海洋鉆井液技術研究與應用現狀及發展趨勢

高飛(中國海洋油田服務股份有限公司，天津 300451)

1 海洋鉆井液技術的應用現狀

1.1 提高海底頁巖的穩定性方面

在海洋進行鉆井作業的區域中,由于海水的含量、巖石的沉積速度以及壓實作用的不同，使得海水巖石具有非常大的活性，尤其是在進行深水鉆井作業時，這種因海水含量、沉積速度以及壓實作用的不同而導致的深水巖石會具有更大的活性。而且壓實作用隨著海水攜帶的這些沉積物質隨著其與海岸距離的延長而逐漸減輕，進而使得沉積物質的膠粘性也隨之降低。所以在海洋鉆井區域中,就會分散著大量的細顆粒，導致鉆井液的效果。因此，海洋鉆井液技術在提高海底頁巖穩定性方面的應用應運而生。目前,為平衡巖石的活度，海水鉆井液技術應用于海底頁巖的穩定性的提高方面,主要是通過在適量的巖石穩定劑中摻雜一定量的無機鹽來實現。或單獨采用合成基鉆井液來實現。

1.2 鉆井液技術的使用

海洋鉆井與其他任何環境鉆井強調的相同，都是以節約鉆井液方面的使用費用為前提，但基于海洋特殊的生態環境，海洋鉆井中鉆井液的使用量要相比其它同樣深度的鉆井需要投入更大的量，而且其更加注重環保與生態。因此，需格外講究鉆井液的使用。為了節約鉆井液的使用費用，在進行海洋鉆井時，依靠固控設備的投入可謂是行之有效的方法。大量的事實證明，諸如除砂器、除泥器等固控設備用于海洋鉆井過程非常常見，而且能夠有效的減少與清除非加重性質的鉆井液工作系統中的固相。

1.3 鉆井井眼的清洗

將鉆井液用于清洗鉆井井眼是鉆井液的返流速在滿足一定高度的基礎之上才可以達到應用的效果。如果鉆井液的上返流速沒有達到要求的高度，則只能采用常規的方法進行清洗。當鉆井液的上返流速已經滿足要求的高度時，通過應用與進行鉆井操作的鉆井液粘度完全不同的鉆井液，可以有效的清除鉆井中的鉆屑。

2 海洋鉆井液技術的研究現狀

2.1 硅酸鹽鉆井液方面的研究

對硅酸鹽鉆井液的研究主要是因為其能夠很好的穩定鉆井的井壁。Garrison、Bake和Veitt是最早對其展開研究的科學家，后因硅酸鹽鉆井液使用效用及濃度的問題，Darley等其他科學家也對其進行了研究，雖然期間硅酸鹽鉆井液的功效曾被質疑，但最終鉆硅酸鹽鉆井液在穩定鉆井井壁方面的優勢贏得了廣大公眾的認可和重視。與之同時，硅酸鹽鉆井液也出現出些許問題，如由于硅酸鹽凝膠與硅酸鹽的沉淀使得油氣層孔隙出現堵塞且難以清除的問題。目前解決此問題的方法主要是通過利用硅酸鹽破碎劑來進行清除，現已被北海、紐芬蘭、阿拉斯加等國家應用于油田鉆井。

2.2 合成基鉆井液方面的研究

合成基鉆井液，是一種連續相是合成基液，分散相是鹽水，摻雜著乳化劑、有機土、石灰等成分的油包水乳化鉆井液。基于其性能，再適當對降濾失劑和流變性調節劑加以配比，因此，也是一種人工合成或改性的有機物，自從1990年3月，北海首次應用酯基鉆井液并獲得成功之后，合成基鉆井液的種類不斷豐富，如酯、醚、聚A烯烴基鉆井液等，之后由于環境、成本等問題，合成基鉆井液經過不斷開發和改良，逐步發展成為具有無毒、可生物降解、良好的潤滑性能以及有助于保護油層和穩定井壁等優勢特點的合成基鉆井液。目前，合成基鉆井液已在我國的墨西哥海洋深水區域得到成功的應用。

2.3 有機鹽鉆井液方面的研究

有機鹽鉆井液是以甲酸鹽為主要成分，無固相的。因此，其具有較強的防塌性能、較低的腐蝕性能以及可以回收再進行利用的特點。因而，有機鹽鉆井液相比常規的鹽水鉆井液而言，環保、無毒無害的優勢更加明顯。目前，有機鹽鉆井液已經廣泛應用于歐洲和美國；同時，我國有一些大型的油田鉆井公司也對其展開了試驗，并取得了較好的效果。

3 海洋鉆井液技術的問題及發展趨勢

雖然鉆井液技術已取得了較為卓越的發展，且獲得了較為廣泛的應用，但在使用量與節約費用、鉆井液穩定性能等方面還存在著些許問題，如為獲得海洋石油資源，又要保護海洋環境，就需要大量時用鉆井液，然而卻引致鉆井液的成本非常高。因此，在未來海洋鉆井液技術的研究方向上，應著重朝著以下幾個方面發展。一是運用先進的化學、生物等科學技術進行效率高、純度高的環保型鉆井液處理劑的開發與研制；二是綜合考慮鉆井與環境因素，力爭實現鉆井成本與環境成本的綜合效益。

4 結語

綜上所述，目前我國在海洋鉆井液技術的應用與研究領域已經取得了很大的進步，但在實際應用過程中仍然面臨著諸多問題。因此，在實際的鉆井過程中，就需要根據實際情況，來合理選擇適當的鉆井液，已達到解決問題的同時，不破壞海洋的環境或對海洋生物造成破壞。另外，還要加大對其研究的力度，爭取研制出更加適合未來發展的鉆井液技術。

[1]涂運中.海洋天然氣水合物地層鉆井的鉆井液研究[D].中國地質大學,2010.

[2]陶懷志.抗高溫抗鹽鈣水基鉆井液降濾失劑合成、表征與作用機理研究[D].西南石油大學,2012.