浅析超深井超高温钻井液技术

浅析超深井超高温钻井液技术
摘要：随着科学技术的飞速发展，钻探技术也得到不断提高，尤其是超深井、深井和特殊的工艺井钻探技术层出不穷，因此对钻井液的质量要求更高。

钻探11500m～13500 m深度为超深井，深井底部的温度高达280℃以上，钻井液在超高压超高温环境，怎样保持性能稳定是钻探技术面临的主要问题。

关键词：超深井；超高温；钻井液；技术分析
一、前言
当前能源问题是任何国家关注的主要问题，随着经济的发展，人们生活水平的提高，对能源的需求也日益增多，大部分中浅地层的能源资源几乎都已经被开发利用，只能向着更深的地层开发能源资源，超深井的采油已经成为必然。

但是超深井的超高温对钻井液性能影响非常大，如何使钻井液具有抗高温能力，是所有钻井工程中的技术难题。

深井钻井工程受钻井液的质量直接影响，在超深井钻井中，深度越深，地层温度越高，钻井液循环、停留的时间更长，在低温下钻井液性能不容易发生变化，但是在这样超高温的情况下，性能会发生变化，超深井钻井的裸眼长，地层结构复杂，增大了石油气受污染的可能性等问题都是增加钻井的技术难度[1]。

现代石油超深井钻井中最需要解决的问题是在超高温高压的条件下维持钻井液的性能，发挥出最大的功效，提高抗高温的能力等。

二、深井高温环境下常用的几种钻井液
钻井液是在钻井过程中使用的流体，有液体和气体，因此正确的应该叫钻井流体。

钻井过程中钻井液起着十分关键的作用。

钻井液在钻头的水眼处以很高的速流，喷入井底，冲起井底的岩屑，将岩屑冲出，冲洗井底,为防止井喷应该要和地层压力平衡。

钻井液不仅可以润滑钻头以及冷却钻具，还能抑制页岩分散和膨胀，同时还可以产生薄韧的滤饼，稳定井壁。

依据钻井液冲击出的岩屑，可以获取准确的地层信息，根据得到的信息改变钻井液的流速，提高钻头破岩的能力，加快钻井工程的进度。

目前，钻井工程在深井高温环境下最常使用的钻井液有三磺水基钻井液、硅氟聚合物钻井液以及TSD 、TSF聚合物钻井液[2]。

三磺水基钻井液的处理剂其主要是磺化腐植酸、磺化酚醛树脂、磺化栲胶。

在高温高压环境中有效降低了钻井液的滤失量，加固了井壁，提高了泥浆防卡、防塌、防盐和抗温的能力。

硅氟聚合物钻井液是5 %的钠膨润土、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以及多种辅助剂结合而成的。

因此抗高温能力比较强，还有比较好的剪切降粘性能和流变性能,有较强的抑制服性和抗高温悬浮稳定性。

TSD、TSF 聚合物钻井液是聚合物。

TSD是具有抗高温性质的反絮凝聚合物。

TSF是能够控制高温的滤失聚合物。

TSD是低分子的聚合物，钻井液具有的流变性能够被有效的控制住，还具有抗钙的性能。

TSF 是一种稳定的抗高温添加剂。

TSD、TSF 结合配制出来的钻井液不仅热稳定性高，而抑制性能也比较高。

三、超深井超高温钻井液技术的主要难点
1.钻井越往下，井下的压力和温度会越高，钻井液循环、停留在井下的时间也越长。

低温下，钻井液不容易发生变化、反应不剧烈、作用不明显，但是在超深井超高温的情况下，钻井液容易发生变化，性能变得不稳定[3]。

2.超深井在钻井过程中遇到的地层复杂多变，地层中的水、油、盐、粘土、气等污染会比较大，在高温影响下钻井液体系也会发生变化，因此钻井液体系在超深井超高温环境下要有很强的抗污染能力。

3.钻井越往深处的裸眼越长，地层结构更加复杂，确定以及控制钻井液的密度更加不容易，并且采用重泥浆的压差大，就会造成井塌、井喷、井漏、压差卡钻等复杂的问题。

4.钻井液在高温高压条件下更加严重的腐蚀钻具。

而且超深井下作业时间长导致多种因钻井液引起的事故增多。

5.在超深井作业中为提高钻井液的性能，经常把润滑剂、抑制剂、降滤失剂等处理剂添加到体系中，处理剂成分是有机化合物，带有毒性。

施工中，不正当处理，会污染地下水、土壤、地表，影响环境，动植物健康[4]。

四、超深井超高温钻井液技术改进措施
1.使用抗高温稀释剂和抗高温滤失控制剂，在高温高压下钻井液明显的增稠，是由于高温下的黏土粒子发生水化分散，所以，使用抗高温稀释剂进行稀释作用，目的是抑制黏土发生水化，达到高温稀释的目的。

超高温下泥浆的滤失、滤饼影响着井壁的稳定，提高液相黏度和滤饼质量，减少滤饼渗透可以控制滤失。

2.在超深井超高温的环境下，在钻井项目的设计和钻井液的选择上，要慎重考虑对环境的影响，选择的润滑剂、抑制剂、降滤失剂等处理剂要确保不造成环境污染，把污染降到最低，严格把握钻井液的使用量，保障钻井工程的顺利实施，减少安全事故的发生。

3.在钻井施工过程中，对经过的岩层性质要及时有效的分析，防H2S和防塌的主要措施是使用准确的泥浆密度。

起下钻的速度严格控制，能够防止压力和抽汲造成的井壁不稳问题，坚持使用低速进行起钻，起钻过程中要对泥浆进行连续灌满，下钻操作要保持平稳[5]。

4.在钻井过程要预测地质，对井下的情况进行严密的监视，预防发生井塌、井漏等事故，加强巡视，及时发现可能出现的安全隐患，及时进行有效的处理。

在钻井进程中特别要注意卡钻被粘附，在井中要尽量使钻具保持活动，停止不要超过5分钟的时间，特殊情况时必须长时间的停止钻具，把钻具放置在安全的井段，减少井下发生复杂事故的概率。

五、结束语
深井超高温的钻井液技术给深井超深井的经济、快速、安全钻井提供强劲的技术支持，在深井钻井中能够降低成本、提高速度、缩短周期、加快勘探进程，具有实用价值和理论意义，还有广阔的发展前景。

参考文献
[1]胡继良,陶士先,单文军,刘三意. 超深井高温钻井液技术概况及研究方向的探讨[J].地质与勘探. 2012(01)：548-549
[2]张应安,刘光玉,周学平,刘琴. 新型羧甲基胍胶超高温压裂液在松辽盆地南部深层火山岩气井的应用[J]. 中国石油勘探. 2009(04)：362-363
[3]王中华. 腐殖酸接枝共聚物超高温钻井液降滤失剂合成[J]. 西南石油大学学报(自然科学版). 2010(04)：67-58
[4]邱正松,黄维安,何振奎,孟怀启,蒋建宁,薛玉志,刘克飞. 超高温水基钻井液技术在超深井泌深1井的应用[J]. 钻井液与完井液. 2009(02) ：284-285
[5]冯国良,解忠义. 高温高压超深探井钻井技术在费尔干纳盆地的研究与应用[J]. 新疆石油天然气. 2011(04) ：394-395。