鉆井液的種類穩(wěn)定泡沫鉆井液技術(shù)穩(wěn)定泡沫鉆井液是一種低密度鉆井液體系是在鉆井液中加入表面活性劑］降低氣、液、固三相表面張力，使空氣均勻、穩(wěn)定地存在于體系中，從而降低鉆井液密度。其特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生低于水的表觀密度，在低壓地層中產(chǎn)生微泡膨脹橋堵孔隙，保護(hù)油氣層，提高勘探開發(fā)的綜合效益。通過對穩(wěn)定泡沫鉆井液系統(tǒng)研究，開發(fā)出適合大港油田低壓油氣藏特點(diǎn)的穩(wěn)定泡沫鉆井液體系。我公司進(jìn)行了穩(wěn)定泡沫鉆井液技術(shù)研究，形成了研究成果。在現(xiàn)場應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)鉆井液密度可調(diào)、泡沫穩(wěn)定時間較長、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在官新10-16井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，現(xiàn)場鉆井液密度達(dá)到0.7g/cm3,收到了預(yù)期的效果。2003年我公司在長慶油田氣探井的服務(wù)中成功應(yīng)用該鉆井液技術(shù)，解決了低壓氣藏儲層保護(hù)的難題。無固相欠平衡鉆井液技術(shù)無固相欠平衡鉆井液主要是為了解決低壓、低滲油氣藏而研究的鉆井液體系，控制合理的鉆井液密度實(shí)現(xiàn)欠平衡條件，減少鉆井液濾液對儲層的損害是該技術(shù)的核心，它適用于灰?guī)r地層、穩(wěn)定的砂泥巖地層。1999年完成了第一口井深為5191.96m板深7井，所用的鉆井液體系為具有防H2S損害、CO2腐蝕及防水鎖損害的無土相鉆井液，體系的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：體系采用無土相有利于保護(hù)油氣層；體系的抑制性較強(qiáng)；體系具有防腐能力；體系便于維護(hù)；有利于清洗井眼，由于采用欠平衡有利于提高機(jī)械鉆速;成本低。到2002年使用該鉆井液體系，相繼完成了板深8、板深4、千18-18、西G2等16口井的現(xiàn)場應(yīng)用，使用最高密度為1.42g/cm3，最低密度為0.84g/cm3。該體系在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了明顯的效果，尤其在保護(hù)油氣層方面成果顯著，該體系在大港油田首次欠平衡探井施工作業(yè)中一舉成功，在所實(shí)施井中平均恢復(fù)值達(dá)到88%，實(shí)施井均獲得良好的油氣顯示，為發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層展現(xiàn)了光明的前景，尤其板深7井最為突出經(jīng)過5~11mm油嘴多次測試平均產(chǎn)氣量為1x105m3/d,其中輕質(zhì)油31.75m3/d，完鉆后測試表皮系數(shù)為-1.35，投產(chǎn)后井口壓力和油氣產(chǎn)量相對穩(wěn)定。廣譜型屏蔽暫堵保護(hù)油層技術(shù)廣譜型屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)是基于非均質(zhì)砂巖油藏儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流體流動機(jī)理，提出了依據(jù)對滲透率貢獻(xiàn)率的大小來區(qū)別對待不同的孔喉，尤其適用于滲透性嚴(yán)重不均質(zhì)的砂巖油藏。該項(xiàng)技術(shù)在冀東油田柳贊的現(xiàn)場應(yīng)用成功后，2003年開始在大港油田港東、段六撥、棗81X1等區(qū)塊上進(jìn)行了7口井的先導(dǎo)性試驗(yàn)，試驗(yàn)井產(chǎn)油量與鄰井相比提高了57.64%，該項(xiàng)保護(hù)油氣層技術(shù)得到甲方的一致認(rèn)可。