鉆井施工過程中對鉆井液性能的影響

劉 恒

（山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)，山東 滕州 277599）

鉆井液作用非常顯著，鉆井液剛開始使用的時(shí)候就已經(jīng)解決了很多鉆井過程中遇到的問題，不僅可以保障鉆井工作安全、高效的運(yùn)行還可以在極大程度上保護(hù)資源儲(chǔ)層安全性。我們需要提升鉆井液的性能，這樣可以適應(yīng)更加復(fù)雜的井型，鉆井液必須安全、環(huán)保，對環(huán)境和油品儲(chǔ)層的品質(zhì)沒有任何的污染，所以我們在后期對鉆井液進(jìn)行研究的時(shí)候需要重視這個(gè)方面[1]。

1 鉆井液在鉆井過程中的作用分析

鉆井液的作用也體現(xiàn)在了超深井和部分大位移井的施工中，在這兩個(gè)工作中鉆井液發(fā)揮了極其重要的作用，在鉆井行業(yè)的發(fā)展中鉆井液已經(jīng)成為決定其發(fā)展的重要因素之一。鉆井液在鉆井過程發(fā)揮非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①輔助鉆井工作順利進(jìn)行，在鉆井工作進(jìn)行時(shí)，在井底難免會(huì)出現(xiàn)碎屑，而鉆井液可以有效的清理巖屑，鉆井液在井中循環(huán)的時(shí)候可以把井底以及井壁上面的碎屑攜帶出來。鉆井工作進(jìn)行時(shí)會(huì)用到鉆頭這個(gè)工具，而鉆頭的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比巖石的硬度要大，所以鉆頭會(huì)將巖石切割成極其細(xì)小的粉末，但是粉末在井中飄浮的時(shí)候會(huì)增加增大摩擦力，使得鉆井的速度減緩，所以說必須要在不影響鉆井工作的前提下將巖石碎屑帶出，這個(gè)時(shí)候鉆井液就發(fā)揮了自己的作用，鉆井液黏著在鉆頭上，然后利用壓力將碎屑帶出[2]。②鉆頭在井中時(shí)刻不停的工作，而且鉆頭的運(yùn)轉(zhuǎn)速度非常的高，在與巖石碰撞的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生巨大阻力，導(dǎo)致鉆頭的溫度升高，久而久之就會(huì)對鉆頭有影響，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)?bào)廢，在鉆井工作進(jìn)行時(shí)沒有辦法進(jìn)行降溫，此時(shí)使用鉆井液可以有效的降低鉆頭溫度。首先，鉆井液以一種液態(tài)的形式在鉆頭上，這樣可以對鉆頭進(jìn)行快速的降溫，保障鉆頭的溫度處于一個(gè)正常的溫度，其次，鉆井液會(huì)不斷的循環(huán)，保障自身的溫度不會(huì)過高，這樣才可以保障鉆頭的溫度。③前面已經(jīng)提到，巖石在鉆頭的作用下會(huì)變成非常小的碎屑，而碎屑會(huì)因?yàn)殡x心力的原因附著在鉆頭上，這樣就會(huì)導(dǎo)致鉆頭的摩擦力增大，在鉆井過程中沒有辦法對鉆頭進(jìn)行較為專業(yè)的清理，但是放任碎屑存在，就會(huì)造成卡鉆或者是鉆頭的效率降低等情況。鉆井液本身具有一定的粘度，可以將依附在鉆頭上的碎屑清理干凈，還可以消除摩擦。④鉆井液可以以不同的形式存在，不會(huì)一直以液態(tài)的形式存在，在特定的情況下會(huì)形成一定量的顆粒，而形成的這些顆粒由于滲透性不強(qiáng)，所以說會(huì)聚集在井壁之上，這樣可以有效的平衡巖石內(nèi)測和外側(cè)的壓力，還可以防止井壁坍塌。⑤鉆井工作時(shí)保持壓力平衡也是一個(gè)非常重要的方面，假如壓力過大會(huì)導(dǎo)致井噴，而壓力小會(huì)造成井壁坍塌的情況出現(xiàn)，而鉆井液這個(gè)時(shí)候就可以通過自身維持在一個(gè)正常的壓力水平上，由于鉆井液的材料特殊，所以在使用的時(shí)候必須要保障對油品儲(chǔ)層的品質(zhì)和環(huán)境沒有絲毫的影響。通過上述幾個(gè)方面的分析。我們可以得知鉆井液在鉆井工作中發(fā)揮的作用。現(xiàn)在我們國家提倡節(jié)約，所以使用之后的鉆井液可以通過凈化處理，二次使用。

2 對于鉆井液性能的影響

2.1 鉆井液的穩(wěn)定性

在鉆井的過程鉆井液是一個(gè)非常重要的部分，甚至可以稱之為鉆井的“血液”。鉆井的質(zhì)量會(huì)被鉆井液的優(yōu)劣決定，優(yōu)異的鉆井液可以促進(jìn)鉆井的質(zhì)量。我國幅員遼闊，地大物博，并且地勢非常的復(fù)雜，所以我們對于鉆井技術(shù)有極大的要求，那也就說我們鉆井工作對于鉆井液也有極高的要求。由于鉆井液的組成材料較為特殊，所以說鉆井液會(huì)對鉆井工作起到幫助作用，也會(huì)阻礙鉆井工作的開展。鉆井液不是單純的以一種形式存在，在特定的情況之下會(huì)保持一個(gè)固體形態(tài)。

