孫明杰

【摘要】雖然硫酸鉀聚合物鉆井液體系具有防塌、防腐蝕、滲透率恢復(fù)值高等一系列優(yōu)點(diǎn)，可以滿足基本的鉆探需要，但在面臨較為復(fù)雜的地層條件時，該技術(shù)仍有一定的提高空間。本文從鉆探過程中硫酸鉀聚合物鉆井液體系的常見問題出發(fā)，提出了改進(jìn)的具體措施，為進(jìn)一步加強(qiáng)對硫酸鉀聚合物鉆井液體系的質(zhì)量控制提供了重要的技術(shù)指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】鉆井液 硫酸鉀聚合物 問題 改進(jìn)措施

1 硫酸鉀聚合物鉆井液體系概述

隨著石油勘探開發(fā)能力的提高，目前我國油田鉆探的規(guī)模正不斷擴(kuò)大，深井、超深井、及其他特殊工藝鉆井也正成為行業(yè)發(fā)展的趨勢之一。為滿足目前工作中復(fù)雜的鉆探條件、油氣層保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、以及油田綜合利用等方面的需求，國內(nèi)各大企業(yè)都投入了大量資金和精力，用于相關(guān)理論的研究和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。在這一過程中，通過對鉆井液體系的創(chuàng)新，解決鉆探工作中的常見問題，進(jìn)而提高鉆探效率，縮短完井周期，已經(jīng)成為了提高石油勘探開發(fā)技術(shù)水平的重要途徑之一，而針對實(shí)際情況優(yōu)選鉆井液體系并在不斷總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善，也已經(jīng)成為新時期鉆井液技術(shù)的發(fā)展方向。

作為鉆井液體系中的重要一員，硫酸鉀聚合物鉆井液體系是指將K2SO4作為抑制劑和加重劑，將其與聚合物類處理劑一起組成的無固相硫酸鉀鉆井液體系。該體系表現(xiàn)出了較好的防塌效果和防腐蝕能力，能消除Cl-給鉆探工作造成的負(fù)面影響，并對氣層巖心具有>90%的滲透率恢復(fù)值，是鉆探工作中較為常見的鉆井液體系之一。雖然硫酸鉀聚合物鉆井液體系具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，可以滿足基本的鉆探需要，但在實(shí)踐中我們看到，該技術(shù)在地層條件復(fù)雜的情況下，仍有一定的提高空間。研究人員應(yīng)充分認(rèn)識到鉆井液體系性能的調(diào)節(jié)工作對油田生產(chǎn)增效的重要作用，認(rèn)真分析硫酸鉀聚合物鉆井液體系表現(xiàn)出的不足及其原因，并以富有針對性的措施予以改進(jìn)，從而有效提高油田鉆探的質(zhì)量與安全。

2 工作中的常見問題及改進(jìn)措施分析

2.1 硫酸鉀聚合物鉆井液體系在應(yīng)用中存在的問題及其原因

首先，硫酸鉀聚合物鉆井液體系在實(shí)際工作中存在著流動性不足的問題，導(dǎo)致黏切增大，泵壓上升等情況的出現(xiàn)。這通常是由于其包被抑制能力不足而引起的，若加入分散劑，則往往導(dǎo)致其變?yōu)榉稚⑿糟@井液體系，固相含量大幅增加，使流動性變得更差。其次，硫酸鉀聚合物的封堵能力和帶砂能力也不理想，無法形成有效的半透膜，常造成井底漏失或原油流出導(dǎo)致的井眼失穩(wěn)問題。此外，由于個別企業(yè)在鉆探過程中未充分重視防塌措施的重要性，因硫酸鉀聚合物鉆井液的粘合作用不夠而無法達(dá)到充分帶走巖屑及其他廢物的要求時，往往在鉆進(jìn)時對井壁產(chǎn)生腐蝕而造成井壁的失穩(wěn)。

2.2 改進(jìn)措施分析

2.2.1 改進(jìn)機(jī)制研究

研究人員首先應(yīng)樹立“硫酸鉀聚合物鉆井液可增加或大幅度增加地層坍塌壓力”的觀念，并在此基礎(chǔ)上，將硫酸鉀聚合物鉆井液的化學(xué)、力學(xué)特性與工程測井的原理相結(jié)合，合理制定坍塌壓力與硫酸鉀聚合物鉆井液水化作用和封堵作用之間的定量評價方法，以及鉆井液抑制水化能力和封堵能力實(shí)驗評價方法等，不斷建立健全鉆井液體系的設(shè)計與改進(jìn)機(jī)制。

