科研人員一起討論鉆井液方面的技術(shù)問題。 本報通訊員 裘新農(nóng) 攝 本版圖片拍攝于疫情前
（圖片由工程技術(shù)研究院提供） 科研人員在現(xiàn)場進行泥漿性能檢測。
????鉆井液是鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱，又稱為鉆孔沖洗液，被稱為鉆井的“血液”。作為鉆井的“血液”，它在鉆井過程中起到平衡地層壓力、攜帶巖屑、傳遞水功率、冷卻潤滑鉆具等作用，形成的泥餅可封堵地層裂隙，阻止鉆井液及其濾液進入地層，達到提高地層承壓能力、穩(wěn)定井壁、防止井漏和保護油氣層等目的，是實現(xiàn)安全、高效鉆井的重要技術(shù)保障。
????新疆油田鉆探領(lǐng)域廣，各區(qū)塊巖性復雜，如何保持井壁穩(wěn)定，是長期困擾新疆油田勘探開發(fā)鉆井的“老大難”問題。在2010年以前，新疆油田鉆井井壁失穩(wěn)帶來的復雜占總復雜時間的42%以上，其中重點儲量接替領(lǐng)域以非常規(guī)油藏為主，同類復雜高達50.1%，嚴重制約增儲上產(chǎn)。要實現(xiàn)此類油藏有效動用，必須解決鉆井過程中的井壁失穩(wěn)難題。
????如何確保井壁穩(wěn)定，減少地層縮徑、垮塌、卡鉆等復雜，提高鉆井效率？優(yōu)選鉆井液體系成了至關(guān)重要的事情。
????作為油田公司的“工程技術(shù)參謀部”，工程技術(shù)研究院鉆井工程研究所鉆井液研究室科研人員潛心研究，針對地層特征以及鉆井復雜情況等對鉆井液體系進行融合、優(yōu)選、重復利用，為油田提速上產(chǎn)，降低成本，提供了重要的技術(shù)支持。
????化繁為簡
????優(yōu)化鉆井液體系
????瑪湖大開發(fā)后，采用了鉀鈣基聚胺有機鹽、反滲透等多套環(huán)保體系鉆進，以滿足上產(chǎn)和環(huán)保要求。
????“鉆井液體系種類繁多，各有各的優(yōu)點，在井型相同、地層結(jié)構(gòu)相近等條件下，不能說哪種體系的鉆井液是最好的，只要是適用的，就沒有問題。但是使用多套鉆井液體系，不僅使得相關(guān)人員要設計多套鉆井液體系，增加了工作量，還不便于管理、評價分析?！惫こ碳夹g(shù)研究院鉆井工程研究所鉆井液研究室科研人員鞏加芹說。
????如何解決這一日益突出的矛盾？對多種鉆井液體系進行科學融合是一條可行之路。
????“知己知彼，百戰(zhàn)不殆。”要想對鉆井液進行優(yōu)選，保障安全快速鉆井，首先必須摸清巖性、礦物特征、孔隙特征、裂縫發(fā)育程度、地層埋深等地層特點。
????而鉆井液體系眾多，包括鉀鈣基聚胺有機鹽系、有機鹽體系、反滲透鉆井液體系、XZ鉆井液體系等，每種體系涉及的處理劑種類繁雜，主要包括聚合物、抑制劑、封堵劑、潤滑劑等功能性處理劑，每種處理劑都有多種類似材料。
????因此，每做一個區(qū)塊或者一口井的設計或者方案，鉆井液研究室的科研人員都要查閱各種鄰井資料，并取所需地層巖心進行鉆井液體系的優(yōu)選以及配方的確定。針對不同區(qū)塊的地層巖性，科研人員通過調(diào)節(jié)這些處理劑的濃度來調(diào)整鉆井液體系的流變性、濾失性、封堵能力以及潤滑性能，而且各種處理劑要相互配伍，也就是不能影響其他處理劑的使用效果和性能。
