鉆井泥漿性能改進(jìn)技術(shù)及實(shí)踐思考

張磊 (中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部,天津 塘沽 300450)

在鉆井過(guò)程中，摩擦阻力是影響進(jìn)度的最大影響因素，也是目前面臨的重大技術(shù)難題。鉆井過(guò)程的摩擦阻力大大降低了鉆壓傳遞的效率，加快了設(shè)備的損耗速度，并且易引起事故[2]。引起鉆井摩擦阻力的原因有很多：鉆井過(guò)程中，井的角度的改變，增加了井壁與設(shè)備的壓力，從而摩擦阻力增大；當(dāng)液柱壓力與地層的壓力相差很大時(shí)，就會(huì)引起卡鉆現(xiàn)象；清理過(guò)程的不當(dāng)，就會(huì)使井壁和井研處留有雜質(zhì)，從而增大鉆井的難度；如果鉆井的周?chē)鷫毫Σ煌蜁?huì)使井眼形狀發(fā)生變化，從而增大阻力。

鉆井泥漿是減少鉆井阻力的有效手段，對(duì)鉆井工作的正常進(jìn)行有著不可替代的作用。下面將提出一些有效提高鉆井泥漿技術(shù)的有效措施。

1 提高鉆井泥漿潤(rùn)滑性的措施

鉆井泥漿的潤(rùn)滑性是減少鉆井摩擦阻力的途徑之一。改善方法有以下幾種方法。

1.1 通過(guò)潤(rùn)滑材料的性能來(lái)提高鉆井泥漿的潤(rùn)滑度

鉆井泥漿的潤(rùn)滑性也是隨著潤(rùn)滑材料使用的不同而不同的，通過(guò)提高潤(rùn)滑材料的種類(lèi)和性能，來(lái)提高鉆井泥漿的潤(rùn)滑度，從而降低鉆井過(guò)程中的摩擦阻力，主要有以下幾種潤(rùn)滑材料：極壓潤(rùn)滑劑、聚合醇類(lèi)水基潤(rùn)滑劑、石墨、滾動(dòng)塑料球等[1]。極壓潤(rùn)滑劑是在工作過(guò)程中，將鉆柱和管壁之間的摩擦力降低，從而降低兩者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力；聚合醇類(lèi)水基潤(rùn)滑劑，在較低溫度下可以凝固，表現(xiàn)出一些油類(lèi)物質(zhì)的特征，粘著在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面上，從而增加兩者之間的潤(rùn)滑度，降低了相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力；潤(rùn)滑是石墨的特性，可以采用將石墨附著在鉆桿和井壁上，以降低兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力；滾動(dòng)小球的增加，有利于鉆桿的滑動(dòng)，將相對(duì)摩擦變成滾動(dòng)摩擦[3]。

1.2 提高極壓潤(rùn)滑劑的濃度

根據(jù)本人的工作經(jīng)驗(yàn)，可以得到，潤(rùn)滑劑的濃度如果不到位，摩擦阻力是不可能降到理想程度的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證，當(dāng)潤(rùn)滑劑的濃度提高2%時(shí)，鉆井泥漿的潤(rùn)滑系數(shù)會(huì)降低，而將潤(rùn)滑劑的濃度在這基礎(chǔ)上再提高2%，鉆井泥漿的潤(rùn)滑度變化相對(duì)之前減小，如果再將濃度提高2%，鉆井泥漿的潤(rùn)滑度變化不大，這說(shuō)明，相應(yīng)增大潤(rùn)滑劑的濃度可以有效提高鉆井泥漿的性能[4]。

1.3 改善鉆井泥漿潤(rùn)滑性能的其他措施

鉆井泥漿的潤(rùn)滑度可以根據(jù)不同使用情景，采取相應(yīng)的措施。在相對(duì)摩擦阻力較大的工作段，可以采取將鉆井泥漿的濃度增加，以提高潤(rùn)滑度，因?yàn)殂@井泥漿在溫度和壓力不穩(wěn)定的情況下，極易凝聚[5]。如果摩擦阻力相對(duì)提高，可以再相應(yīng)的提高鉆井泥漿的濃度，以適應(yīng)當(dāng)前的工作條件，因?yàn)樵谡嬲ぷ鬟^(guò)程中，鉆井泥漿的消耗速度是非常大的。為保證鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井泥漿工作的潤(rùn)滑性能，當(dāng)潤(rùn)滑性能變化時(shí)，隨時(shí)財(cái)務(wù)有效措施，以保證鉆井工作的有效進(jìn)行，例如補(bǔ)充鉆井泥漿，再?lài)?yán)重的情況，需要降低其中的固體物質(zhì)，然后再增加泥漿的量。

