淺析海上油田復雜地層鉆井液技術

徐光達

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300450

引言

為了高效解決國內能源短缺的問題，國內油田開采中，海上油田的比例逐漸增加，帶動了相應開采技術的快速發展。結合海上油田復雜地層開采特點，國內相關人員加強了復雜地層鉆井液技術的分析，并在實際工程中取得了良好效果。與國外發達國家相比，國內鉆井液技術存在諸多有待完善的地方，隨著國內逐步加強了海洋石油鉆井開采工藝方面的重視力度，相信未來發展中，國內海上油田鉆井液技術的應用水平必將快速提升。

1 海上油田復雜地層鉆井液技術的重要價值

由于國際油氣資源的價格飆升，從降低國內油氣使用成本的角度出發，必須加強海上油氣勘探工作的管理，積極投入大量的人力、物力資源，保證海上油氣資源的開發能夠成為未來能源經濟的主要增長點。對于海上油田的開采作業而言，鉆井液工藝的重要性不言而喻，積極合理地選擇科學有效的鉆井液技術利于帶動海洋油田的發展，提升其開采效率，從而保證開采作業朝著更加安全可靠的方向發展[1]。國內海洋鉆井液技術的進步，已經取得了較好的成果。隨著國內逐步加強了環保重視力度，從提高海洋生態環境質量的角度出發，海洋油田鉆井技術必將成為未來發展的主要方向。

2 海上油田復雜地層特殊性分析

2.1 厚石沙礫層

根據勘測結果發現，海上厚石沙礫層的實際厚度為1km左右，其中包含灰棕黏土等物質，比例相對復雜[2]。厚石沙礫層中包含大量的砂礫石，一般在其頂部和底部之間并未存在相應的過渡結構，其內部經常存在裂痕，增加了鉆井施工的難度。

2.2 膏巖層

大量研究報告表明，國內南海區域有大量的膏巖層，其中較為重要的是灰色膏巖層、白泥膏巖層[3-4]。業內勘測人員經過肉眼便可在巖壁中看見細沙礫，多為深棕色、淺藍色，這一沙礫層的存在一定程度上增加了巖層高度。相比于其他巖層，泥膏巖層可能會出現溶解，更為嚴重的后果便是平臺發生井壁坍塌，對整個鉆井工作的開展極為不利。

3 海上油氣田開發的現狀問題

3.1 斷層遮擋問題

該問題指諸多斷塊油氣藏圈閉后，進而影響到地震資料的勘測效果，進而對儲層預測、地震解釋情況等都會產生較大不利作用，這種情況極易發生，屬于斷層遮擋后出現的下拉情況，為此，必須加強地震資料的品質分析，加強深度預測和管理，最大程度的滿足開發需求。

3.2 地層缺失問題

各種因素加成作用下，如地層剝失、斷層等，都會導致開發井和探井施工遇到地層不一致的情況，極易出現地層對比錯誤問題，進而增加了工作人員的鉆井難度[5]。因此，在進行海上油氣田開發過程中，必須積極進行地層缺失、斷層遮擋等情況的考慮，方可最大程度降低鉆井施工中的事故問題。

3.3 鉆井液滲透

操作方作業人員有時因為經驗缺失，開采過程中從提高鉆井液雜質的吸附水平出發，可能會過于盲目的提升鉆井液含量、濃度，導致無法達到預期目標，一定程度上還會導致鉆井液滲漏。此外，沙礫層中縫隙較多，也會增加泄露程度。

3.4 井壁坍塌

在進行海上石油開采期間，一旦出現海水滲漏問題，極易導致開采難度增加。相關人員如果不能有效控制海水，會引發其在巖石黏土中發生滲透，進而對組織、結構產生不利作用，導致整體穩定性下降，進而增加坍塌事故概率[6]。此外，井壁沙礫在油氣作用下，易發生化合反應，當化合物濃度增高時，對當地人群的身心健康會產生較大威脅。