????鉆井液體系和相應的各種處理劑的優(yōu)選以及處理劑濃度配比需要做很多實驗才能最終確定，優(yōu)選過程耗時耗力?？蒲腥藛T通過長期跟蹤現(xiàn)場鉆井液的應用情況及后期進行大量綜合分析，不斷優(yōu)化鉆井液配方，從各種鉆井液體系中優(yōu)選出性能優(yōu)異且相互配伍的處理劑，最終將多種水基鉆井液體系融合成一套高性能鉀鈣基聚胺有機鹽體系，從瑪湖地區(qū)開始逐漸推廣應用到新疆油田各個區(qū)塊，為后期的鉆井液設計減少了大量工作。
????按需配置
????杜絕“殺雞用牛刀”
????針對具體地層，高性能鉀鈣基聚胺有機鹽體系包含的各種處理劑的最優(yōu)配比依然需要做很多的實驗來確定，耗費大量時間和人力物力，在目前增產(chǎn)上產(chǎn)的油田開發(fā)進程下，這種僅靠做實驗優(yōu)選處理劑配比的方法來做每個設計或者方案，效率較低，而且存在鉆井液體系“高配”地層鉆井需要這一突顯矛盾，造成了一定程度上的資源浪費。
????在全球經(jīng)濟低迷的大環(huán)境下，國際油價持續(xù)低位震蕩，為有效應對低油價挑戰(zhàn)，鉆井液研究室的科研人員積極踐行工程技術(shù)研究院“成本是設計出來的，一切成本皆可控”的理念，主動開展了水基鉆井液分級技術(shù)研究，杜絕“殺雞用牛刀”這個問題。
????鉆井液分級，即根據(jù)地層需要，對鉆井液中的每一種功能性處理劑進行優(yōu)化分級，使得配置出來的鉆井液更有針對性地發(fā)揮不同作用。
????針對泥巖、砂泥巖地層易縮徑、垮塌的問題，科研人員首先通過泥頁巖水化膨脹性和水化分散性實驗，確定地層不同水化特性，建立泥頁巖分類方法，建立泥頁巖水化特征分類圖版，便于快速判斷和識別井壁失穩(wěn)因素。
????聚合物類處理劑主要起到包被泥巖，防止泥巖水化分散的作用，并能起到攜巖的作用，但其使用性能受溫度影響，使用濃度與泥頁巖種類、含量有關(guān)，結(jié)合聚合物類處理劑熱失重情況和泥頁巖水化特征，根據(jù)正交實驗結(jié)果，優(yōu)化出3個級別的聚合物基礎配方，以適應不同水化區(qū)域和井深（溫度）。
????抑制劑，主要起到抑制泥頁巖水化分散的作用，泥頁巖種類不同，水化機理不同，使用的抑制劑的種類也會不同。封堵劑能夠增強井壁的封堵能力，減少濾液侵入地層，防止井壁垮塌掉塊。以強化泥頁巖穩(wěn)定性及地層防塌性為基準，科研人員開展了各類抑制劑、封堵劑配比與組合優(yōu)化研究，分別優(yōu)化出不同級別的抑制和封堵配方。
????潤滑劑對減小鉆具的扭矩和磨損、防止鉆頭泥包，縮短起下鉆時間具有重要作用?？蒲腥藛T采用極壓潤滑實驗，根據(jù)不同井型、井身結(jié)構(gòu)對于潤滑性能的不同需求，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗進行室內(nèi)模擬，優(yōu)化配比，形成潤滑劑分級配方。
????這些功能處理劑的各級配方分別適應不同區(qū)塊不同層位和井深，并根據(jù)各個區(qū)塊地層情況最終實現(xiàn)各區(qū)塊鉆井液配方標準化。優(yōu)化后不同等級的鉆井液體系匹配相應復雜程度的鉆井需要，實現(xiàn)方案源頭控投降本。
