，失水量可

15、放大一些，以提高鉆速，快速完鉆；長6完鉆，井深比長2完鉆多300多米，工期要長幾天，失水量就要控制在6-8ml/30min7、直井或斜井。直井要取芯，工期較長，鉆井液防塌能力要更強；斜井，巖屑不易上返，鉆井液要有較大的粘度和切力。8、開始定向位置。開始定向位置在直羅組以上，直羅組中部或直羅組以下，鉆井液配方都應(yīng)該是不一樣的。9、循環(huán)槽長，泥漿量大，無機或有機絮凝劑可少加一些，反之，就得多加一些。10、漿材成本控制在3萬以內(nèi)。依據(jù)以往經(jīng)驗和大量理論 知 識，結(jié) 合 以 上 10條，選擇確定一種適合本井隊本口井的鉆井液配方。（4）、循環(huán)槽、泥漿池的設(shè)計 循環(huán)槽、泥漿池很重要，有人說到井隊看一看循環(huán)

16、槽和泥漿池，就知道該井隊鉆井液水平高低了，事實確定如此。循環(huán)槽長度應(yīng)不低于20米，寬和深不低于0.4米。泥漿池設(shè)計成一大一小兩個，大的容積803，小的容積203。水龍頭或排污泵放在小池里，泥漿先到大池再到小池，循環(huán)槽還可以直接到小池。 用2個泥漿池有利于巖屑充分沉淀，維持泥漿性能，不致于比重、粘度上升太快。特殊情況下，如需要快速增加泥漿比重、粘度、切力可采用小循環(huán)，即不通過大池直接到小池，這樣便于處理泥漿。（5）、無固相鉆井液與固相鉆井液的互轉(zhuǎn)無固相鉆井液轉(zhuǎn)為固相鉆井液的辦法：1、在原漿中加高錳酸鉀使其中的絮凝劑解絮或?qū)⒃瓭{全儲存起來，換上清水。 2、改用小循環(huán)，減少漿液總量。3、加膨潤土、純

17、堿、高粘防塌劑。例如，若計劃將比重提到1.10，漏斗粘度提高35秒，13水中 就得加100公斤膨潤土，5公斤純堿，5公斤高粘防塌劑4、計算出井外漿液總量及膨潤土、純堿、高粘防塌劑用量。5、采用漏斗沖槍邊循環(huán)邊加料。12小時后改用大循環(huán)。固相鉆井液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o固相鉆井液的方法：1、加降粘劑將鉆井液粘度降下來。2、加清水將鉆井液比重降低。3、加絮凝劑將鉆井液固相沉淀。（6）、鉆鋌脫扣后鉆井液的處理陜北每天都有鉆 鋌脫扣事故發(fā)生，有的很順利打撈上來，有的不 得不動反絲鉆桿，后者少則損失幾萬元，多則損失幾十萬元。因此，一旦發(fā)生鉆鋌脫扣事故，萬不可急著停泵起鉆，而應(yīng)先處理鉆井液。具體辦法是：1、繼續(xù)循環(huán)泥漿

18、。2、輕輕下放方鉆桿，讓鉆鋌公母扣對住，盡可能讓泥漿流過鉆頭。3、加增粘劑和防塌劑，使井內(nèi)巖屑全返出井外，使易坍塌的直羅組和富縣組穩(wěn)定不發(fā)生掉塊。4、泥漿處理完后再循環(huán)2個小時就能起鉆，注意，起鉆過程中一定要灌漿。（7） 、用水泥固土層管的辦法 常用水泥固土層管的辦法有4種，采用哪種辦法要依據(jù)井隊實際情況決定。 1、先注水泥漿后下土層管。一開鉆至設(shè)計層位，先送103清水洗井，再送23水泥漿，然后起鉆下土層管。該辦法固井效果最好。只是在下管前2天要用水泥漿將土層管下口封死。2、從井口直接注入水泥漿。土層管最后一根不下，將拌好的水泥漿從井口直接倒入井內(nèi)，然后再把最后一根土層管放下去。3、土層管下完

19、后，把方鉆桿與土層 管口連 接好，用泥漿泵送103清水 23水泥漿替漿水，最后蹩壓。4、 把鉆桿下到距井底0.5m，連接好方鉆桿和鉆桿，然后用泥漿泵送水泥漿和替漿水，接著起鉆，最后將土層管提起一根再慢慢放下去。（8）、鉆井液穩(wěn)定措施與抑制巖屑分散、保護井壁穩(wěn)定措施的聯(lián)系無固相鉆井液不含固相，巖屑是全沉淀的，鉆井液性能相對穩(wěn)定，而井壁本身又很穩(wěn)定，三者很容易統(tǒng)一。而對于不穩(wěn)定地層不得不使用低固相鉆井液的時候，欲做到抑制巖屑分散與鉆井液穩(wěn)定、井壁穩(wěn)定的三者統(tǒng)一是非常艱難的，當(dāng)有機處理劑具有良好的穩(wěn)定鉆井液能力時，因其具有較強的分散作用會降低鉆井液抑制巖屑分散和穩(wěn)定井壁的能力；而當(dāng)具有較強的抑制鉆屑

