海上油田復雜地層鉆井液技術

吳孔喜

（中海油田服務有限公司油田化學事業部深圳分公司，廣東深圳 518000）

海洋地貌較為復雜，地層也比較獨特，這也在一定程度上加大了油氣資源開采的難度，隨著經濟社會高速發展，我國海上油田項目開采水平也得到進一步提升，這離不開對復雜結構地層鉆井液技術的合理應用，這項技術不僅促進了我國海上油田事業的發展，同時也為今后我國海上石油的復雜鉆井液技術提升提供重要支持。但就目前應用現狀來看，還存在一些不足之處，需要結合海上油田復雜地層的鉆井液技術現狀展開合理的分析，以帶動我國海洋鉆井開采工藝長久穩定發展，要想實現這一目標還需要科研人員不懈努力，加大研究力度，沖破阻礙，迎難而上。

1 海上油田復雜地層的特點

1.1 厚石砂礫層所呈現的特點

據測量數據顯示，厚石砂礫層的厚度通常在1 000m左右，其構成較為復雜，主要由砂礫石、黃棕黏土、灰棕黏土等組成，其底層主要是由砂礫石構成的，頂部與底部巖石沒有過渡層，夾層部位還存在一些裂痕，這也是海上鉆井平臺遲遲難以尋覓到適合位置的重要原因。

1.2 膏巖層所呈現的特點

膏巖斷層在我國南海分布較為廣泛，其構成主要由白泥質膏巖以及灰色膏巖共同構成。巖壁上肉眼可見的淺藍色或深棕色的細砂礫，這也在一定程度上對巖層的高度帶來影響。泥質膏巖其構成特殊，遇到海水常常被溶解，使得鉆井平臺的井壁難以維持固有的平衡，穩定性也會在一定程度上受到影響。

2 海上油田復雜地層開采的難題

2.1 井壁坍塌

在進行海上油田開采時，最大的困難莫過于海水的滲透，如果海水得不到有效的控制，如果滲透到巖石黏土中，就會對其組織結構帶來影響，失去其原有的穩定性，無法支撐，最后出現坍塌事故。除此之外，井壁上的砂礫遇到油氣還會產生一種化合反應，當化合物的濃度不斷增多時，不僅會對人體健康構成威脅，還會影響設備正常運行。

2.2 鉆井液滲漏

為了進一步提升鉆井液雜質吸附能力，一些沒有經驗的工作人員會選擇不斷提高鉆井液含量及濃度，這樣只會起到反作用，加劇鉆井液的滲漏。除此之外，砂礫層由于存在縫隙較多，這會對其自身黏結度帶來影響，加劇鉆井液的滲漏行為出現。

2.3 鉆屑漏失

海上復雜的地層構成多以砂礫為主，但砂礫自身巖性較差，特別是在遇水后體積會不斷膨脹，加大了工作人員海上開采項目難度，此外，由于海下水壓較高，砂礫巖因其自身穩定性較差難以抵抗海水壓力呈現松散的特征。砂礫巖被破壞，則難以維持原有形狀，出現雜質浮動。就目前的技術應用來看，難以對雜質的動向進行有效的控制，進而造成鉆屑漏失。

3 鉆井液技術研究與發展

隨著我國海上石油開采技術水平不斷提升，不論是開采面積還是開采深度都得到明顯進步，但在開采的過程中，遇到一些復雜地形的時候，如深井、超深井下的壓力較高、且井下氣溫不斷升高，會對井下鉆井液的性能帶來一定的影響，很容易出現坍塌、卡鉆等情況。對此，想要避免這一事故行為，就需要積極開展新型鉆井液的研究工作。

3.1 陽離子聚合物水機鉆井液的運用

近幾年來，隨著我國鉆井液技術高速發展，我國已經成功研制出陽離子聚合物水機鉆井液，這種新型工具抑制能力很強，與之前的陰離子的聚合物鉆井液相比，它的成分發生了改變，是陽離子基團和季銨鹽類較小分子量物質。此外，將陽離子基團、AMPS以及疏水基團注入PAM分子鏈中，可以使PAM自身的性能發生極大的改變，從而使得聚合物分子中的陽離子與黏土顆粒上的負電荷發生中和反應，大大降低其靜電斥力，加速了聚合物同黏土之間的聯結，使黏土的自身的性能得到充分的發揮，具有良好的保護功能。除此之外，疏水基團作為PAM分子鏈中必不可少的組成部分，可以將黏土表面吸附的聚合物呈現出憎水的性質進行充分發揮，有效地阻止水分子融入分子鏈中，避免頁巖遇水出現膨脹情況，起到一定的巖石保護價值。