3.5 異常干擾

海上油氣田開采過程中，經常會遇到各種問題，稱之為異常干擾，如目的層上方存在的低速體，極易對大眾視覺效果產生干擾作用，引發地層平面、平均速度之間存在顯著差異[7]。為此，必須結合刻畫異常體范圍進行解決，考慮地震屬性等方法確定異常體的影響區域，充分采取異常體縱向干擾的方法進行解決，避免探井鉆遇中的負面情況。

3.6 鉆屑漏失

海上地層中，沙礫是主要結構，從沙礫性質出發，可發現其遇水會發生快速膨脹、巖性不強，對海上石油開采而言極為不利。此外，海底水壓大，導致沙礫穩定性下降，沙礫可能會表現出松散的情況，在外界作用力影響下無法維持形狀，雜質浮動情況明顯。當下，國內并未有相關技術進行雜質控制，導致極易出現鉆屑漏失問題。

4 海上油田復雜地層鉆井液技術分析

近年來，國內海上油田開采期間，發展速度較快，正逐步朝著深井、超深井的方向發展，這一環節極易對鉆井液性能產生巨大影響。一旦存在使用不合理的問題，極易對鉆井施工產生不利影響，如卡鉆、坍塌，為了避免這類事故問題，必須提高對鉆井液技術的研發[7]。

4.1 有機鹽油田鉆井液

國內有機鹽油田鉆井液快速發展，逐步形成了新型水基鉆井液系統，其中包括甲酸鉀等有機鹽。其優勢巨大，防坍塌效果良好，可保證油氣層得到良好保護，腐蝕性相對較小，屬于可回收、環保性能高的鉆井液。相比于常規鹽水體系而言，甲酸鹽鉆井液進入海洋后，極易被海水吸收，存在無毒、無副作用、易降解的優勢[8]。弊端是價格高，但是由于可對其進行回收利用，整體性價比較高，在海上油田的鉆探工作中具有廣泛應用前景。

4.2 聚合醇鉆井液

海上油田中，環境惡劣、地層復雜，導致其與陸地鉆井液之間存在較大差別。海洋中包含大量生物，為此，必須避免鉆井液劇毒等問題，否則極易導致海洋生物鏈受到破壞。倘若部分無法降解的物質被人類使用，還會產生健康威脅。為此，相關人員必須充分考慮海上油田鉆井液的優化。其中聚合醇類物質是環保型水基鉆井液，性能相對優良，不會對地質鉆井液產生干擾作用。其中，聚合醇是非離子型低分子聚醚，常溫下融水效果良好、毒性低，可在短期內完成降解。聚合醇鉆井液防塌、潤滑，在海洋鉆井工程中應用效果顯著。

4.3 硅酸鹽鉆井液

該類鉆井液無毒無熒光、成本低，優勢相對突出。合理應用這一鉆井液，多方協同作用下可保證井壁的穩定效果，但是不可忽略的是這類鉆井液對pH極為敏感，且與其他處理劑不契合。總體而言，硅酸鉆井液發展前景廣闊，在阿拉斯加等區域應用前景廣闊。

4.4 合成基鉆井液

這是一種人工改良的有機物，可結合性能需求在其中添加重晶石、流變性調節劑，成本低、種類豐富，但是從環保角度出發仍有一定的發展空間。合成基鉆井液也是一種新型無毒害技術，生物降解率低，不會對海洋環境、海洋生物等產生負面影響[9]。同時其中并未摻雜熒光類物質，不會對測井等工作產生不利作用。

4.5 甲基葡萄糖甙鉆井液

該類鉆井液是20世紀90年代首次提出，屬于新型水基鉆井體系。從防塌機理、常規性能出發，該類鉆井液類似于油基鉆井液。業內專家指出，這一類鉆井二月可起到保護油氣層、維持井眼穩定的效果，可有效抑制泥頁巖水化膨脹。此外，該類鉆井液的潤滑性能突出，穩定性高，易降解，對海洋環境的負面影響極低。從中可看出，該類鉆井液體系在大斜度井、水平井等場合中應用時，可與地層泥頁巖結合，進而形成半透膜結構，可對地層水、鉆井液的運移進行有效抵制。