20、分散和穩(wěn)定井壁能力時，往往又具有較強的絮凝能力，對鉆井液的穩(wěn)定有一定的破壞作用。用廣譜護壁劑型、高粘防塌劑和硅酸鉀可以解決這些難題。在維持井壁不坍塌掉塊的前提下，實現(xiàn)巖屑在地面全沉淀下來，維持鉆井液始終處于低固相狀態(tài)。在進入易塌 地層（直羅組或富縣組）前20米，計算出井內(nèi)井外漿液總量，按廣譜護壁劑型（0.5%)、高粘防塌劑（0.5%)、硅酸鉀（1%）、預(yù)水化膨脹土（4%），依次將其加到鉆井液中，隨后就加廣譜護壁劑（1%）一種材料到完鉆。該鉆井液體系在陜北已應(yīng)用上千口井，特別適合吳旗、志丹、安塞等復(fù)雜地層，對防塌、沉淀巖屑、避免鉆井液性能惡化非常有效。（9）、提高鉆井液技術(shù)水平從而快速提高鉆井效

21、益1、虛心求教于泥漿公司。泥漿公司有精通泥漿的專家，他們對陜北各油礦地層情況都很熟悉，對鉆井液類型與配方的選擇、對鉆井液的維護與管理、對特殊情況下的緊急處理都已經(jīng)程序化，利用他們的專業(yè)技術(shù)是條捷徑，能取到事半功倍、點石成金之奇效。2、向同礦區(qū)鉆井效益高的井隊學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他們用什么材料、怎樣配制、鉆井液性能維持在什么狀態(tài)。3、深刻總結(jié)以往經(jīng)驗和教訓(xùn)，改進配方，選用科技含量的產(chǎn)品，加強維護和管理。4、嚴把漿材進貨質(zhì)量關(guān)，井隊?wèi)?yīng)有天平、燒杯等簡單儀器，每次進貨都要鑒測，不要圖便宜而不顧產(chǎn)品質(zhì)量。5、每班測試鉆井液性能，并結(jié)合井內(nèi)情況進行分析，隨時進行調(diào)整。6、開鉆前要有詳細的鉆井液設(shè)計書。7、完鉆后對

22、鉆井液做全面深刻的總結(jié)。（10）、井隊鉆井液性能難以達到油礦要求的原因油礦要求井隊鉆井液比重、粘度、失水量、ph值在一定范圍之內(nèi)，是為了減少鉆井液對油層的損害，最大限度地提高采油率。而井隊鉆井液性能卻總是達不到油礦要求，為什么？1、井隊鉆井液技術(shù)水平低，鉆井液類型與配方和地層不相適宜，造成井壁不穩(wěn)定、巖屑不沉淀、鉆井液性能惡 化，比重、粘度、失水量、ph值過高。2、對地層不熟悉，簡單地層復(fù)雜化或復(fù)雜問題簡單化，二者均會出現(xiàn)鉆井液性能超標(biāo)。3、漿材質(zhì)量不合格或根本就是假貨，不能滿足護壁要求，發(fā)生井壁坍塌，巖屑不上返后，不得不加膨潤土和降失水以及增粘劑，而這必然引起鉆井液性能超標(biāo)。 4、井隊片面考

23、慮鉆井液成本問題，比重和粘度大了，也 不 愿 加 料處理5、有些地層確是復(fù)雜，坍塌縮徑太嚴重，只有用高比重、高粘度鉆井液才能維持井壁穩(wěn)定。6、鉆井中途因設(shè)備、鉆桿、供水等原因長時間停鉆，而又未能及時灌注封閉漿，造成井壁長段垮塌，這種情況下，也只有用高比重、高 粘度鉆井液。6、 陜北鉆井液新技術(shù)發(fā)展的預(yù)測鉆井液技術(shù)每一次發(fā)展都對提高鉆效、采 油 率 和 環(huán)保產(chǎn)生深遠的影響未來數(shù)年，由于廣譜護壁劑、正電膠、甲酸鉀、硅酸鉀等高科技產(chǎn)品在陜北廣泛使用，將推動鉆井液技術(shù)突飛猛進的發(fā)展。表現(xiàn)在：1鉆井液強化井壁技術(shù) 這是國內(nèi)外廣泛關(guān)注的一個重要課題，主要攻關(guān)目標(biāo)將集中在化學(xué)固壁研究、井壁失穩(wěn)的巖石力學(xué)和泥漿化學(xué)因素的耦合研究、鹽巖層蠕變規(guī)律研究以及仿油基鉆井液研究等方面。其最終目的是能夠通過鉆井液優(yōu)化設(shè)計，有效地解決在各種復(fù)雜泥頁巖地層和大段鹽膏層鉆進時經(jīng)常遇到的井塌問題。通過準確地確定地層的孔隙壓力和坍塌壓力削面，以及有關(guān)水化力、膨脹力、巖石地應(yīng)力的實驗數(shù)據(jù)和計算，決定采用的鉆井液密度和鉆井液體系及配方。2復(fù)雜地質(zhì)條件下深井、超深井、大位移井鉆井液技術(shù) 對于深井