2004年陸續(xù)在扣50斷塊、羊1斷塊、官107x1斷塊等十三個斷塊的18口開發(fā)井進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得了良好的效果，產(chǎn)量比鄰井提高了37.18%。通過該項(xiàng)技術(shù)的推廣，較好地解決非均質(zhì)砂巖油氣層保護(hù)問題，目前該項(xiàng)技術(shù)還在繼續(xù)推廣。有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)有機(jī)鹽鉆井液是國際公認(rèn)的高效、低毒鉆井液體系，國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，取得了非常好的效果，該體系特點(diǎn)：性能穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，有利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層、抑制防塌能力強(qiáng)、有利于提高機(jī)械鉆速、有利于提高固井質(zhì)量，解決了井壁穩(wěn)定和保護(hù)油氣層之間的矛盾。2000年至2001年對有機(jī)鹽鉆井液體系進(jìn)行了研究，完成了7口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了較好的成果。2002年我們進(jìn)一步完善了研究成果，在莊海4x1等18口井進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得良好的現(xiàn)場應(yīng)用效果，縮短了鉆井周期，降低了鉆井密度，提高了機(jī)械鉆速，減少了事故復(fù)雜的發(fā)生率，推廣井平均井徑擴(kuò)大率6.75%，平均滲透率恢復(fù)值達(dá)到91.58%,固井質(zhì)量合格率達(dá)到100%。截止2004年累計(jì)完成了28口井的現(xiàn)場應(yīng)用，其中包括3口水平井。其最大優(yōu)越性是油氣層保護(hù)效果好，一般在目的層井段使用，同時對于環(huán)保要求高的地區(qū)適用于該體系。環(huán)保型正電聚醇鉆井液技術(shù)聚醇類鉆井液體系由于其環(huán)保特性廣泛應(yīng)用于海上作業(yè)除環(huán)保特性外在保護(hù)油氣層、防塌、潤滑等方面都具有獨(dú)特優(yōu)勢。與普通聚醇相比，正電聚醇增加了電性的作用，在井壁和粘土顆粒上的吸附力增強(qiáng)，使其作用效果得到提高，在鉆井液中發(fā)揮防塌及保護(hù)油氣層的同時，也起到穩(wěn)定井壁和潤滑防卡作用。該體系于2003年初開始進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)完成了莊海2x1、張海4等12口井的現(xiàn)場應(yīng)用，表現(xiàn)出以下幾個方面的優(yōu)越性：抑制性強(qiáng)，防塌效果好，可實(shí)現(xiàn)低密度鉆井，有利于及時發(fā)現(xiàn)油氣層；井眼凈化效果好，該鉆井液可根據(jù)情況及時調(diào)整流變性能，能滿足不同井型的井眼凈化要求;環(huán)保特性好，能夠滿足海洋環(huán)保要求，目前該體系廣泛應(yīng)用于海上勘探開發(fā)。水平井保護(hù)油層技術(shù)我公司從1990年初開始研究水平井鉆井液技術(shù),于1990-1998年期間共完成了長、中、短半徑水平井施工21口。隨著大港油田公司和冀東油田公司水平井開發(fā)技術(shù)研究項(xiàng)目的推進(jìn)，從2003年到2004年我們又對水平井油層保護(hù)技術(shù)開展了更為細(xì)致的研究。在冀東油田完成了高104-5、江蘇洪澤等主要區(qū)塊的水平井油層保護(hù)方案研究，采用了理想充填保護(hù)油層技術(shù)和廣譜暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)，進(jìn)行了52口井的現(xiàn)場服務(wù)，收到了預(yù)期的效果。