钻井液管理控制对提高机械钻速的作用

钻井液管理控制对提高机械钻速的作用

作者：李雪薇

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第03期

摘要：影响机械钻速的因素包括地层复杂程度、钻井液、钻井设备的性能以及钻压等，本文主要探讨钻井液的管理控制对机械钻速的作用。机械钻速是影响钻井速度的主要因素之一，而钻井液在提高机械钻速方面发挥着愈来愈大的作用。钻井液对提高机械钻速的贡献，分析钻井液对机械钻速的影响，并介绍了大庆油田的钻井液使用概况以及国外先进的钻井液技术。

关键词：钻井液；管理控制；机械钻速

随着科学技术的不断发展，抗高温水包油钻井液、抗高温油基钻井液以及抗高温有机硅钻井液等均得到了广泛的运用，使得钻井液在高温的油井下性能也不会受到影响。随着各种钻井液的不断研发，如何通过对钻井液的管理控制来提高机械钻速成为大家高度重视的问题。

1 钻井液管理控制对机械钻速的影响

1.1 滤液渗透作用对机械钻速的影响

钻井过程中由于钻压太高会产生的一种压持效应，就是在钻井过程中使用钻头将井底的岩石破碎的时候，会产生正压差作用，由于正压差作用的影响，钻屑不能跟随钻井液一起循环进出，岩石在被破碎的过程中产生的微裂缝会出现真空状态，导致钻头对岩石造成重复破碎。而利用钻井液的滤液渗透作用，可以及时填充岩石破碎过程中产生的微裂缝，从而使破碎的石屑及时带走，避免了压持效应。不仅如此，当钻井液通过滤液渗透作用到达岩石的表面时，岩石的表面强度受到破坏，很好的帮助钻头将岩石破碎。

1.2 亚微米颗粒含量对机械钻速的影响

钻井液中亚微米颗粒的含量也会对机械钻速造成较大的影响，在钻井过程中，将钻井液中的亚微米颗粒含量减少，钻井时间可以有效减少，机械钻速得到了大大的提高。一般情况下，将钻井液中亚微米颗粒含量从27%降到20%，其池的钻井参数保持不变，机械钻井的速度可以得到之前的井音，值得注意的是，在油田开采的过程中，应该根据油田的实际清况对每口油井都进行现场测试，从而找出不同地质参数的油井钻井液的最佳亚微米颗粒含量。

1.3 钻屑快速吸附作用对机械钻速的影响

在钻井过程中，由于钻头对地层的切割作用会产生大量的钻屑，这些钻屑应该是跟随者钻井液在油井中的循环从油井中携带出来的，但是，如果钻头遇到的地层是具有膨胀性和豁胜的时，在钻井过程中产生的钻屑会产生陕速吸附钻头的作用，从而是钻头不能正常工作。钻头在

将地层破碎的过程中，由于钻屑的陕速吸附作用会出现泥包现象，钻头就下能崖臼妾接触至目地层，从而使机械钻井速度降低。

1.4 钻井液润滑作用对机械钻速的影响

钻井液具有润滑作用，而这种润滑作用也会对机械钻井的速度造成影响，传统的润滑剂水通过降低摩阻进行润滑的，这个过程中钻井液本身的性能就会受到影响。DFL是一种新型的钻井液润滑技术，它在发挥润滑作用的时候是通过改变钻井液流动界面产生的涡流来实现的，最大程度保证了钻井液的流变性能。钻井液的润滑作用主要受到钻井液中泥饼质量、固相含量、润滑剂以及有机高分子添加剂的影响，钻井过程中形成的泥饼的质量会对钻井液的润滑作用造成较大的影响。钻井液中的固相含量越多，泥饼的厚度以及粘附性都会增大，固相颗粒的直径越小，亚微米颗粒的含量就越大，钻具在使用过程中承受的摩擦力就越大，钻井液的润滑性就越差、有机高分子添加剂是通过改善泥饼的质量来影响钻井液的润滑作用的。润滑剂是钻井液润滑作用最直接的影响手段。

2 提高机械钻速的方法

2.1 使用高性能水基钻井液代替油基钻井液

油基钻井液比水基钻井液具有更好的抗高温和抗盐钙的作用，所以在一些比较复杂的地层作业以及高难度井中得到了广泛的运用，但是油基钻井液具有较高的成本。高性能水基钻井液属于环保的新型钻井液，具有较好的抗温稳定性，可以改善流变性和悬浮性，同时具有更高的控制能力，可以避免由于钻屑的快速吸附作用出现的泥包现象，进而油基钻井液具有相同的效果，固可以使用高性能水基钻井液代替油基钻井液来提高机械钻速。在钻井过程中，钻压过高时会产生压持效应。压持效应是指钻头破碎井底岩石时，钻屑由于正压差作用不能由钻井液及时循环携出，岩石产生的微裂缝出现真空状态导致钻头对岩石重复破碎。钻井液的滤液渗透作用会使钻井液对微裂缝进行及时填充，及时携走破碎岩屑。同时，钻井液滤液渗透到岩石表面，破坏岩石的表面强度，既能解决压持效应，又极大地辅助了钻头的破岩工作。

2.2 优化固控设备

钻井速度受到钻井液固控设备的影响，由于对现场技术要求的不断提高，传统的固控设备已经无法满足，所以必须对固控设备进行优化。首先可以将高低速的离心机串联起来，使钻井液的固相加重，将钻井液中较小的有害颗粒去除，将重晶石回收。其次可以使用钻井液除砂除泥一体机来除去钻井液中的泥砂，减少钻井液的排放。最后，为了提高钻井液的固控能力，应该加强固控振动筛的使用，还可以减少循环系统对电能的消耗。

3 结束语

机械钻速对整个钻井过程的影响非常大，通过对钻井液的管理控制可以有效提高机械钻速。为了提高机械钻速，可以使用高性能水基钻井液代替油基钻井液，并对钻井过程中使用的固控设备进行优化，减少影响机械钻速的不利因素。

参考文献：

[1]纪春茂，贾瑞林.加强钻井液管理提高经济效益[J].钻井液与完井液，2002，19（2）：36-37.

作者简介：

李雪薇（1984- ），男，现于大庆油田有限责任公司钻井三公司从事石油钻井工作，钻井技术管理专业。