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钻井液堵漏材料分析与防漏堵漏技术探讨张德民

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张德民

[导读] 摘要：油气资源开采是国民经济发展中所必需的重要资源，尤其是近些年来随着我国经济的快速发展对于油气资源的需求也日趋增多，积极做好油气资源的勘探与开采对于经济的健康稳定发展有着极为重要的意义。

        胜利石油工程公司黄河钻井总公司山东东营 257000
        摘要：油气资源开采是国民经济发展中所必需的重要资源，尤其是近些年来随着我国经济的快速发展对于油气资源的需求也日趋增多，积极做好油气资源的勘探与开采对于经济的健康稳定发展有着极为重要的意义。油气资源勘探开采主要受到地层环境的影响，地下复杂多变的地层直接影响着钻井的稳定性与可靠性，尤其是由于井漏所诱发的井壁坍塌、失稳和井喷等的问题是制约油气开发的世界性难题。因此，为保障钻井工作顺利进行，做好钻井液堵漏材料及堵漏防漏技术的研究工作显得十分必要。
        关键词：钻井液；堵漏材料；防漏堵漏技术；钻井风险
        引言
        随着钻井工艺和技术的发展，油气勘探的开发越来越深入，钻井的深度越深，地层结构越复杂，在接近地层内部构造时，受外界因素的影响，井漏问题逐渐突出，井漏并不是单方面的问题，因为井漏会产生一系列的井下复杂问题，比如井壁坍塌、卡钻、井喷等，这些问题严重影响着对石油的深度开发，如果对井漏问题没有进行一个科学合理的治理措施，不仅会影响钻井工作的有序开展，还会造成巨大的经济损失，如果储层发生井漏问题，对储层损害更是无法估计的，所以近年来我国石油钻探行业在不断优化创新防漏堵漏技术，并在实际应用过程中也取得了一定的效果。
        一、钻井液堵漏材料的分类及其应用
        桥接堵漏材料是钻井液堵漏材料的一种，这种材料的形状具有多样性变化，没有固定的形状要求，总的来说就是由多种惰性材料组合而成的复合材料，组合后的材料有着单一惰性材料的性能优势，整体操作难度不高，材料性能比较稳定，贴合钻井液的流动性特点，桥接堵漏材料分为架桥粒子和填充粒子，两者有效结合可以降低不同孔隙造成的漏失率，桥堵材料的组成成分较为多样化，国外以C-SEAL系列颗粒复合堵漏剂、MAX-BRIDGE材料为主，国内有果壳、云母、纤维等，通过结构上的复合使它们融合在一起，组成复合型材料，当然，除以上的材料，一些廉价的化工副产品和化工厂废弃的原料也可以作为桥堵材料，桥接堵漏材料的作用主要在于通过内部结构的膨胀，填补井漏的空隙，从而解决井漏问题，就以英国布轮特油田而言，该油田采用了一种高纤维组成的新型堵漏材料，具有超强的抗高温性，很好的解决了该油田的井漏问题。
        高滤失堵漏材料也是钻井液堵漏材料的一种，它是一种混合材料，主要成分有纤维状材料、硅藻土，在混合的时候，需要根据规定的比例进行调和，高滤失堵材料适用于一些因为渗漏原因引起的井漏问题，在具体的施工过程中，高滤失堵材料会在漏失层的作用下迅速分散，形成稠状物质扩散到漏失的通道里面，从而起到通道堵漏作用。柔弹性堵漏材料具有极强的可塑性，韧性比较强，能够承受的压力负荷比较大，应用于钻井液堵漏时，可根据井漏情况自行调试漏堵材料的颗粒大小，能够封堵不同尺寸的孔隙，很多的柔弹性材料内部结构都是双层叠加，有些为双组分碳结构，几乎所有的材料都有极强的自适应性，不同的规格材料具备的性能优势不同，可以根据井下压力自行调控材料形状，从而有效封堵造成井漏的裂缝，有些聚合材料可以混合在一起使用，比如弹性石墨和碳酸钙，其应用效果比较理想。
        聚合物凝胶堵漏材料有着良好的堵漏效果，因为本身是由凝胶物质构成，所以具有一定的阻隔性，在井漏封堵的施工过程中，凝胶物质会渗透到井漏的区域，阻断裂缝扩大的趋势，形成凝胶封堵，有些低含量的固定漏失通道会在钻井内部形成封闭空间，在凝胶物质的作用下，进一步加强漏失通道的封堵力度，大多数的聚合物凝胶堵漏材料都有着良好的稳定性，自身的黏滞阻力和抗剪切能力都能够与其他材料相贴合，通过与惰性材料的相结合，会极大程度上增加材料的整体性能优势。