????準噶爾盆地各區(qū)塊鉆井液方案相繼設計分級優(yōu)化后的體系配方，應用區(qū)塊鉆井阻卡等復雜無明顯增多，井徑無明顯增大情況，保障了安全鉆井。而且通過準噶爾盆地水基鉆井液分級技術(shù)研究，科研人員開拓了鉆井液體系優(yōu)化新思路，拓展了鉆井液方案設計新方法，簡化了方案設計編制流程，對提高方案設計效率具有指導意義。該技術(shù)從方案設計的源頭降低了鉆井成本，可廣泛應用于規(guī)模開發(fā)的區(qū)塊，為新疆油田提質(zhì)增效奠定了基礎，對新疆油田區(qū)塊高效建產(chǎn)具有重要意義。
????對于開發(fā)逐步成熟的區(qū)塊如瑪湖地區(qū)，隨著勘探程度逐漸增大，鉆井液體系進一步完善和統(tǒng)一，科研人員通過對現(xiàn)場鉆井液應用情況的長期跟蹤及后期大量綜合分析，不斷優(yōu)化鉆井液配方，實現(xiàn)提質(zhì)增效。瑪湖地區(qū)上部侏羅系及三疊系白堿灘組、克拉瑪依組地層為正常壓力，承壓能力低，復雜主要表現(xiàn)為滲透性漏失及井壁垮塌，安全鉆井密度窗口窄。這些復雜情況主要出現(xiàn)在瑪湖1、瑪2和風南4井區(qū)，因此科研人員在優(yōu)選鉆井液體系鉀鈣基聚合物的基礎上，使用超細碳酸鈣增強體系的封堵性，其他復雜較少的瑪18、瑪131、艾湖2等區(qū)塊則優(yōu)化了鉆井液包被劑、抑制劑和封堵劑的用量，在保障井壁穩(wěn)定、安全鉆進的基礎上實現(xiàn)降本增效。對于其他鉆井液體系使用成熟的油田老區(qū)，如稀油老區(qū)百21井區(qū)克下組油藏、稠油老區(qū)紅003井區(qū)清水河組油藏等也已逐步進行配方優(yōu)化。
????“其實幾年前我們就開始研究鉆井液分級技術(shù)。想做到對鉆井液進行科學合理分級，其前提是對準噶爾盆地各區(qū)塊地層進行有效、全面梳理。推廣鉆井液分級技術(shù)后，鉆井液米進尺成本降低了10%—17%。”鉆井液研究室科研人員葉成說。
????變廢為寶
????鉆井液重復利用
????在優(yōu)化鉆井液體系的基礎上，鉆井液研究室的科研人員想方設法提高鉆井液的重復利用率，進一步精打細算，實現(xiàn)節(jié)能降本。
????本著“管理上精雕細刻、技術(shù)上精益求精”的理念，科研人員打算盤、算細賬，在對各種鉆井液體系性能評價以及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)風險充分評估的基礎上，針對開發(fā)井、評價井、探井等不同井別，不同井身結(jié)構(gòu)的井，制定鉆井液重復利用方案，充分利用地面循環(huán)鉆井液和井筒內(nèi)循環(huán)鉆井液，達到降本增效，節(jié)能減排的目的。
????通過鉆井液重復利用，單井鉆井液米進尺成本降低了約10%—26%，平均降低13.41%。另外，實施大井叢平臺布井，可以實現(xiàn)鉆井液最大化重復利用，重復利用鉆井液占總用量的20%—30%，同時還可以縮短單井鉆井工期，進一步減少鉆井液的使用量。
????在對鉆井液性能評價以及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)風險充分評估的基礎上，對三開井身結(jié)構(gòu)開發(fā)、評價井單井大幅提高地面循環(huán)鉆井液和二開井段井筒內(nèi)循環(huán)鉆井液的重復利用率均高達90%以上，實現(xiàn)了降本增效，達到了節(jié)能減排的目的。