关于钻井液技术用于井下复杂情况的探讨

摘要：随着钻井工作的不断开展，钻井过程中的复杂情况对钻井液技术提出了更高的要求，如何确保钻井液的性能来提升井下复杂情况的处理能力，文章将结合常见的井漏、井喷及卡钻等现象进行探讨，并提出相应的措施和建议。

关键词：钻井；钻井液；井漏；井喷；卡钻

中图分类号：TE254 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0109-03

随着油气层钻探工作的不断开展，特别是在深井或复杂地质条件下进行钻探时，为了确保钻井施工的正常运行，对钻井液的应用日益广泛。为了提高钻井过程中，对井下复杂情况的处理和施工，对钻井中的井漏、井喷以及卡钻等问题的有效预防是当前钻井工作中的重点。本文将结合钻井液的应用情况探讨其应对措施。

1 井漏的特点及预防措施

在钻井、固井等各种井下作业过程中，由于压差的作用等导致各种工作液漏失的现象比较普遍，如钻井液的流失、水泥浆的流失以及其他完井液等流体的流失现象等，为此，加强对钻井作业中的各种井下复杂情况的处置与预防是首要问题。从井漏的发生机制可知，通常在浅层或中级深层钻探中或者在不同的地质条件下，如第四系到占生界之间的岩层中很容易出现井漏现象。井漏现象的发生不仅给钻井液带来了漏失，也严重影响了钻井进度，甚至造成卡钻、井塌等复杂的钻井事故，会给整个钻探工作带来严重的经济损失，为此，加强对井漏问题的分析和研究，对井漏工作实施有效预防是避免井漏的有效措施和途径。加强对钻井液的技术改良，主要有以下几点：

1.1 有效调整钻井液的动压力

在钻井和完井工作过程中，对钻井液的动压力的测定和调整是预防井漏的有效途径之一，由于钻井液的密度和选型以及在工作状态下的环空压耗等，都会产生较大的动压力，为此，有效选择不同类型钻井液的浓密度等性能指标，在下钻或下套管的过程中要讲究方法，缓解即时性的压力等。

1.2 对钻井液的物理化学性能进行调整

对于钻井液的物理化学性能的调整也是有效改善钻井液渗失性的措施，如针对孔隙型漏失，通过增加膨润土或者增加粘稠剂，来提高钻井液的动切力和静切力，从而增强防渗透能力，提高了地层的承压性能。

1.3 对钻井液增加一定的堵漏材料

对于在钻井过程中出现的孔隙或裂缝型漏失层时，通常需要在进入该层段时，通过增加适当的堵漏材料来预防孔洞漏失。比如在对某油井的地层压力进行分析时，当发现有井漏现象时，通过添加狄塞尔堵漏剂，使得井漏现象得到有效控制，而在继续钻探时，又发生了新的漏失，此时可确定漏失现象的原因是砂层地质所致，为此，通过添加单向压力封堵剂、持续灌注、循环堵漏，最终实现了有效地防漏，提高了地层的承压能力，也使得最后完井时也没有再发生漏失现象。因此，在堵漏材料的准备上，不仅要有多种性能的堵漏材料，还要有足够多的数量，否则将严重影响钻井的堵漏效能。同时需要注意的是，当发现钻井液漏失时，如果地面的钻井液储备不足或者钻井液不能及时供应，要及时起钻，以预防卡钻等其他钻井事故的发生。比如针对大裂缝或溶洞引起的井漏，常采用由聚合物、交联剂与桥塞材料组成的堵漏剂CACP，它具有相当好的凝固性，通过掺入不同的缓凝剂或促凝剂，来实现对凝聚时间的有效控制。

2 井喷的特点及预防措施

在钻井过程中，当遇到地层内的流体喷到地面或者窜至其他地层时，我们称之为井喷现象。钻井井喷事故的发生不仅严重影响了钻井任务和工期，还会造成对油气层的破坏，甚至会使油气井报废，为此，在钻井勘探过程中，加强对井喷事故的预防，从工程施工和钻井液的技术改良上来加强防范就显得尤为重要。

2.1 常用的工程防范措施

对于钻井井喷事故的防范方法，从工程施工上主要体现在以下几点：一是对钻井机械钻速的控制，防止因钻速过快而导致油气进入井筒造成井喷；二是通过对地层结构的全面分析，设计有效地井身结构，以防止上喷下漏或上漏下喷造成的压力性井喷；三是对井控设备的选用和设置，特别是对于气侵后引起的钻井液密度的变化分析，及时使用井控装置来加以预防。

