楊濤

摘 要：隨著石油勘探領域不斷向深井、超深井及復雜地層拓展，井下溫度和壓力也是逐漸增大，還時常鉆遇巖鹽層或鹽水層。鉆井液的濾失量增加，侵入地層會引起泥頁巖水化膨脹，嚴重時導致井壁不穩(wěn)定和各種井下復雜情況，當鉆遇產層時還會造成油氣層損害。在高溫、高壓、高鹽度情況下，為滿足正常鉆井的需要，需加強降失水劑的抗溫、抗鹽特性研究應用。利用現場采集常用的深井鉆井液降失水劑，按照實際的鉆井工藝過程，應用學校的實驗儀器和采取正確的實驗思路、方案，記錄分析實驗數據，尋找現有降失水劑的抗鹽特性規(guī)律。為選擇恰當鉆井液降失水劑提供相關參考及建議，對深井下安全和順利地打過地層深部的巖鹽層和鹽水層具有十分重要的現實意義。

關鍵詞：石油勘探 深井

1 深井的特點[1]

①井越深，井下溫度壓力越高，鉆井中泥漿在井下停留和循環(huán)的時間越長。泥漿在低溫條件下不易發(fā)生的變化﹑不明顯的作用和不劇烈的反應都會因深井高溫的作用而變得易發(fā)和敏感，從而使得深井泥漿的性能變化和穩(wěn)定性成為一個突出的問題，而且井越深，井下的溫度越高，問題就越突出。

②深井鉆井裸眼長，地層壓力系統(tǒng)復雜，泥漿密度的合理確定和控制則更加困難，且使用重泥漿時，壓差大因而經常出現井漏、井噴、壓差卡鉆以及由此而帶來的井下復雜問題，從而成為深井泥漿工藝技術的難點之一。

③深井鉆井遇到的地層多而復雜，地層中的油、氣、水、鹽、粘土等的污染可能增大，且因高溫作用對泥漿體系的影響而加劇，從而增加了泥漿體系抗污的技術難度。

④泥漿對深部油層的損害，因高溫而加劇，從而對打開油層鉆井完井液的技術要求更加嚴格。

⑤淺井已取得成效的各種先進鉆井工藝技術及先進工具，在深井井段應用受到很大的限制。因此，在深井井段（特別在重泥漿的情況下）如何應用各種先進的鉆井技術以提高深井鉆井速度和保證井下安全，提高鉆井效益，至今仍是國內外鉆井﹑泥漿技術界的一個攻關內容。

⑥井深起下鉆作用時間長，各種與泥漿性能有關的的井下事故更容易誘發(fā)和惡化。因此，必須對泥漿性能有更高的要求。

⑦泥漿對鉆具的腐蝕因高溫而加劇。

2 鉆井液性能的影響及要求

目前我國主要使用水基鉆井液于深井和超深井鉆探，國內外大多使用磺化鉆井液及聚合磺化鉆井液，其抗高溫能力不強，一般不超過180℃，所以加入各種處理劑以用于提高抗溫能力。高溫對鉆井液的影響主要有以下幾點：

①鉆井實踐表明，鉆井液的性能對于確保深井和超深井的安全、快速鉆進起著十分關鍵的作用。常用的深井鉆井液有水基和油基鉆井液兩大類，目前國內主要使用水基鉆井液于鉆深井和超深井。油基鉆井液雖然具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等多種優(yōu)點，但是，油基鉆井液的配制成本比水基鉆井液高得多，使用時往往會對井場附近的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。與油基鉆井液相比，深井、超深井水基鉆井液具有成本低、鉆速快、對環(huán)境污染小、維護處理簡單等優(yōu)點。

另外，由于水基鉆井液的連續(xù)相水是壓力不敏感物質，因此在高壓下它的體積變化很小，因此壓力對水基鉆井液體系各種性能的影響很小，幾乎可以忽略，所以如果使用水基鉆井液，則在實際工作中，就可以少考慮壓力這一因素對鉆井液性能的影響。

②隨著溫度的增加，鉆井液的各種性能都會隨之而發(fā)生改變。一般而言，升溫使鉆井液的造壁性能變壞，即泥餅變厚，滲透性變大，濾失量增高[4]。

高溫對鉆井液流變性的影響比較復雜，其影響情況可根據粘度與溫度的關系分為三種形式。

第一種是粘度隨著溫度的升高反而降低。它屬于抗溫能力較強但粘土含量較低的分散鉆井液。這類鉆井液流變性的構成中，非結構粘度所占的比重大于結構粘度。而聚結性強、粘土含量高的鉆井液，它的粘度反應為第二種形式，即粘度隨著溫度升高而增大。此種鉆井液的結構很強（包括“卡片房子結構”和聚合物—粘土粒子的空間網架結構），大大超過塑性粘度對于粘度的貢獻。

各類水基鉆井液在較寬的溫度范圍內（常溫—高溫）普遍表現為隨溫度的升高粘度先降低再增大的第三種趨勢。研究表明，這種因溫度而變化的性質有可能是可逆的。因此，它能較好地反映鉆井液使用中從井口—井底—井口的循環(huán)過程中鉆井液性能的實際變化情況。

③高溫對水基鉆井液的影響十分明顯并且非常復雜。一般認為這是高溫引起鉆井液組分的變化和影響各組分間的化學及物理化學作用的結果，其中，高溫對鉆井液中粘土的作用是基礎，對處理劑的作用是關鍵。

隨著鉆井的深度的增加，井下的溫度、地層壓力也逐漸增大，鉆進井段長而且有大段裸眼，還要鉆穿許多復雜地層。這給鉆井液性能的穩(wěn)定帶來很大的麻煩，高溫高壓主要會使鉆井液處理劑的分子結構以及其物理化學性質帶來巨大的變化，并且高溫會降低鉆井液的熱穩(wěn)定性，從而使鉆井液失去原來的性能。這種情況下，發(fā)生壓差卡鉆及井漏、井噴等井下復雜情況的可能性大大加大，欲保持鉆井液良好的流變性和較低的濾失量亦會更加困難。此時使用常規(guī)鉆井液已無法滿足鉆井工程的要求，而必須使用具有以下特點的深井鉆井液[2]。

①具有抗高溫能力。這就要求在進行配方設計時，必須優(yōu)先選出各種能抗溫的處理劑。例如，褐煤類產品（抗溫204℃）就比木質素類產品（抗溫170℃）有更高的抗溫能力。

②在高溫條件下對粘土的水化分散具有較強的抑制能力。在有機聚合物處理劑中，陽離子聚合物就比帶有羧鈉基的陰離子聚合物具有更強的抑制性。

③具有良好的高溫流變性。在高溫下能保證鉆井液具有很好的流動性和攜帶、懸浮巖屑的能力至關重要。對深井加重鉆井液，尤其是加強固控，并控制膨潤土含量以避免高溫增稠。當鉆井液密度達到在2.0 g/cm3以上時，膨潤土含量更應嚴格控制。必要時可通過加入生物聚合物等改進流行，提高攜帶能力；加入抗高溫的稀釋劑控制靜切力。

④具有良好的潤滑性。當固相含量很高時，防止卡鉆尤為重要。此時可通過加入抗高溫的液體或固體潤滑劑，以及混油等措施來降低摩阻。

參考文獻

[1]馬開華，劉修善.深井超深井鉆井新技術研究與應用[M].中國石化出版社.2005，10

[2]徐同臺，陳樂亮，羅亞平.深井泥漿[M].石油工業(yè)出版社.1994，12