在大港油田對所用鉆井液體系進(jìn)行了優(yōu)選，進(jìn)行了6口水平井油層保護(hù)方案研究，針對不同的完井方式采用了不同油層保護(hù)技術(shù)研究，對于篩管完井，采用了無固相超低滲透保護(hù)油層技術(shù)，對于套管射孔完井，采用了廣譜屏蔽暫堵保護(hù)油層技術(shù)，通過6口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，取得良好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的，唐H2和扣H1兩口井均獲高產(chǎn)油流，唐H2井日產(chǎn)66.3噸、扣H1日產(chǎn)99噸。（7） 大位移定向井鉆井液技術(shù)大位移定向井具有造斜率高、井斜較大、井底水平位移大、穩(wěn)斜井段較長等特點(diǎn)。因此，在大位移定向井施工中對鉆井液的井眼凈化、井壁穩(wěn)定、潤滑防卡與油層保護(hù)提出了更高的要求。多年來，我們的大位移定向井鉆井液技術(shù)經(jīng)歷了研究、發(fā)展、完善三個階段已形成了一整套比較完整的鉆井液工藝技術(shù)。完成位移大于1500m的定向井20余口,其中最大井斜角為74.000,井底最大水平位移為3118.04m。經(jīng)過不懈的探索和總結(jié)，已解決大位移定向井的井眼凈化、井壁穩(wěn)定和潤滑防卡等技術(shù)難點(diǎn)形成一整套適應(yīng)不同地區(qū)、不同井別的大位移定向井鉆井液工藝技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。（8） 環(huán)保型合成基鉆井液技術(shù)合成基鉆井液是一種新型環(huán)保型鉆井液體系，它是以人工合成的有機(jī)物為連續(xù)相、鹽水為分散相，加上乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑等組成的鉆井液。九十年代獲得API認(rèn)可，是國際公認(rèn)的尖端鉆井液技術(shù)，可以解決環(huán)境特別敏感地區(qū)水基鉆井液不能滿足安全施工的特殊復(fù)雜地層鉆井問題。該體系有利于環(huán)境保護(hù)、提高鉆井機(jī)械鉆速，減少事故復(fù)雜，保護(hù)油氣層。我公司研制出三套合成基鉆井液，體系乳化穩(wěn)定性好，破乳電壓達(dá)400V以上，具有優(yōu)良的流變性、潤滑性，頁巖回收率達(dá)98.6%，油層滲透率恢復(fù)值達(dá)97%，并且抗污染能力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好，密度0.9-1.7g/cm3。環(huán)保性能優(yōu)良，基液芳烴含量＜1%，柴油芳烴含量達(dá)30-60%，添加劑毒性低，可生物降解。（9） 有機(jī)正電膠鉆井液有機(jī)正電膠鉆井液體系是對油層損害最輕的鉆井液體系之一主要由其具有高密度的正電荷、特殊的鉆井液結(jié)構(gòu)、獨(dú)特的流變性、適宜的濾液礦化度、理想復(fù)配暫堵劑等特性所決定的。相對于普通無機(jī)正電膠，有機(jī)正電膠則具有更強(qiáng)的正電性，能被水潤濕，且具有油溶性，并易于與其它處理劑配伍。其高密度的正電荷和金屬離子聚合物的正電荷使其與水分子的親和力增強(qiáng)，抑制了粘土的水化分散膨脹，從而使粘土惰性增強(qiáng)；該體系在近井壁處形成一滯流帶，可以減少流體對井眼的沖蝕，有利于井壁穩(wěn)定。該體系在冀東油田G104-5區(qū)塊水平井和大港油田3口水平井中得到了成功應(yīng)用，滿足了水平井現(xiàn)場施工，減少了油層的損害，收到了預(yù)期的效果。（10） 硅基防塌鉆井液技術(shù)硅基鉆井液體系是一種新型的鉆井液體系，是我油田90年代的重點(diǎn)科研成果，主要由穩(wěn)定劑（GWJ），稀釋劑（GXJ）硅腐鉀（G-KHm）等處理劑組成，由于該體系的抗溫能力強(qiáng)、潤滑防塌效果好而廣泛應(yīng)用于深井超深井、大斜度定向井、大位移定向井、水平井等高難度井的施工中，表現(xiàn)出其它鉆井液體系不可比擬的優(yōu)越性，對油層保護(hù)效果好。