淺析超深井超高溫鉆井液技術(shù)

更新時(shí)間：2020-03-19

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一、前言

當(dāng)前能源問(wèn)題是任何國(guó)家關(guān)注的主要問(wèn)題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)能源的需求也日益增多，大部分中淺地層的能源資源幾乎都已經(jīng)被開(kāi)發(fā)利用，只能向著更深的地層開(kāi)發(fā)能源資源，超深井的采油已經(jīng)成為必然。但是超深井的超高溫對(duì)鉆井液性能影響非常大，如何使鉆井液具有抗高溫能力，是所有鉆井工程中的技術(shù)難題。深井鉆井工程受鉆井液的質(zhì)量直接影響，在超深井鉆井中，深度越深，地層溫度越高，鉆井液循環(huán)、停留的時(shí)間更長(zhǎng)，在低溫下鉆井液性能不容易發(fā)生變化，但是在這樣超高溫的情況下，性能會(huì)發(fā)生變化，超深井鉆井的裸眼長(zhǎng)，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增大了石油氣受污染的可能性等問(wèn)題都是增加鉆井的技術(shù)難度[1]?，F(xiàn)代石油超深井鉆井中需要解決的問(wèn)題是在超高溫高壓的條件下維持鉆井液的性能，發(fā)揮出大的功效，提高抗高溫的能力等。

二、深井高溫環(huán)境下常用的幾種鉆井液

鉆井液是在鉆井過(guò)程中使用的流體，有液體和氣體，因此正確的應(yīng)該叫鉆井流體。鉆井過(guò)程中鉆井液起著十分關(guān)鍵的作用。鉆井液在鉆頭的水眼處以很高的速流，噴入井底，沖起井底的巖屑，將巖屑沖出，沖洗井底,為防止井噴應(yīng)該要和地層壓力平衡。鉆井液不僅可以潤(rùn)滑鉆頭以及冷卻鉆具，還能抑制頁(yè)巖分散和膨脹，同時(shí)還可以產(chǎn)生薄韌的濾餅，穩(wěn)定井壁。依據(jù)鉆井液沖擊出的巖屑，可以獲取準(zhǔn)確的地層信息，根據(jù)得到的信息改變鉆井液的流速，提高鉆頭破巖的能力，加快鉆井工程的進(jìn)度。

目前，鉆井工程在深井高溫環(huán)境下常使用的鉆井液有三磺水基鉆井液、硅氟聚合物鉆井液以及TSD 、TSF聚合物鉆井液[2]。三磺水基鉆井液的處理劑其主要是磺化腐植酸、磺化酚醛樹(shù)脂、磺化栲膠。在高溫高壓環(huán)境中有效降低了鉆井液的濾失量，加固了井壁，提高了泥漿防卡、防塌、防鹽和抗溫的能力。硅氟聚合物鉆井液是5 %的鈉膨潤(rùn)土、6%的M F-1、4%的M M H 、3% 的R H-1 、3%的NSO 、3 %的GF-260 、2% 的Z H-Ⅲ以及多種輔助劑結(jié)合而成的。因此抗高溫能力比較強(qiáng)，還有比較好的剪切降粘性能和流變性能,有較強(qiáng)的抑制服性和抗高溫懸浮穩(wěn)定性。TSD、TSF 聚合物鉆井液是聚合物。TSD是具有抗高溫性質(zhì)的反絮凝聚合物。TSF是能夠控制高溫的濾失聚合物。TSD是低分子的聚合物，鉆井液具有的流變性能夠被有效的控制住，還具有抗鈣的性能。TSF 是一種穩(wěn)定的抗高溫添加劑。TSD、TSF 結(jié)合配制出來(lái)的鉆井液不僅熱穩(wěn)定性高，而抑制性能也比較高。

三、超深井超高溫鉆井液技術(shù)的主要難點(diǎn)

1.鉆井越往下，井下的壓力和溫度會(huì)越高，鉆井液循環(huán)、停留在井下的時(shí)間也越長(zhǎng)。低溫下，鉆井液不容易發(fā)生變化、反應(yīng)不劇烈、作用不明顯，但是在超深井超高溫的情況下，鉆井液容易發(fā)生變化，性能變得不穩(wěn)定[3]。