3.2 抗高溫的聚合物鉆井液

抗高溫聚合物鉆井液應用到海上油田復雜地層中，其主要功能發揮是磺酸根基團、季胺基基團、酰胺基基團等，可進一步提升其抗高溫能力。與此同時，抗高溫的聚合物鉆井液利用其表面活性劑兩親作用對鉆井液的抗溫性進行改變，并利用抗氧化劑來進一步提升磺化聚合物抗高溫性能，除此之外，為了降低濾失量及其流動性，可以利用海泡石以及皂石來提高潤土體積，使其充分膨脹起來，這樣更好的增強與其他礦物質的黏結性。

表2 某油田A區塊現場聚合物體系抗鉆屑污染性能（80℃、16h）

3.3 合成基鉆井液的運用

合成基鉆井液的構成較為復雜，主要包含重劑、乳化劑、水相以及其他有機合成物基液等，具有良好的乳化、潤滑效果，且黏結性能高，因此在海上油田復雜地層中有著非常廣泛的應用。合成基鉆井液地安全性能較高，可以穩定鉆井速度，避免開采過程中一些事故行為出現，還能降低對環境的污染，在海上油田井下鉆井作業中發揮著相對穩定功效，具有一定的應用價值。

4 廢棄鉆井液的管理原則

4.1 源頭減少

廢氣鉆井液出現離不開設備因素和人為因素，要想減少這一現象，可以利用替代品或進一步提升施工工藝來實現。隨著我國鉆井工藝技術水平不斷提升，鉆井中對新型材料的應用也更加廣泛，廢棄鉆井液與之相比也有了明顯的好轉，降低了對人們身體健康產生的威脅。而要想從根本上降低這一污染行為，就需要積極開展新型工藝技術的應用，盡量選擇環保型工藝，對固控設備展開有效應用，同時還要做好井場環境保護工作，合理開展鉆井設計，避免滴漏等情況出現。

4.2 重復使用

即可以進行回收利用并保證材料的原貌，例如將廢棄的油基鉆井液應用于公路建設中或清洗鉆頭等。

4.3 再循環/回收

即對廢棄鉆井液中的可利用物質進行提取，提高材料的利用效率，例如可以選擇對廢棄鉆井液物質進行提取回收巖屑，并應用于公路建設中；或是從廢棄的鉆井液提取重晶石，從而實現了對新鉆井液的有效配制。

4.4 收集處理

即去除廢棄鉆井液對環境的毒性和危害。可以選擇物理方法與化學相結合來提高處理效果。要想從源頭上減少廢棄鉆井液，最主要的工作就是建立完善的油氣田廢棄物管理方案，結合油田開發實際情況，展開針對性的處理，以實現廢棄鉆井液的有效處理。

5 廢棄鉆井液的發展趨勢及未來展望

隨著我國環保事業的發展，科研人員也積極開展了新型鉆井廢棄液的處理應用，由最初的填埋法、焚燒法等，演變為固液分離法以及破乳法等，具有很好的環保功能和價值，實現了對海洋環境以及陸地的環境的有效保護，使能源價值得到充分發揮。但不論何種方法都需要結合實際的開采現狀進行合理選擇，同時為了進一步減輕廢棄鉆井液對環境造成的污染，應從源頭展開有效控制，并在此基礎上對新技術展開合理應用研究。

6 結束語

綜上所述，就目前來看，我國海上油田復雜地層鉆井液技術還處于一個發展階段，科研人員也積極開展了對新工藝技術的應用，以期進一步降低對海洋、陸地環境的污染，實現對地層的有效保護。面對海上油田復雜地層的鉆井液技術現狀，一定要不斷學習先進的鉆井液技術，這樣才能切實地解決復雜地層鉆井中所存在的問題，在提高鉆井效率的同時使鉆井安全性得到保證，為今后我國海上油田事業的發展提供必要支持。