它是目前我油田高難度井施工的首選泥漿體系，如在長蘆地區(qū)高密度井大面積推廣，成功地應(yīng)用于板深35井、歧南2井、板深7井，該泥漿體系的工藝技術(shù)居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。（11）陽離子聚合物鉆井液體系陽離子聚合物鉆井液是一種新型的水基鉆井液它是以高分子量陽離子聚丙烯酰胺（大陽離子）作為包被絮凝劑，以小分子量有機(jī)陽離子化合物（小陽離子）作為泥巖抑制劑，并配合降濾失劑、降粘劑、潤滑劑等處理劑而形成的。大陽離子的選擇性包被絮凝作用和小陽離子的泥巖抑制作用相結(jié)合使得陽離子鉆井液具有很強(qiáng)的抑制防塌能力。該體系在玉門油田得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用表明：該體系具有良好的流變性，抗高溫、抗鈣侵能力強(qiáng)，鉆井液性能穩(wěn)定，攜砂能力強(qiáng)；具有很強(qiáng)的抑制防塌能力。陽離子鉆井液膨潤土含量低、固相含量低，與單封、細(xì)目碳酸鈣配伍好，油氣層保護(hù)效果好。釋文：由含有眾多正離子的有機(jī)聚合物鉆井液。常使用的陽離子聚合物主要是有機(jī)聚季銨鹽類,如聚胺甲基丙烯酰胺（代號CPAM）、陽離子淀粉等。它既具有高價(jià)陽離子的強(qiáng)聚結(jié)效應(yīng)；又具有高聚物對膨脹性粘土表面的吸附成膜作用，是較理想的抑制劑。其穩(wěn)定粘土的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過無機(jī)鹽類（如鈣鹽、鉀鹽等），也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過廣為應(yīng)用的有機(jī)聚合物（如聚丙烯酸鹽類）。這種陽離子聚合物在淡水、硬水、鹽水中均可使用；并適用于水敏性地層（高嶺土、蒙脫土），用量?。▋H千分之幾），效能高，配制簡單,成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著陽離子鉆井液體系的發(fā)展呵以預(yù)期在鉆井液技術(shù)方面將有一個較大的突破，對鉆井工程也會有較深遠(yuǎn)的影響。陽離子聚合物鉆井液的特點(diǎn)固相含量低，且亞微米粒子所占比例也低。這是聚合物鉆井液的基本特征，是聚合物處理劑選擇性絮凝和抑制巖屑分散的結(jié)果，對提高鉆井速度是極為有利的。對不使用加重材料的鉆井液，密度和固相含量大約成正比的。研究表明，純蒙脫土鉆井液中亞微米粒子含量為13%左右，用分散劑木質(zhì)素磺酸鹽處理后，亞微米粒子含量上升為約80%，而用聚合物處理后的體系亞微米粒子的含量降為約6%。大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和鉆井實(shí)踐均證明，固相含量和固相顆粒的分散度是影響鉆井速度的重要因素。具有良好的流變性，主要表現(xiàn)為較強(qiáng)的剪切稀釋性和適宜的流型。聚合物鉆井液體系中形成的結(jié)構(gòu)由顆粒之間的相互作用、聚合物分子與顆粒之間的橋聯(lián)作用以及聚合物分子之間的相互作用所構(gòu)成。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以聚合物分子與顆粒之間橋聯(lián)作用的貢獻(xiàn)為主。在高剪切作用下，橋聯(lián)作用被破壞，因而粘度和切力降低，所以聚合物鉆井液具有較高的剪切稀釋作用。由于這種橋聯(lián)作用賦予聚合物鉆井液具有比其它類型鉆井液高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因而聚合物鉆井液具有較高的動切力。同時，與其它類型鉆井液相比，聚合物鉆井液具有較低的固相含量，粒子之間的相互摩擦作用相對較弱，因而聚合物鉆井液具有較低的塑性濃度。由于聚合物水溶液為典型的非牛頓流體，所以聚合物鉆井液一般具有較低的n值。