泡沫欠平衡鉆井液研究現狀及應用前景研究

李燕（長城鉆探工程有限公司鉆井液公司 遼寧盤錦 124010）

隨著欠平衡鉆井技術的不斷發展,相應的欠平衡鉆井液技術也在不斷的更新。國外早在三十年代就開始運用天然氣和空氣鉆井及保護油氣層作業。而其在國內的起步則開始于五十年代。到了八十年代初，泡沫欠平衡鉆井液技術率先被新疆石油管理局應用在稠油層鉆井中。隨后逐步開展了充氣鉆井液和空氣霧化鉆井研究。隨著國內欠平衡鉆井技術的不斷發展，其應用范圍也在不斷擴大，相應泡沫欠平衡鉆井液技術也得到了較大的提高。

一、泡沫欠平衡鉆井液在國內的應用現狀

國內欠平衡鉆井液應用并不多。中原油田使用清水混氣鉆井液成功實施2口井。其中，實施的毛8井混氣段機械鉆速可達0.96m/h，而該區域的定額機械鉆速為0.27m/h。因此，使用清水混氣毛8井的混氣段機械鉆速與定額機械鉆速相比，鉆速提高了近三倍。但使用清水混氣鉆井液，當氣水比達到12.5%時，水與空氣之間十分容易發生分離現象[1]。

吐哈地區在恰102井對泡沫欠平衡鉆井進行了試驗，但是在起鉆后，發生了井下坍塌現象，試驗以失敗告終，但吐哈地區還是總結了相關經驗，并且取得了一定的試驗成果。當其他鉆井參數相同時，采用泡沫欠平衡鉆井液進行鉆井，其機械平均鉆速可達8.61m/h，而一般的鉆井液的機械鉆速僅為2.63m/h，泡沫欠平衡鉆井液的機械鉆井速度比應用一般的鉆井液機械鉆速高出三倍多，只是泡沫品質過高，超過了97%，導致泡沫流體霧化，并不具有足夠的攜砂能力。因此，應該應用于穩定性比較好的地層，而且，其泡沫品質應該維持在53%至96%之間。井底的泡沫品質也不應該低于53%。

二、泡沫欠平衡鉆井液研究

泡沫鉆井液是指氣體介質在液體中分散后與穩泡劑和發泡劑或者粘土相結合而形成的一種分散體系，一般會被應用于低壓產層鉆井中。泡沫欠平衡鉆井液分為可循環硬膠泡沫和純泡沫兩類。其中，可循環硬膠泡沫還可以稱為微泡鉆井液，而純泡沫還也稱為穩定泡沫。硬膠泡沫是由粘土、氣體、發泡劑與穩定劑組成的穩定的分散體系，其特點是泡沫壽命長、攜砂能力比較強。常用于對大直徑鉆井巖屑攜帶、清洗井底、防漏、堵水、堵漏等等。但硬膠泡沫對油品污染和電解質都比較敏感，所以通常不適宜在油氣井中應用。勝利油田廣泛應用了可循環硬膠泡沫鉆井液，其他油田應用則較少。可循環硬膠泡沫的濾失量比較低，固相含量也比較少，而且泡沫具有較好的穩定性以及較高的強度，同時還可以對其進行循環使用，也不會對泵上水造成任何影響。另外，可循環硬膠泡沫工藝比較簡單，而且投資比較少，但效益卻非常高。泡沫鉆井液成本比較低，但是粘切比較大，會使得鉆井液動態井底當量密度比較大，氣體和液體也不容易發生分離，尤其是鉆遇以天然氣為主的油氣層的時，無法及時分離天然氣，從而加大了鉆井危險。泡沫鉆井液在勝利油田中應用效果比較好，對其受壓力與溫度的影響情況也有一定研究，只是所用井深都在三千米左右[2]。

純泡沫鉆井液則主要由氣體、水、發泡劑和穩定劑以及其他化學助劑等組成。其中，氣體主要包括氮氣、空氣、天然氣以及二氧化碳等。純泡沫與硬膠泡沫鉆井液不同，它對各種原油、電解質以及鉆井作業過程中產生的污染物并不敏感，而且還可以與之配伍，同時還能夠對水進行處理。純泡沫鉆井液主要應用于對油氣層損害的保護，以及應用于低壓油氣層與枯竭層、地熱井鉆井、介于-20和-80攝氏度的永凍地區中。純泡沫鉆井液具有密度低、對油層傷害小、攜巖能力較強等特點。如今泡沫欠平衡鉆井液已經廣泛應用在國內長慶、新疆、遼河、二連和華北等油田的低壓油層鉆井中，而且取得了較好的效果。

三、泡沫欠平衡鉆井液的應用前景

油層通常具有低滲、低壓等地質特征，可以應用與泡沫鉆井液匹配的泡沫欠平衡鉆井工藝來解決鉆井過程中存在的問題，合理利用泡沫欠平衡鉆井液技術，可以在很大程度上減少鉆井液對油層的傷害。泡沫欠平衡鉆井液的凈化能力比較強，特別是在實施水平井和大斜度井的鉆井過程中，有效解決了沉積在井眼下側的巖屑床等問題。泡沫欠平衡鉆井液能較好的適用于一些壓力系數比較低的地層鉆井過程中[3]。

泡沫欠平衡鉆井液不但性能比較穩定，而且攜砂和攜巖能力較強，相當于清水的十倍左右，其潤滑性能、抗污染性能與巖屑清潔能力等方面都較好，有利于對其進行分析，防止油層坍塌或油氣滲漏等現象發生。在一些裂縫發育或者漏失比較嚴重的地層、低壓或者超低壓的地層中，應用泡沫欠平衡鉆井液有利于降低事故發生率，防止井壁坍塌等事件發生。泡沫欠平衡鉆井液還可以滿足地質錄井的要求，及時發現并且保護油氣層。另外，其成本較低，不需要增加額外設備，可以為整個鉆井施工過程的高效優質提供保證。應用泡沫欠平衡鉆井液鉆井時，會存在腐蝕工具和井壁穩定等問題。因此，要配備專門設備以及水力學軟件模型對巖石的機械特性等進行充分考慮。

結束語

綜上所述，使用欠平衡鉆井液進行鉆井,具有保護油氣層、提高產能以及降低成本等優點。因此，相關部門應該加大對泡沫欠平衡鉆井液的研究力度，不斷創新與欠平衡鉆井液相匹配的關鍵技術，為泡沫欠平衡鉆井技術在國內鉆井中的廣泛應用打下良好的基礎。

[1]田中嵐，申瑞臣，楊松.泡沫欠平衡鉆井液研究與應用[J].鉆采工藝，2002(11)：45-46.

[2]趙海洋，郭宗誠，周永章，毛萬明.欠平衡鉆井液技術研究現狀[J].石油鉆探技術，2002(12):58-59.

[3]關富佳，童伏松，姚光慶.泡沫鉆井液研究及其應用[J].鉆井液與完井液，2003(11):97-98.