2 提高鉆井泥漿的防卡能力的措施

鉆井泥漿的防卡能力是減少鉆井泥漿壓差的幾率和粘卡阻力的有效措施。鉆井阻力是由于地表壓力和井下壓力不同，從而引起的附著力和粘著力，可以增加相對(duì)運(yùn)動(dòng)裝備表面的潤(rùn)滑力等措施來(lái)提高鉆井泥漿的防卡能力，從而降低鉆卡阻力。

2.1 利用潤(rùn)滑劑提高潤(rùn)滑性能

泥餅表面的潤(rùn)滑程度與潤(rùn)滑劑的性能有關(guān)系。當(dāng)泥餅表面的潤(rùn)滑性能降低時(shí)，可以采取增加潤(rùn)滑劑濃度的方法，來(lái)提高泥餅表面的潤(rùn)滑能力，以提高潤(rùn)滑泥漿的防卡能力。

2.2 提高鉆井泥漿的濾失性能

泥餅的密度大小與井筒內(nèi)外的壓力有密切關(guān)系，這也將大大影響了壓力差額。泥餅的比偶讀變薄，那么泥餅與鉆柱的接觸面積減小，這將就會(huì)降低相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力，減少泥餅事故發(fā)生后，鉆井工作的影響。所以，在鉆井作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)提高對(duì)泥餅黏附系數(shù)的重視程度。

3 降低巖屑床摩擦阻力的措施

在鉆井作業(yè)過(guò)程中，巖屑床的形成是不可避免的，這是因?yàn)槠綍r(shí)對(duì)鉆井的清洗不當(dāng)形成的，這種現(xiàn)象的發(fā)生將會(huì)增加鉆井過(guò)程的阻力，還可能導(dǎo)致鉆井液的流通渠道變小、鉆井液流失等問(wèn)題。洗井成效降低已是目前普遍存在的問(wèn)題，會(huì)增加卡鉆事故的概率。

3.1 合理調(diào)整鉆井泥漿的流型和排量

合理的調(diào)整鉆井泥漿的流型和排量是降低巖屑床摩擦阻力的有效措施，其中會(huì)涉及很多泥漿性能研究問(wèn)題。而鉆井液的流型、密度和尺寸都會(huì)影響巖屑床的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鉆井泥漿的流型發(fā)生不當(dāng)變化時(shí)，井的角度也會(huì)隨著變化，從而導(dǎo)致紊流，趨勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)重，當(dāng)泥漿的流速越來(lái)越高時(shí)，巖屑的運(yùn)動(dòng)也愈發(fā)猛烈。

3.2 提高鉆井泥漿的流變性能

提高鉆井泥漿的留邊性能，有利于改善井眼的清洗效果。大位移井鉆井的過(guò)程中，在低速率下，鉆井泥漿的濃度越高，巖屑的沉淀現(xiàn)象發(fā)生的幾率越小，這樣就會(huì)加大井的清洗效果。有效的提高鉆井泥漿的流變性能，可以保證泥漿的粘度，從而降低巖屑的垂沉度。

[1]錢(qián)孟海,董強(qiáng),朱仁發(fā).廢棄鉆井泥漿處理工藝研究[J].安徽化工,2009年05期.

[2]劉宇程,吳冕,陳明燕.鉆井廢泥漿固化處理技術(shù)研究進(jìn)展及展望[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010年S1期.

[3]宋雪飛,陳振國(guó),徐潤(rùn),,賀文.鉆井廢棄泥漿作為注漿材料試驗(yàn)研究[J].建井技術(shù),2011年Z1期.

[4]錢(qián)孟海,董強(qiáng),朱仁發(fā).廢棄鉆井泥漿處理工藝研究[J].安徽化工,2009年05期.

[5]董紀(jì)偉.關(guān)于石油鉆井泥漿的配置與應(yīng)用的若干思考[J].化工管理,2014年4月(6).