2.2.2 采取補(bǔ)救方法

與油井注水泥等作業(yè)不同，硫酸鉀聚合物鉆井液技術(shù)的一個顯著特點(diǎn)在于其可在作業(yè)過程中根據(jù)具體情況進(jìn)行稀釋或增稠等調(diào)整。為充分發(fā)揮這一優(yōu)勢，技術(shù)人員必須對鉆井液的應(yīng)用效果進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和控制，一旦發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)了失穩(wěn)等常見問題，必須及時分析原因并找出補(bǔ)救的辦法，力爭通過對鉆井液體系的調(diào)整提高其適應(yīng)能力。

2.2.3 改進(jìn)措施分析

為減少膨潤土對抑制劑、包被劑等的消耗作用，降低黏切增高導(dǎo)致的系統(tǒng)對分散劑的依賴程度，硫酸鉀聚合物鉆井液體系應(yīng)采用無黏土相以盡可能避免其對儲層的傷害。為提高頁巖的穩(wěn)定性，可以通過對體系中硫酸鉀等鹽含量的增減控制器壓力傳遞效應(yīng)；在體系中適當(dāng)加入包被劑，可提高其清除巖屑等有害固相的能力；而增黏提切劑的加入則可以提高低剪切速率下的黏度，使井眼的凈化能力得到提高；依靠可變形封堵劑和與地層孔徑相匹配的碳酸鈣顆粒聯(lián)合作用，封堵微裂縫和孔隙，可提高近井壁地帶的封堵能力。此外，加入潤滑劑使金屬表面和鉆屑的潤濕性改變，也可減少鉆頭及鉆柱泥包的幾率，從而提高機(jī)械鉆速。

3 效果分析

通過上述改進(jìn)措施的實(shí)施，與原有體系相比，改進(jìn)后體系的滾動回收率的提高了1.2倍以上，而其全天靜態(tài)膨脹率則大大低于改進(jìn)前的數(shù)據(jù)，表明改進(jìn)后的硫酸鉀聚合物鉆井液對膨潤土具有極好的防膨性能。相同類型、相同重量的頁巖經(jīng)過改進(jìn)硫酸鉀聚合物鉆井液浸泡頁巖8天以后的損失率僅為2.4%，與原有硫酸鉀聚合物鉆井液體系浸泡后的損失率相比有明顯的減少，且其抑制頁巖膨脹的能力也有明顯增強(qiáng)。鉆井液的固相仍會進(jìn)入天然巖芯的孔隙之中，但侵入較少，大部分集聚在巖芯的端面，形成濾餅；由于有鉆井液濾餅的遮擋，濾失侵入深度≤5.0cm。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的硫酸鉀鉆井液體系對巖心的滲透率仍有一定的傷害，且隨著浸泡時間的延長，巖心的傷害是逐漸增加的，但其傷害率通常在30%以下?？梢?，在使用硫酸鉀聚合物鉆井液體系進(jìn)行鉆探作業(yè)的過程中，針對該鉆井液體系的特點(diǎn)以及該體系鉆進(jìn)中出現(xiàn)較為頻繁的問題中查找原因，基于各項技術(shù)難題中的基礎(chǔ)問題和科學(xué)問題，借助其他相關(guān)學(xué)科的理論和方法，建立科學(xué)合理的實(shí)驗研究方法和評價手段，進(jìn)而對于該鉆井液體系進(jìn)行積極的改善和調(diào)整，對加強(qiáng)鉆探作業(yè)的質(zhì)量控制是科學(xué)而有效的。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著石油鉆探相關(guān)技術(shù)的不斷推陳出新，很多化學(xué)成分都因其特有的性質(zhì)和功能而被運(yùn)用在鉆井液體系的設(shè)計和應(yīng)用中。在這一背景下，硫酸鉀聚合物鉆井液體系正越來越多地被采用和推廣，并在鉆進(jìn)過程中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，面對多變而復(fù)雜的地層條件，要確保鉆井液技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，就必須不斷完善鉆井液的改進(jìn)機(jī)制，提高其應(yīng)用效率和適應(yīng)性，促進(jìn)企業(yè)鉆探效率與安全性的提高。

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