钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识

钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识摘要对钻井液中膨润土含量、钻井液密度、抑制性、滤失量、固相控制、处理剂质量和井壁稳定等问题进行了探讨，认为根据具体情况合理控制并提前考虑调整钻井液性能，有利于改善钻井液的稳定性和提高抗温、抗污染能力。并提出在井壁稳定和堵漏处理中要用动态的观念进行分析，以提高措施的针对性和有效性。

关键词钻井流体；膨润土含量；密度；抑制性；滤失量；固相控制；井壁稳定；井漏

目前国内钻井液技术水平虽然可以满足钻井作业要求，但仍然需要不断的完善与提高，通过技术进步使钻井液技术水平再上新台阶。从技术角度来讲，钻井液永远会面临新的问题，要有新思路，在解决问题中不能仅靠经验，更要注重新技术的应用。从钻井液性能来讲，应该从钻井一开始就重视性能调节，做好预处理，这样可以保证全过程性能稳定，产生好的综合效果，而一旦等问题出来再处理不仅会消耗更多的处理剂，而且会产生一系列的复杂情况，不利于节约成本和提高效率。针对钻井液技术现状及现场存在的一些问题，从提高钻井液技术水平的角度出发就有关问题谈几点认识，以供参考。

1主要认识

1.1膨润土含量

膨润土是钻井液中不可缺少的东西，钻井液性能和膨润土密切相关。对于钻井液体系，要重视膨润土含量的控制，膨润土含量的控制要从钻井一开始就考虑。膨润土含量高是钻井液性能不稳定的根源，合理控制膨润土含量可以提高钻井液的高温稳定性和抗盐污染能力。在满足钻井液携砂能力的情况下尽可能降低膨润土含量，这样可以减少处理剂的消耗，减少其他一些不必要的麻烦。特别是钻遇易造浆地层时，更应该注意膨润土含量的控制。从某种意义上讲，膨润土含量的控制是钻井液技术水平提高的具体体现。近年的实践表明，由于现在的钻井液体系膨润土含量控制较好，稀释剂用量已明显减少，甚至不再使用，说明钻井液稠化现象随着膨润土含量的控制已经得到解决。

1.2钻井液密度

密度的确定，首先是满足安全钻井的需要，其次才考虑其他方面。不同地区地质条件不同，对密度要求也不同。通常，降低密度有利于提高钻井速度，减少钻井液的流动阻力和内摩擦力，但有时也不完全是这样，要看地层的稳定性和地层流体的活度哪方面占优势。有一种观念认为密度低可以保护产层，但这是片面的，有时反而需要提高密度形成暂堵层来保护

储层。

1.3钻井液抑制性

抑制性对钻井液的作用很关键，不能把抑制性仅仅看作是防塌，要与井壁稳定一起考虑。从井眼稳定性和钻井液稳定性方面来讲，钻井液的抑制性至关重要。在实际工作中通常不把抑制性看得很重要，因为抑制性在钻井液的具体性能中没有体现，所以是提到得多，考虑得少。目前没有一种水基钻井液体系的抑制性达到最好，也就是说抑制性对钻井液的贡献没有充分发挥，更确切地讲，钻井液的抑制性不够。这方面有不少学者已经提到，但没有得到足够重视。之所以钻井液的抑制性不足，不能达到最佳状态，是因为通常认为钻井液的抑制性和钻井液的稳定性存在矛盾，当问题出现的时候，总是首先考虑其稳定性（特别是滤失量），而放弃提高钻井液的抑制性，这就是长期以来钻井液抑制性没有充分发挥的根本原因。

采用无机盐（K、Na、Ca）比较有效，但加量大，必须要消耗很多处理剂来使钻井液性能达到稳定，特别是KCl，其用量必须达到7%以上才可以发挥其最佳作用，Ca2+也需要高浓度才可以发挥期望的作用，但由于普通处理剂抗钙能力有限，很少采用Ca2+作为抑制剂，目前已经基本解决这一问题，所以利用钙离子形成高钙盐钻井液的优势已经发挥。

对提高钻井液的抑制性，最有效的方法应该是使用有机季铵盐化合物或聚合物，其用量少，吸附能力强，作用周期长，应该重点考虑。据国外资料介绍，有机季铵盐是最有效的提高抑制性的化合物。但国内在有机季铵盐的利用方面还有差距。另外，Al3+合物或络合物在一定条件下也可以提高钻井液的抑制性。这些已经在实践中得到证实。