2.超深井在鉆井過(guò)程中遇到的地層復(fù)雜多變，地層中的水、油、鹽、粘土、氣等污染會(huì)比較大，在高溫影響下鉆井液體系也會(huì)發(fā)生變化，因此鉆井液體系在超深井超高溫環(huán)境下要有很強(qiáng)的抗污染能力。

3.鉆井越往深處的裸眼越長(zhǎng)，地層結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，確定以及控制鉆井液的密度更加不容易，并且采用重泥漿的壓差大，就會(huì)造成井塌、井噴、井漏、壓差卡鉆等復(fù)雜的問(wèn)題。

4.鉆井液在高溫高壓條件下更加嚴(yán)重的腐蝕鉆具。而且超深井下作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致多種因鉆井液引起的事故增多。

5.在超深井作業(yè)中為提高鉆井液的性能，經(jīng)常把潤(rùn)滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑添加到體系中，處理劑成分是有機(jī)化合物，帶有毒性。施工中，不正當(dāng)處理，會(huì)污染地下水、土壤、地表，影響環(huán)境，動(dòng)植物健康[4]。

四、超深井超高溫鉆井液技術(shù)改進(jìn)措施

1.使用抗高溫稀釋劑和抗高溫濾失控制劑，在高溫高壓下鉆井液明顯的增稠，是由于高溫下的黏土粒子發(fā)生水化分散，所以，使用抗高溫稀釋劑進(jìn)行稀釋作用，目的是抑制黏土發(fā)生水化，達(dá)到高溫稀釋的目的。超高溫下泥漿的濾失、濾餅影響著井壁的穩(wěn)定，提高液相黏度和濾餅質(zhì)量，減少濾餅滲透可以控制濾失。

2.在超深井超高溫的環(huán)境下，在鉆井項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和鉆井液的選擇上，要慎重考慮對(duì)環(huán)境的影響，選擇的潤(rùn)滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑要確保不造成環(huán)境污染，把污染降到低，嚴(yán)格把握鉆井液的使用量，保障鉆井工程的順利實(shí)施，減少安全事故的發(fā)生。

3.在鉆井施工過(guò)程中，對(duì)經(jīng)過(guò)的巖層性質(zhì)要及時(shí)有效的分析，防H2S和防塌的主要措施是使用準(zhǔn)確的泥漿密度。起下鉆的速度嚴(yán)格控制，能夠防止壓力和抽汲造成的井壁不穩(wěn)問(wèn)題，堅(jiān)持使用低速進(jìn)行起鉆，起鉆過(guò)程中要對(duì)泥漿進(jìn)行連續(xù)灌滿，下鉆操作要保持平穩(wěn)[5]。

4.在鉆井過(guò)程要預(yù)測(cè)地質(zhì)，對(duì)井下的情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，預(yù)防發(fā)生井塌、井漏等事故，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的安全隱患，及時(shí)進(jìn)行有效的處理。在鉆井進(jìn)程中特別要注意卡鉆被粘附，在井中要盡量使鉆具保持活動(dòng)，停止不要超過(guò)5分鐘的時(shí)間，特殊情況時(shí)必須長(zhǎng)時(shí)間的停止鉆具，把鉆具放置在安全的井段，減少井下發(fā)生復(fù)雜事故的概率。

五、結(jié)束語(yǔ)

深井超高溫的鉆井液技術(shù)給深井超深井的經(jīng)濟(jì)、快速、安全鉆井提供強(qiáng)勁的支持，在深井鉆井中能夠降低成本、提高速度、縮短周期、加快勘探進(jìn)程，具有實(shí)用價(jià)值和理論意義，還有廣闊的發(fā)展前景。

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地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米深井單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通表和存儲(chǔ)表）／0-3000米深井單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通顯示，只能顯示溫度，沒(méi)有存儲(chǔ)分析軟件功能）

2.0-1000米深井淺層地溫能監(jiān)測(cè)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無(wú)線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展256個(gè)點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米深井分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測(cè)（采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測(cè)試 2.井壁測(cè)試）

4.0-2000米NB型深井液位／溫度一體式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和液位兩個(gè)參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測(cè)溫成像一體井下電視（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機(jī)——地?zé)豳Y源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（可在換熱站同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，24小時(shí)無(wú)人值守）

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