4.6 新型合成基油包水鉆井液

該類鉆井液使用期間，與傳統油基鉆井液存在較高相似度。其中包含乳化劑、有機基液、調節劑等成分。其中的分散相是水相，經由加重劑進行密度調節后達到預期效果；有機合成物是連續相；乳化劑性能的調節成分較多，包括酯類、直鏈烷基苯類等。這一類成分可以起到增加黏度、潤滑的功效。當下，這一類鉆井液在海上油田鉆井平臺中具有廣泛應用，穩定效果突出。合理應用這類鉆井液，可對環境起到相應的保護作用。同時是穩定井眼、提高鉆井速度的主要措施。

4.7 新型強抑制聚合物水基鉆井液

新時期，國家科學技術快速發展，國內鉆井液技術也得到了相應的進步。陽離子聚合物鉆井液，具有較強的抑制功效，這類鉆井液已經研制成功了。這類鉆井液與傳統陽離子鉆井聚合物相比，優勢突出：借助有機聚合物包被劑，可有效改善陽離子，達到降低靜電斥力的功效。提高了黏土和聚合物的橋梁作用，保護黏土。此外，該類鉆井液分子中，存在疏水基團，可降低環境中水分子的影響，對水接觸區域進行良好控制，降低巖土膨脹。

5 海上油田復雜地層鉆井液技術的發展趨勢

現階段，國內油氣資源的需求量已經達到了峰值水平，為了滿足使用需求，必須積極進行海洋油氣田的大規模開采，為國內經濟發展奠定良好基礎。一般情況下，海洋油田存在地形復雜的特點，增大了油氣資源的開發難度，為此，必須大力進行鉆井液技術的全面研究。因此，從保護海洋環境的要求出發，油氣企業必須加強鉆井液技術的研發。結合業內海洋油田的開采現狀，加強環保型鉆井液技術的分析，擴大鉆井液技術的應用范圍，有效避免廢棄鉆井液的不利作用，保證海洋生態環境的穩定效果。

所謂環保型鉆井液技術，即滿足海上油田復雜地層鉆井需求的大前提下，合理規避對海洋環境的破壞作用，切實提升鉆井工程的現代化水平。為了提高環保型鉆井液的研發效果、研發速度，油氣田企業必須充分了解海洋生態環境的價值和意義，并在鉆井液技術之上，合理進行相關體系的優化，逐步提高鉆井液的環保效果。海上油田復雜地層鉆井液技術的應用中，其發展趨勢分析如下：一是加強新型合成鉆井液、低毒鉆井液的應用，達到保護環境的目標。二是環保型鉆井液中，合理添加無機鹽，保證與周邊環境的一致性；同時要合理管控鉆井液中無機鹽的濃度，提高鉆井液的安全等級，降低其對周邊環境的不利影響。三是加大資金投入，提高生物降解水平，及時將高分子材料添加到鉆井液中，達到改善鉆井液性能的最終目標，如提高其降解效果，并逐步進行硅酸鹽鉆井液體系的完善，提高無機環保鉆井液的抑制效果、潤滑效果，促進國內鉆井液技術的全面合理發展，帶動整體應用水平的提升。

6 結束語

綜上，國內海上油田開采難度較大，相關工作人員在進行開采期間，必須加強鉆井液性能的分析和優化，盡量選擇無毒無害、應用環保型的材料。在降低成本的基礎之上提高開采效率。當下，國內海上油田存在開采作業期間，復雜地層鉆井液技術已經取得了初步成果，但是仍需考慮新時期要求，積極進行研發處理，緊跟時代步伐，帶動國內海上油田朝著可持續方向發展。