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水泥浆堵漏材料也是一种不错的钻井液堵漏材料，是一种偏向于混合型的材料，由水泥、石膏、石灰组成，主要成分是水泥，在混合材料中要加入一定的外加剂才能发挥出最优的封堵效果，在各类材料的作用下其抗压能力可以得到显著的增强，适用于漏失层严重的情况，不会因为水的作用而弱化封堵效果，水泥浆泵可以把水泥浆堵漏材料送到井漏层，在化学反应作用下，水泥浆逐渐稠化凝固，与井漏地层相融合，封堵漏失层孔隙。
        二、钻井液防漏堵漏技术
        1.超低渗透钻井液技术
        此防漏堵漏技术是利用材料的表面化学特性，在井下岩石表层形成具有一定强度的超低渗透膜，这类膜在滤饼和岩石表面积聚形成胶束，此类胶束能够在地层孔隙或是地层裂缝附近形成屏障用以完成钻井液的防漏堵漏。由于堵漏材料的去水化作用，超低渗透钻井液技术能够在漏失层完成良好的封堵效果。
        2.无固相钻井液防漏堵漏技术
        无固相钻井液具有一定的粘性结构，这一脆弱但是强劲的凝胶结构是由于此类钻井液中所加入的乳化剂和改性脂肪酸所造成的，由于加入了乳化剂和改性脂肪酸从而使得钻井液具有较强的悬浮能力和较强的粘度，在将无固相钻井液应用于钻井中时，其所具有的粘性能够在一定程度上形成黏胶结构，进而在一定程度上减少钻井液的漏失，无固相钻井液的这一特性使得其相较于传统的逆乳化钻井液能够在漏失现象发生时形成良好的防漏效果。以加有黏弹性表面活性剂VES-PILL材料的无固相无损害钻井液为例，这一钻井液能够在含盐度为67%以上且温度在191℃以内的盐水条件下形成凝胶状物质，且凝胶状物质能够具有较高的黏度，这类无固相钻井液的存在将使得钻井液具有较强的黏度，进而在钻井液发生井漏事故时减少或是防止井漏的产生，无固相钻井液是一种较为良好的防漏材料与防漏技术。
        3.随钻防漏堵漏技术
        随钻防漏堵漏技术是一种新型的钻井液防漏堵漏技术，相较于其他的钻井液防漏堵漏技术其对于钻井液并无较高的要求而是通过采用物理机械的方法加以实现。随钻防漏堵漏技术其作用机理在于通过井下工具将泵入井下的钻井液分出一小部分，这分出的一小部分钻井液采用旋转射流的方式直接作用于漏失井壁，钻井液通过与漏失通道相结合在漏失井壁上形成致密、渗透率极低的滤饼，此类方法与水利工程中的防渗帷幕相类似，通过上述措施在井壁上形成了防渗壁层，从而使得井下井壁正反方向的承压能力都得到较大幅度的提升，实现钻井液的防漏堵漏。随钻防漏堵漏技术不依赖钻井液而是直接通过物理机械防渗原理实现井下钻井液的防漏堵漏，因此随钻防漏堵漏技术有着较为广泛的应用前景。总体来说随钻防漏堵漏技术能够在砂岩、砂砾岩等地质为主的钻井中获得良好的应用效果。需要注意的是随钻防漏堵漏技术主要针对的是低流速的渗透性漏失和裂缝漏失，而对于高流速的漏失无法取得良好的防漏堵漏效果。
        结束语
        综上所述，随着石油钻探的不断发展，有很多的新型钻井液堵漏材料得到了广泛运用，主要代表有聚合物凝胶、柔弹性、高滤失、水泥浆堵漏材料等，不同的材料其性能优势不同，相关防漏堵漏技术的优化改进，解决了不少井漏问题。随着现代化技术的发展和对石油的深度开发，要不断加强对钻井液堵漏材料的复合研究，尽量将不同的材料融合在一起，使堵漏材料具有更加广泛的适用性，让它们在高温高压地层或者含盐膏层都能发挥出良好的堵漏效果，提高其经济适用性，加强其针对性，使钻井液堵漏材料与防漏堵漏技术更加贴合石油钻井的发展需求。
        参考文献：
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        [3]王雪，玉刘正，廖静茹.中拐-玛南地区钻井液体系优化与防漏堵漏技术研究[J].当代化工，2019(35):94~102.