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：随着科学技术的发展，未来在我国深部大陆的钻探过程中，钻探深度将达到一万两千米到一万三千米之间，相应的温度也会达到350摄氏度以上，钻井液在超高温环境下，其技术正面临着非常严峻的考验。本文列举了可以用于深井中高温环境下的钻井液类型，探讨了应对高温环境的钻井液技术的研发难点，提出了针对这种困难的相应解决措施。

关键词：超深井超高温钻井液难点措施

经济科技的发展，提高了人们的生活水平，使人类生活需求的能源也不断增多，如今地球浅地层可用能源几乎已被开发完全。未来的钻探活动将不断向着更深的地方开采，而钻井越深，温度就越高，在低温环境下不易变化的钻井液到了超高温环境中就会发生变化。尤其在结构复杂的超深地层中，很容易使石油气遭到污染，这些都成了钻井技术的难点所在。如何有效解决这些问题，成为当前研发的重点。

一、高温深井中可用的钻井液

1、钻井液的涵义

在钻井的过程中，会用到一些气体及液体，这些流体就是钻井液，它在钻井时起到了非常重要的作用。钻井液由清水、乳状液、冲洗液、泡沫、泥浆以及压缩空气等组成，清水是最原始的钻井液。钻井时，钻头水眼处以极高的速度将钻井液喷进井底，将井底岩屑冲出去，达到冲洗井底的目的，这是为了防止井喷。此外，钻井液

还可以润滑钻头，冷却钻具，抑制页岩的分散膨胀，它还能生成滤饼，使井壁稳定。而且，根据被钻井液冲出的岩屑，能准确的获得地层信息，并根据这些信息合理调整流体流速，使钻头破岩效率提高，加快其工程进度。

近年来普遍在深井中使用能对抗高温环境的钻井液有tsd和tsf 聚合物、硅氟聚合物、三磺水基等钻井液。其中tsd及tsf钻井液是聚合物。tsd作为一种反絮凝的低分子聚合物，具有抗高温性，其有效的控制住其钻井液的流变性，并且还具备抗钙性。tsf则是一种滤失聚合物，具有控制高温的性能，它一般作为添加剂使用，十分稳定。而由tsf和tsd结合配出的钻井液具有非常高的热稳定性以及较高的抑制性能。硅氟聚合物由多种辅助剂构成，包括2%

的zh-ⅲ、3%的rh-1、6%的mf-1、5%的钠膨润土、3%的gf-260、3%的rh-1、4%的mmh等。这些辅助剂都使得该钻井液具备较强的抗高温性能，并附加了很好的流变性能及剪切降粘的能力，其抑制性也比较强，抗高温也具备悬浮稳定性。而三磺水基其处理剂的构成主要是磺化栲胶、磺化的酚醛树脂以及磺化的腐植酸，这种搭配的处理剂能在高温高压状况下将钻井液滤失量有效的降低，使井壁加固，提高泥浆抗温性、防盐性、防卡性以及防塌性等性能。

二、钻井液在超深井超高温中所遇到的困难及解决的技术难点

1、制约钻井作业的困难

①深井中的摩擦阻力不断增高。摩擦力是与钻井深度成正比的，并且其超深孔孔斜方位都会发生许多变化，附加阻力因此增加很

多。

②深井中的孔壁极不稳定。在超深井中，地层越深，复杂程度就可能越大，经常会遇到地层异常压力或破碎，污染地层等情况，这就对泥浆的密度和造壁性、抗污染性能必须非常良好。这样的地层出现在超深超高温情况下更加难以结局。

③高温能严重影响钻井液的性能，可使其膨润土的分散液絮凝，降解其化学材料，也能是泥浆的处理剂以及粘土胶粒的吸附能力减弱，导致高温解析的发生，尤其一些高分子的聚合物，温度对其泥浆的黏度有非常敏感的影响力。高温对钻井液的影响体现在性能上包括使其流变性恶化，大幅提高其滤失量，对岩屑的悬浮携带和孔壁的稳定有着直接的严重影响。

④在对钻井液的科学研发中，试验仪器的自身条件也会对研发试验造成很大的限制。目前现有设备对温度的测试极限在260摄氏度左右，但实际操作一般超不过230摄氏度，一旦温度超过了极限值，仪器的密封胶圈就会失效、釜体发生变形，导致试验无法正常进行。

2、超高温超深井技术的解决难点

①如何有效控制高温高压环境下高固相条件下发生电解质污染时钻井液的润滑性能。提高其润滑性有两种有效的途径，其一是提高泥饼的质量；其二是在钻井液中添加润滑剂，但目前能搞抗高温的润滑剂十分缺少，泥饼的质量也不是能轻易提高的。

②如何有效控制在高温高压环境或污染地层中的钻井液流变

性。有不少钻井液在高温状态下稀释非常严重，同时伴随着电解质污染，这就使情况变得愈加复杂。这是目前技术研发的主要内容，其流变性直接关系到岩屑的悬浮和携带。

③如何有效控制在高温高压环境中发生电解质污染时的钻井液滤失的概率。高温高压以及电解质的污染都能增加钻井液滤失的概率，导致井壁中的泥饼厚度显著增加，使井壁稳定性变差，可能引发非常复杂的孔内事故。

三、改进超深井超高温技术的有效措施

1、可以使用抗高温的稀释剂和控制剂对高温高压下增稠的钻井液进行稀释作用，稀释剂能够抑制警钟黏土水化，从而使钻井液高温稀释。在超高温的环境下，提高滤饼的质量和泥浆的液相粘度，减少滤饼的渗透性，都可以有效稳定井壁。

2、慎重考虑环境对钻井液及钻井项目的影响，首先在钻井液中使用的润滑剂、抑制剂等不会对环境造成污染或将其污染降至最低，钻井液也不能无限量使用，要控制用量，保证工程实施顺利，避免发生严重的安全事故。

3、钻井时，必须有效准确分析岩层的性质，使用的泥浆密度越准确就越能有效防止崩塌或h2s。根据情况严格控制下钻速度，避免压力和抽汲导致井壁不稳。起钻时一定要低速，并且连续灌满泥浆，平稳操作。

4、尽量准确地预测钻井地质，严密监视井下情况。钻井过程中时刻注意卡钻粘附状况，钻具停止时间不要超过5分钟，如情况特

殊停止时间较长，应首先将钻具起到安全井段，减少复杂事故发生的概率。

结束语

解决在超深井超高温钻井过程中的钻井液技术问题，为安全、经济、快速钻井提供了有力的技术支持，改进钻井液技术能加快勘探，保证超深井作业的安全，提高作业速度，缩短工程周期，实用价值很高，发展前景非常广阔。

参考文献：

[1]刘顽，李康总.浅析超深井超高温钻井液技术[j].中国化工贸易，2012，4（6）.

[2]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，2012，48（1）.