1.4钻井液滤失量

无论从设计或是从过程控制中，总是过分强调降低钻井液的滤失量，一般而言，钻井液滤失量越低，胶体性和黏滞性越强。有时候为了将钻井液的滤失量降到一定值，需要增加很多材料，进一步增加了钻井液的液相黏度。

例如：在同样组分的情况下，把一个滤失量为5mL的钻井液，将其滤失量由5mL降到4mL需要的处理剂量，甚至要大于把一个滤失量为25mL的钻井液，将其滤失量由25mL 降到5mL的量。这说明在滤失量低的情况下，哪怕将滤失量降低1mL，也需要大量的处理剂。

除增加成本之外，由于处理剂用量的增加，钻井液的液相黏度提高，能量消耗增加，可以说滤失量的合理确定有利于减少能量消耗。只要钻井液的抑制性能达到要求，综合性能满足井下安全的需要，滤失量放宽有利于提高机械钻速，有利于节约成本。因此，可以根据不同地区的地层特点，在保证井眼稳定的前提下适当调整滤失量指标。无固相清洁盐水钻井液

的优势正是体现在这一方面。

1.5井壁稳定

在井壁稳定方面也要提高认识，井壁稳定问题是可变的、动态的，因此在措施的考虑上要多元化，这里提出一个“预防+巩固”的新概念。首先是钻开地层时的“预防”措施，其次是随后的“巩固”措施。“巩固”解决的是后期井壁稳定问题，是长期的，“预防”是先期的井壁稳定问题，相对而言，后期的稳定更重要。同时，井漏在某种意义上也是由于井壁不稳定带来的问题，可以考虑井壁加固，以强化井壁稳定，减少井漏发生。

井壁稳定措施包括化学和物理2方面，比较直观的是钻井液的密度和抑制性，强化措施可以提高井壁稳定效果，如井壁封固、近井地带加固等，同时在井壁稳定措施中也要考虑防漏和堵漏。对于硬脆性地层，乳化沥青可以获得较好的稳定效果。Al3+对于提高硬脆性和水敏性地层的井壁稳定更为有效，Al3+的固壁作用机理是沉淀的氢氧化铝最终转变成晶体形态，并逐渐变成页岩晶体的一部分，对页岩起稳定作用。这种化学过程将会明显地减轻页岩微裂缝中的孔隙压力传递。

1.6钻井液固相控制

对于钻井液来讲，固相控制非常关键，特别是低密度固相控制。同等条件下，低密度固相含量越低，钻井液的内摩擦力就越小，有利于减少能量消耗，同时提高钻井液的高温稳定性、抗污染等，所以控制低密度固相含量可以保证钻井液的性能稳定。

具有絮凝作用的处理剂、无机盐和有机胺等均可以控制低密度固相含量，但添加专门的固相化学清洁剂可以更有效地降低低密度固相含量，证钻井液清洁。低密度固相含量低，可以减少钻井液的黏滞性，降低内摩阻，在一定程度上有利于发挥水马力。目前部分人员对低密度固相控制的认识还不够，将来应在这方面重点考虑，通过低密度固相控制使钻井液技术水平进一步提高。建议全过程应用固相化学清洁剂，以有效地控制低密度固相含量。

1.7井漏

井漏存在于钻井全过程，目前已经积累了许多成熟技术，但对复杂漏失仍然存在堵漏成功率的问题。主要体现在：理论上认识不足，目前堵漏所依据的理论主要是静平衡压力法、单向压力封堵和桥塞填充法等。应用中这些理论与实际情况存在差距，一是实际堵漏过程中静平衡和动平衡并存；二是从静平衡来说，所掌握的平衡压力实际是钻井液的平衡，而不是堵漏液的平衡。由于堵漏过程中压力平衡是变化的，单一的堵漏材料或方法，平衡法还基本适用，但不适用于复合堵漏或复杂漏失堵漏；堵漏材料品种少，目前采用较多的有桥塞堵剂、狄塞尔、单向压力堵漏材料、水玻璃、石灰乳等，最近新出现了凝胶材料，与国外相比，不