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钻井施工过程中对钻井液性能的影响

发表时间：2020/7/27 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘赫

[导读] 摘要：在进行钻井作业的过程中，钻井液能有效的提高钻井作业效率。为了解决钻井过程中钻井液性能的问题，结合我国钻井液的现状，我们将首先对钻井液的主要作用进行详细分析。

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        摘要：在进行钻井作业的过程中，钻井液能有效的提高钻井作业效率。为了解决钻井过程中钻井液性能的问题，结合我国钻井液的现状，我们将首先对钻井液的主要作用进行详细分析。从这个角度出发，我们分析了钻井结构对钻井液性能的影响，并奠定了基础，以进一步促进钻井液的研究。这样可以为钻井液的研究提供推动作用。
        关键词：钻井施工；钻井液；影响
        钻井液是钻井过程中的重要部分，被称为钻井的“血液”，钻井液的优劣直接影响着钻井的质量。由于我国地势复杂，钻井技术需要更高的标准，就对钻井液的性能有更高的要求。20世纪70年代，钻井液刚开始使用就解决了钻井过程中的许多问题，推进钻井工作安全、高效的进行，同时也起到了保护储层的作用。对于超深井和部分大位移井的施工，钻井液的作用至关重要，钻井液也逐渐成为我国石油行业发展的决定因素之一，对此需要扩充钻井液的功能，提高钻井液在钻井施工中的性能。对于不同地形、不同井型所使用的钻井液不同，但钻井液必须安全、环保，不能对地层和油品造成污染，因此，需要加强对钻井液的研究，在原有性能的基础上增添有利于钻井施工的成分，保证钻井液朝安全环保、绿色高效的方向发展。本次研究主要是从钻井液的作用出发，对钻井施工过程对钻井液性能的影响进行深入研究，为钻井液的进一步发展奠定基础。
        一、钻井液在钻井过程中的作用分析
        钻井液的作用也体现在了超深井和部分大位移井的施工中，在这两个工作中钻井液发挥了极其重要的作用，在钻井行业的发展中钻井液已经成为决定其发展的重要因素之一。钻井液在钻井过程发挥非常重要的作用，主要表现在以下几个方面：①辅助钻井工作顺利进行，在钻井工作进行时，在井底难免会出现碎屑，而钻井液可以有效的清理岩屑，钻井液在井中循环的时候可以把井底以及井壁上面的碎屑携带出来。钻井工作进行时会用到钻头这个工具，而钻头的硬度远远比岩石的硬度要大，所以钻头会将岩石切割成极其细小的粉末，但是粉末在井中飘浮的时候会增加增大摩擦力，使得钻井的速度减缓，所以说必须要在不影响钻井工作的前提下将岩石碎屑带出，这个时候钻井液就发挥了自己的作用，钻井液黏着在钻头上，然后利用压力将碎屑带出。②钻头在井中时刻不停的工作，而且钻头的运转速度非常的高，在与岩石碰撞的时候会产生巨大阻力，导致钻头的温度升高，久而久之就会对钻头有影响，严重的时候甚至会报废，在钻井工作进行时没有办法进行降温，此时使用钻井液可以有效的降低钻头温度。首先，钻井液以一种液态的形式在钻头上，这样可以对钻头进行快速的降温，保障钻头的温度处于一个正常的温度，其次，钻井液会不断的循环，保障自身的温度不会过高，这样才可以保障钻头的温度。③前面已经提到，岩石在钻头的作用下会变成非常小的碎屑，而碎屑会因为离心力的原因附着在钻头上，这样就会导致钻头的摩擦力增大，在钻井过程中没有办法对钻头进行较为专业的清理，但是放任碎屑存在，就会造成卡钻或者是钻头的效率降低等情况。钻井液本身具有一定的粘度，可以将依附在钻头上的碎屑清理干净，还可以消除摩擦。④钻井液可以以不同的形式存在，不会一直以液态的形式存在，在特定的情况下会形成一定量的颗粒，而形成的这些颗粒由于渗透性不强，所以说会聚集在井壁之上，这样可以有效的平衡岩石内测和外侧的压力，还可以防止井壁坍塌。⑤钻井工作时保持压力平衡也是一个非常重要的方面，假如压力过大会导致井喷，而压力小会造成井壁坍塌的情况出现，而钻井液这个时候就可以通过自身维持在一个正常的压力水平上，由于钻井液的材料特殊，所以在使用的时候必须要保障对油品储层的品质和环境没有丝毫的影响。