當(dāng)然，在實(shí)際鉆井過程中，各流變參數(shù)需控制在適宜的范圍內(nèi)，過高和過低對鉆井工程都不利。鉆井速度高。如前所述，聚合物鉆井液固相含量低，亞微米粒子比例小，剪切稀釋性好，卡森極限粘度低，懸浮攜帶鉆屑能力強(qiáng)，洗井效果好，這些優(yōu)良性能都有利于提高機(jī)械鉆速。在相同鉆井液密度的條件下，使用聚丙烯酰胺鉆井時的機(jī)械鉆速明顯高于使用鈣處理鉆井液時的機(jī)械鉆速。⑷穩(wěn)定井壁的能力較強(qiáng)，井徑比較規(guī)則。只要鉆井過程中始終加足聚合物處理劑，使濾液中保持一定的含量，聚合物可有效地抑制巖石的吸水分散作用。合理地控制鉆井液的流型，可減少對井壁的沖刷。這些都有穩(wěn)定井壁的作用。在易坍塌地層，通過適當(dāng)提高鉆井液的密度和固相含量，可取得良好的防塌效果。(5)對油氣層的損害小，有利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)產(chǎn)層。由于聚合物鉆井液的密度低，可實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井；由于固相含量少，可減輕固相的侵入，因而減小了損害程度。陽離子聚合物處理劑作用機(jī)理(1)橋聯(lián)與包被作用[1]聚合物在鉆井液中顆粒上的吸附是其發(fā)揮作用的前提。當(dāng)一個高分子同時吸附在幾個顆粒上，而一個顆粒又可同時吸附幾個高分子時，就會形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，聚合物的這種作用稱為橋聯(lián)作用。當(dāng)高分子鏈吸附在一個顆粒上，并將其覆蓋包裹時，稱為包被作用。橋聯(lián)和包被是聚合物在鉆井液中的兩種不同的吸附狀態(tài)。實(shí)際體系中，這兩種吸附狀態(tài)不可能嚴(yán)格分開，一般會同時存在，只是以其中一種狀態(tài)為主而已。吸附狀態(tài)不同，產(chǎn)生的作用也不同，如橋聯(lián)作用易導(dǎo)致絮凝和增粘等，而包被作用對抑制鉆屑分散有利。(2)絮凝作用當(dāng)聚合物在鉆井液中主要發(fā)生橋聯(lián)吸附時，會將一些細(xì)顆粒聚結(jié)在一起形成粒子團(tuán)，這種作用稱為絮凝作用，相應(yīng)的聚合物稱為絮凝劑。形成的絮凝塊易于靠重力沉降或固控設(shè)備清除，有利于維持鉆井液的低固相。所以，絮凝作用是鉆井液實(shí)現(xiàn)低固相和不分散的關(guān)鍵。根據(jù)絮凝效果和對鉆井液性能的影響，絮凝劑又可分為兩類：一是全絮凝劑，能同時絮凝鉆屑、劣質(zhì)土和蒙脫土，如非離子型聚合物PAM就屬于此類；二是選擇性絮凝劑，只絮凝鉆屑和劣質(zhì)土，不絮凝蒙脫土，如離子型聚合物PHPA、VAMA就屬于此類。當(dāng)絮凝劑能提高鉆井液粘度時，稱為增效型選擇性絮凝劑，而對粘度影響不大時稱為非增效型選擇性絮凝劑。⑶增粘作用增粘劑多用于低固相和無固相水基鉆井液，以提高懸浮力和攜帶力。增粘作用的機(jī)理，一是游離（未被吸附）聚合物分子能增加水相的粘度，二是聚合物的橋聯(lián)作用形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能增強(qiáng)鉆井液的結(jié)構(gòu)粘度。常用的增粘劑有相對分子質(zhì)量較高的PHPA和高粘度型羧甲基纖維素（CMC）等。陽離子聚合物鉆井液體系陽離子聚合物鉆井液體系是以高相對分子質(zhì)量陽離子聚合物（簡稱大陽離子）作包被絮凝劑，以小相對分子質(zhì)量有機(jī)陽離子（簡稱小陽離子）作泥巖抑制劑，并配合降濾失劑、增粘劑、降粘劑、CaO等處理劑配制而成的，它是一種新型的聚合物鉆井液體系。陽離子離子鉆井液體系常用處理劑及功能:⑴、大陽離子：顆粒狀固體，較易溶解，其膠液PH值7-8之間。具有包被鉆屑，抑制鉆屑造漿的作用，還有一定的增粘作用。在鉆井液中的最佳含量是0.2-0.4%。⑵、小陽離子：液體或粉末狀固體，其膠液PH值5-7之間。具有抑制粘土水化分散的作用，還有一定的增粘增失水的負(fù)作用。在鉆