淺析超深井超高溫鉆井液技術(shù)

更新時間：2020-03-19

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一、前言

當(dāng)前能源問題是任何國家關(guān)注的主要問題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對能源的需求也日益增多，大部分中淺地層的能源資源幾乎都已經(jīng)被開發(fā)利用，只能向著更深的地層開發(fā)能源資源，超深井的采油已經(jīng)成為必然。但是超深井的超高溫對鉆井液性能影響非常大，如何使鉆井液具有抗高溫能力，是所有鉆井工程中的技術(shù)難題。深井鉆井工程受鉆井液的質(zhì)量直接影響，在超深井鉆井中，深度越深，地層溫度越高，鉆井液循環(huán)、停留的時間更長，在低溫下鉆井液性能不容易發(fā)生變化，但是在這樣超高溫的情況下，性能會發(fā)生變化，超深井鉆井的裸眼長，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增大了石油氣受污染的可能性等問題都是增加鉆井的技術(shù)難度[1]。現(xiàn)代石油超深井鉆井中需要解決的問題是在超高溫高壓的條件下維持鉆井液的性能，發(fā)揮出大的功效，提高抗高溫的能力等。

二、深井高溫環(huán)境下常用的幾種鉆井液

鉆井液是在鉆井過程中使用的流體，有液體和氣體，因此正確的應(yīng)該叫鉆井流體。鉆井過程中鉆井液起著十分關(guān)鍵的作用。鉆井液在鉆頭的水眼處以很高的速流，噴入井底，沖起井底的巖屑，將巖屑沖出，沖洗井底,為防止井噴應(yīng)該要和地層壓力平衡。鉆井液不僅可以潤滑鉆頭以及冷卻鉆具，還能抑制頁巖分散和膨脹，同時還可以產(chǎn)生薄韌的濾餅，穩(wěn)定井壁。依據(jù)鉆井液沖擊出的巖屑，可以獲取準(zhǔn)確的地層信息，根據(jù)得到的信息改變鉆井液的流速，提高鉆頭破巖的能力，加快鉆井工程的進(jìn)度。

目前，鉆井工程在深井高溫環(huán)境下常使用的鉆井液有三磺水基鉆井液、硅氟聚合物鉆井液以及TSD 、TSF聚合物鉆井液[2]。三磺水基鉆井液的處理劑其主要是磺化腐植酸、磺化酚醛樹脂、磺化栲膠。在高溫高壓環(huán)境中有效降低了鉆井液的濾失量，加固了井壁，提高了泥漿防卡、防塌、防鹽和抗溫的能力。硅氟聚合物鉆井液是5 %的鈉膨潤土、6%的M F-1、4%的M M H 、3% 的R H-1 、3%的NSO 、3 %的GF-260 、2% 的Z H-Ⅲ以及多種輔助劑結(jié)合而成的。因此抗高溫能力比較強(qiáng)，還有比較好的剪切降粘性能和流變性能,有較強(qiáng)的抑制服性和抗高溫懸浮穩(wěn)定性。TSD、TSF 聚合物鉆井液是聚合物。TSD是具有抗高溫性質(zhì)的反絮凝聚合物。TSF是能夠控制高溫的濾失聚合物。TSD是低分子的聚合物，鉆井液具有的流變性能夠被有效的控制住，還具有抗鈣的性能。TSF 是一種穩(wěn)定的抗高溫添加劑。TSD、TSF 結(jié)合配制出來的鉆井液不僅熱穩(wěn)定性高，而抑制性能也比較高。

三、超深井超高溫鉆井液技術(shù)的主要難點(diǎn)

1.鉆井越往下，井下的壓力和溫度會越高，鉆井液循環(huán)、停留在井下的時間也越長。低溫下，鉆井液不容易發(fā)生變化、反應(yīng)不劇烈、作用不明顯，但是在超深井超高溫的情況下，鉆井液容易發(fā)生變化，性能變得不穩(wěn)定[3]。

2.超深井在鉆井過程中遇到的地層復(fù)雜多變，地層中的水、油、鹽、粘土、氣等污染會比較大，在高溫影響下鉆井液體系也會發(fā)生變化，因此鉆井液體系在超深井超高溫環(huán)境下要有很強(qiáng)的抗污染能力。

3.鉆井越往深處的裸眼越長，地層結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，確定以及控制鉆井液的密度更加不容易，并且采用重泥漿的壓差大，就會造成井塌、井噴、井漏、壓差卡鉆等復(fù)雜的問題。

4.鉆井液在高溫高壓條件下更加嚴(yán)重的腐蝕鉆具。而且超深井下作業(yè)時間長導(dǎo)致多種因鉆井液引起的事故增多。

5.在超深井作業(yè)中為提高鉆井液的性能，經(jīng)常把潤滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑添加到體系中，處理劑成分是有機(jī)化合物，帶有毒性。施工中，不正當(dāng)處理，會污染地下水、土壤、地表，影響環(huán)境，動植物健康[4]。

四、超深井超高溫鉆井液技術(shù)改進(jìn)措施

1.使用抗高溫稀釋劑和抗高溫濾失控制劑，在高溫高壓下鉆井液明顯的增稠，是由于高溫下的黏土粒子發(fā)生水化分散，所以，使用抗高溫稀釋劑進(jìn)行稀釋作用，目的是抑制黏土發(fā)生水化，達(dá)到高溫稀釋的目的。超高溫下泥漿的濾失、濾餅影響著井壁的穩(wěn)定，提高液相黏度和濾餅質(zhì)量，減少濾餅滲透可以控制濾失。

2.在超深井超高溫的環(huán)境下，在鉆井項目的設(shè)計和鉆井液的選擇上，要慎重考慮對環(huán)境的影響，選擇的潤滑劑、抑制劑、降濾失劑等處理劑要確保不造成環(huán)境污染，把污染降到低，嚴(yán)格把握鉆井液的使用量，保障鉆井工程的順利實(shí)施，減少安全事故的發(fā)生。

3.在鉆井施工過程中，對經(jīng)過的巖層性質(zhì)要及時有效的分析，防H2S和防塌的主要措施是使用準(zhǔn)確的泥漿密度。起下鉆的速度嚴(yán)格控制，能夠防止壓力和抽汲造成的井壁不穩(wěn)問題，堅持使用低速進(jìn)行起鉆，起鉆過程中要對泥漿進(jìn)行連續(xù)灌滿，下鉆操作要保持平穩(wěn)[5]。

4.在鉆井過程要預(yù)測地質(zhì)，對井下的情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，預(yù)防發(fā)生井塌、井漏等事故，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的安全隱患，及時進(jìn)行有效的處理。在鉆井進(jìn)程中特別要注意卡鉆被粘附，在井中要盡量使鉆具保持活動，停止不要超過5分鐘的時間，特殊情況時必須長時間的停止鉆具，把鉆具放置在安全的井段，減少井下發(fā)生復(fù)雜事故的概率。

五、結(jié)束語

深井超高溫的鉆井液技術(shù)給深井超深井的經(jīng)濟(jì)、快速、安全鉆井提供強(qiáng)勁的支持，在深井鉆井中能夠降低成本、提高速度、縮短周期、加快勘探進(jìn)程，具有實(shí)用價值和理論意義，還有廣闊的發(fā)展前景。

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地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米深井單點(diǎn)溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米深井單點(diǎn)溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米深井淺層地溫能監(jiān)測（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展256個點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米深井分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型深井液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機(jī)——地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，24小時無人值守）

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