而固體形態(tài)下的顆粒直徑非常小，大部分的鉆井液固體顆粒直徑在0.1μm～0.2μm，只有一小部分的鉆井液固體顆粒直徑在0.1μm～1nm，從這可以看出，溶膠與懸浮液是鉆井液的主要組成部分。鉆井液的穩(wěn)定性也是由膠體顆粒所決定的，膠體的含量與鉆井液的分散情況有很大關(guān)系，而這種分散的情況會(huì)直接影響到黏土與膠體的結(jié)合，而他們的結(jié)合大致可以分為三種，相互分離、部分聚集和全部聚結(jié)這三種結(jié)合情況，重力存在造成膠粒分子下垂。假如鉆井液中的膠體顆粒非常的分散，那么鉆井液的性能相對也會(huì)更好，假如膠體不夠分散，出現(xiàn)凝結(jié)和絮絮的狀態(tài)，鉆井液的性能也會(huì)相對降低。而分散的顆粒有較大的穩(wěn)定性是因?yàn)椋?xì)小的顆粒因?yàn)橛泻艽蟮谋砻娣e所以說表面的能也會(huì)更大，表面的能隨著時(shí)間的流逝而逐漸減小，這個(gè)時(shí)候鉆井液細(xì)小的顆粒就會(huì)自己聚集在一起，越變越大。然后分散的顆粒又因?yàn)槟撤N原因組織小顆粒結(jié)合，兩者之間一個(gè)相互作用力，使得鉆井液越來越穩(wěn)定，平衡。

2.2 對鉆井液的危害

曾經(jīng)有研究表明，在鉆井施工的過程中，潤滑和清洗井底都可以通過鉆井液實(shí)現(xiàn)，但是鉆井作業(yè)的時(shí)候極大可能會(huì)對鉆井液性能產(chǎn)生很大的破壞，所以我們需要對鉆井液的性能進(jìn)行有效的研究，這樣才可以在極大程度上保障鉆井液的性能處于最優(yōu)狀態(tài)。鉆井過程中鉆井壓力扮演一個(gè)非常重要的角色，鉆井工作的開展必須要在合適的壓力下開展，這樣鉆井液才可以不污染儲(chǔ)層，并且還可以平衡井道的內(nèi)外壓力。但是井筒壓力還是會(huì)對鉆井液造成極大的影響，井筒的壓力會(huì)導(dǎo)致原本井壁外部的鉆井液進(jìn)到井壁內(nèi)部和地層中，長此以往就會(huì)造成井道的壓力不平衡，對儲(chǔ)層造成一定的污染。所以說地層對于井筒的壓力需要嚴(yán)格的控制，這樣才可以保障地層中的鉆井液處于一個(gè)非常穩(wěn)定的狀態(tài)。假如在施工時(shí)候出現(xiàn)壓力不平衡的情況，就要采用失平衡鉆井技術(shù)，采用這個(gè)技術(shù)可以在最大程度上降低鉆井液對于地層的危害。而控制鉆井時(shí)間是為了避免井筒在鉆井液中太長時(shí)間，而出現(xiàn)井壁坍塌的情況。假如井筒已經(jīng)長時(shí)間在鉆井液中浸泡，并且鉆井液進(jìn)入了地層，那么地層的壓力就會(huì)失衡，造成安全隱患，使得工期超長。在鉆頭開始工作時(shí)，一瞬間速度會(huì)激烈的增加，而壓力也會(huì)隨之增加，壓力過大會(huì)造成鉆井液的性質(zhì)發(fā)生變化。鉆頭的轉(zhuǎn)速過快，會(huì)造成鉆井液在井眼溢流，這樣就會(huì)污染鉆井液，那么鉆井液循環(huán)系統(tǒng)就會(huì)受到阻礙。還有一種情況就是在鉆進(jìn)過程中，沒有產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，而是直接進(jìn)入了井筒，這個(gè)時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生壓力差，在壓力差的迫使下，鉆井液更加容易油品儲(chǔ)層，對油品儲(chǔ)層造成一定的污染。

3 結(jié)語

簡言之，鉆井液在鉆井過程中的重要作用不言而喻。鉆井液可以穩(wěn)定井筒、井壁，還可以降低鉆頭的溫度，對鉆井的井底進(jìn)行清理，平衡地層的壓力。但是鉆井工作開展會(huì)對鉆井液造成極大影響，增大阻力，阻礙碎屑帶出，嚴(yán)重時(shí)鉆井液會(huì)進(jìn)入地層和儲(chǔ)層，所以說必須要嚴(yán)格重視這個(gè)方面。后期還需要對鉆井液在不同條件之下的使用進(jìn)行進(jìn)一步的研究，為鉆井工作的發(fā)展提供更多的幫助。