2.2 对钻井液密度的合理调整

从钻井作业中，结合钻井地层的压力剖面分析，及时调整钻井液的密度，使其能够高于地层孔隙压力或高于裸眼井段的最高压力，比如在对油层进行钻探时，对钻井液的密度要附加0.05～0.10g/cm3，对于气层时，钻井液的密度要附加0.07～0.15g/cm3，并对整个钻井过程中的各地层压力进行及时的监测，随时调整钻井液的密度，以确保钻井液的液柱压力始终高于裸眼井段的最高孔隙压力。

2.3 钻机进入油气层或水层前及时调整钻井液的性能

当钻机进入油气层或水层之前，除了对钻井液的密度进行调整之外，还要对钻井液的性能进行调整，比如在保证钻井液的正常情况下，应该选用较低的钻井液粘度和切力，以防止终切力过大造成的对下钻过程中的激动压力或抽吸压力。

2.4 对钻井液进行有效地加重处理

在钻井作用过程中，如需要加重钻井液时，必须首先调整好基浆的性能，对膨润土的增加量要根据加重钻井液的密度来逐渐减少，同时，在循环加重压井时，为保持钻井液的性能稳定，需要添加适当的重晶石，并按照循环周期的要求，使得每一个循环周期的钻井液密度提高值控制在0.05～0.10g/cm3之间。

2.5 钻速对井漏的影响与防范

不同的钻速对井漏的影响也是不同的，在钻井液性能一定的情况下，在钻井作业中对钻速进行有效控制，可以防止因加速过快而造成的压漏地层，比如在开泵时产生的压力控制。同时，在钻井作业中面对不同的压力系统地层时，比如对于进入高压层之前，要及时进行堵漏预防，提高上部地层的承压力，可以有效地防范高压油气层对上层地层造成的井漏或井喷事故的发生。

2.6 对钻井液的体积进行及时的监测

在钻井过程中，通过肉眼来观察钻井液的体积变化，比如起钻时要加注满钻井液，并在钻井过程中实时监测钻井液的数量变化，在下钻时，也要观察泥浆池和从井筒中返回的钻井液的数量。

2.7 对加重钻井液的有效储备

钻井作用过程中随时都有可能发生高压油气层，为此，对于加重钻井液要给予适当的储备，以应对在钻井过程中遇到的突发性需要，从数量上要高于钻井井筒中的钻井液数量。同时，在钻井过程中，要做到对钻井液的分段循环，以避免因气体膨胀而产生的井涌现象。

3 对卡钻的分析与预防

钻机在钻井过程中出现被卡死的现象，称为卡钻。在钻井中常见的卡钻有压力差形成的卡钻、井塌造成的卡钻、缩径造成的卡钻以及砂桥卡钻、泥包卡钻等，通常大多数卡钻现象都与钻井液有关系。如在易发生卡钻的低压层或多压层中，通过引入微泡钻井液，利用其流变性和稳定的泡沫，能够确保在低剪切速率下保持较好的黏度和低触变性。比如在遇到高活性软泥岩层时，通过引入氯化钙钻井液，其优异的包被和抑制性，对于黏土井段的施工具有更好的钻井液流动性和清洁性。当面临沉砂卡钻时，需要提高钻井液的黏度和切力，现建立小排量的开泵循环，缓慢解卡，在确保有效携砂的过程中，逐步开大排量的泵循环，以实现边循环边活钻的目标。对于坍塌引起的卡钻，通过开泵建立循环来逐步加大排量，在提放过程中要轻，要慢，不可猛提猛放，同时，通过提高泥浆的粘度，来有效处理坍塌物，还可以在泥浆中增加磺化沥青，来增强坍塌层的胶结力等。为此，必须从技术上控制好钻井液的粘度和密度，同时，对环空返速进行设计时，要防止钻屑对钻机的影响，一旦发生卡钻，通过钻头水眼的开通，来清除沉砂，并且提高钻井液粘度和切力，在循环中活动钻具，以实现对卡钻的有效解决。

总之，在钻井过程中，钻井液的正确选择和科学应用对于面对井下的复杂情况来说至关重要，为了提高钻井效率和效益，加大对钻井液的性能指标研究和探索意义重大。

参考文献

[1] 王贵.提高地层承压能力的钻井液封堵理论与技术研究[D].西南石油大学，2012.

[2] 于培志，牛新明，苏长明，吴文辉.西部新区复杂地层钻井液技术[J].钻井液与完井液，2005，（2）.

作者简介：黄元建，陕西延安石油天然气有限公司助理工程师，研究方向：石油工程；贾保奎，陕西延安石油天然气有限公司工程师，研究方向：石油工程。

（责任编辑：文 森）

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