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        二、对于钻井液性能的影响
        1.对钻井液的危害
        在钻井过程中，在合适的钻井压力下使用钻井液，此时的钻井液才不会进入岩石内部出现污染储层的问题，反而会平衡井壁内外压力，但是井筒的压力会对钻井液造成一定影响，使原本井壁外侧的钻井液进入井壁和地层内，影响压力失衡和储层的清洁度。因此，应合理控制地层对井筒的压力，保证钻井液在地层中处于稳定状态。在现场施工时出现压力差过大的现象，通常采用失平衡钻井技术，最大限度的减少钻井液对地层的损害。对于钻井的时间控制是为了防止井筒在钻井液中浸泡时间过长，导致井壁坍塌，钻井液在长时间接触井筒的前提下就会浸入地层，地层压力过大，油井压力失衡，延误工期而产生严重后果。钻头启动时，速度剧增，一瞬间压力增大，也有可能造成钻井液性质发生变化，过快的转速，导致钻井液在井眼发生溢流现象，造成钻井液污染，钻井液循环系统受到阻碍，还有一种可能是钻井液未发生溢流现象，而是直接随钻头浸入井筒，此时产生的压力差使钻井液更容易进入储层，污染储层，对井壁的稳定性也有一定的影响。
        2.钻井液的稳定性
        钻井液中含有一定数量的固体颗粒，但是这部分固体颗粒的直径相对较小，大多数固体颗粒的直径为0.1~0.2μm，固体颗粒的直径为0.1μm~1nm。颗粒液体由溶胶和悬浮液组成。钻井液中胶体颗粒的大小影响钻井液的稳定性，胶体含量的大小与粘土在钻井液中的分散性有关。这种分散状态与两种组合直接相关，并且组合的程度可以分为三种。这些类型彼此分离，部分聚集并完全结合在一起。由于存在重力，胶体分子逐渐添加。胶体颗粒分散得越细，钻井液越稳定。胶体颗粒越厚，钻井液分层现象越明显，它们就有可能聚集或结合，但在这种情况不会提高钻井液的稳定性。对于细的胶体颗粒，表面能很大，因此表面能很大，所以表面能随着时间的推移逐渐降低，小颗粒附聚并生长直至沉没。然后，由于钻进过程速度、冲力等因素的影响，从而阻碍了较小颗粒的结合，这两个力都存在平衡，并且使钻井液更加稳定了。
        三、提高钻井效率的措施
        1.聚合物钻井液的应用
        钻井液是钻井过程中最常见的物质之一，使用钻井液可以有效提高钻井效率。当前，市场上有相对多种类型的钻井液，但是每种类型的钻井液以及所有钻井液中的聚合物基钻井液的钻井效率指标都有一些差异。它们是最有效果的，在这种类型的钻井液过程中，可以有效避免粘土分散问题，从而提高了井的稳定性并防止了井壁的塌陷。地层中油和水的分离提高了钻井作业的安全性，但是使用此类钻井液的过程要求现场人员应对不同的训练条件和不同的钻井作业。向聚合物系统的钻井液中添加一定量的其他物质可提供更好的结果，并进一步提高钻井效率。
        2.钻头的合理组合
        在钻井过程中，合理选择钻井工具也会对钻井效率产生重大影响。在选择钻孔工具的过程中，现场工作人员必须首先执行适当的训练压力计算，然后再选择适当的钻孔工具。例如，如果矿床中的岩石类型是砂岩，则可以使用PDC钻，但是如果矿床中的岩石类型是碳酸盐，则这种岩石相对较硬，因此可以使用带螺线管的钻头，在此过程中，必须选择正确的钻孔工具，才能大大提高钻孔效率。
        结语
        简言之，钻井液在钻井过程中的重要作用不言而喻。钻井液可以稳定井筒、井壁，还可以降低钻头的温度，对钻井的井底进行清理，平衡地层的压力。因此，应根据不同的地质钻井条件使用不同的钻井液，以使钻井液的实际状态与地质状况更加一致。提高效率并改善钻孔质量。
        参考文献：
        [1]白冬平.水基钻井液废弃物无害化处理技术探讨[J].能源与节能，2019（12）：67-68+119.