科研人員一起討論鉆井液方面的技術(shù)問題。 本報(bào)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(chǎng)進(jìn)行泥漿性能檢測(cè)。
????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(jìn)入地層，達(dá)到提高地層承壓能力、穩(wěn)定井壁、防止井漏和保護(hù)油氣層等目的，是實(shí)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(fù)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(fù)雜占總復(fù)雜時(shí)間的42%以上，其中重點(diǎn)儲(chǔ)量接替領(lǐng)域以非常規(guī)油藏為主，同類復(fù)雜高達(dá)50.1%，嚴(yán)重制約增儲(chǔ)上產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)此類油藏有效動(dòng)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(fù)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(duì)地層特征以及鉆井復(fù)雜情況等對(duì)鉆井液體系進(jìn)行融合、優(yōu)選、重復(fù)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(jiǎn)
????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(jī)鹽、反滲透等多套環(huán)保體系鉆進(jìn)，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(diǎn)，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(shè)計(jì)多套鉆井液體系，增加了工作量，還不便于管理、評(píng)價(jià)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(duì)多種鉆井液體系進(jìn)行科學(xué)融合是一條可行之路。
????“知己知彼，百戰(zhàn)不殆。”要想對(duì)鉆井液進(jìn)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(diǎn)。
????而鉆井液體系眾多，包括鉀鈣基聚胺有機(jī)鹽系、有機(jī)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(gè)區(qū)塊或者一口井的設(shè)計(jì)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(jìn)行鉆井液體系的優(yōu)選以及配方的確定。針對(duì)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(yīng)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(shí)驗(yàn)才能最終確定，優(yōu)選過程耗時(shí)耗力。科研人員通過長期跟蹤現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的應(yīng)用情況及后期進(jìn)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(jī)鹽體系，從瑪湖地區(qū)開始逐漸推廣應(yīng)用到新疆油田各個(gè)區(qū)塊，為后期的鉆井液設(shè)計(jì)減少了大量工作。
????按需配置
????杜絕“殺雞用牛刀”
????針對(duì)具體地層，高性能鉀鈣基聚胺有機(jī)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(shí)驗(yàn)來確定，耗費(fèi)大量時(shí)間和人力物力，在目前增產(chǎn)上產(chǎn)的油田開發(fā)進(jìn)程下，這種僅靠做實(shí)驗(yàn)優(yōu)選處理劑配比的方法來做每個(gè)設(shè)計(jì)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(fèi)。
????在全球經(jīng)濟(jì)低迷的大環(huán)境下，國際油價(jià)持續(xù)低位震蕩，為有效應(yīng)對(duì)低油價(jià)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(shè)計(jì)出來的，一切成本皆可控”的理念，主動(dòng)開展了水基鉆井液分級(jí)技術(shù)研究，杜絕“殺雞用牛刀”這個(gè)問題。
????鉆井液分級(jí)，即根據(jù)地層需要，對(duì)鉆井液中的每一種功能性處理劑進(jìn)行優(yōu)化分級(jí)，使得配置出來的鉆井液更有針對(duì)性地發(fā)揮不同作用。
????針對(duì)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(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化出3個(gè)級(jí)別的聚合物基礎(chǔ)配方，以適應(yīng)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(jī)理不同，使用的抑制劑的種類也會(huì)不同。封堵劑能夠增強(qiáng)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(qiáng)化泥頁巖穩(wěn)定性及地層防塌性為基準(zhǔn)，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(jí)別的抑制和封堵配方。
????潤滑劑對(duì)減小鉆具的扭矩和磨損、防止鉆頭泥包，縮短起下鉆時(shí)間具有重要作用?？蒲腥藛T采用極壓潤滑實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同井型、井身結(jié)構(gòu)對(duì)于潤滑性能的不同需求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行室內(nèi)模擬，優(yōu)化配比，形成潤滑劑分級(jí)配方。
????這些功能處理劑的各級(jí)配方分別適應(yīng)不同區(qū)塊不同層位和井深，并根據(jù)各個(gè)區(qū)塊地層情況最終實(shí)現(xiàn)各區(qū)塊鉆井液配方標(biāo)準(zhǔn)化。優(yōu)化后不同等級(jí)的鉆井液體系匹配相應(yīng)復(fù)雜程度的鉆井需要，實(shí)現(xiàn)方案源頭控投降本。
????準(zhǔn)噶爾盆地各區(qū)塊鉆井液方案相繼設(shè)計(jì)分級(jí)優(yōu)化后的體系配方，應(yīng)用區(qū)塊鉆井阻卡等復(fù)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(zhǔn)噶爾盆地水基鉆井液分級(jí)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(shè)計(jì)新方法，簡(jiǎn)化了方案設(shè)計(jì)編制流程，對(duì)提高方案設(shè)計(jì)效率具有指導(dǎo)意義。該技術(shù)從方案設(shè)計(jì)的源頭降低了鉆井成本，可廣泛應(yīng)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(chǔ)，對(duì)新疆油田區(qū)塊高效建產(chǎn)具有重要意義。
????對(duì)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(jìn)一步完善和統(tǒng)一，科研人員通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆井液應(yīng)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(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效?，敽貐^(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(fù)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(fù)雜情況主要出現(xiàn)在瑪湖1、瑪2和風(fēng)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(chǔ)上，使用超細(xì)碳酸鈣增強(qiáng)體系的封堵性，其他復(fù)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(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)降本增效。對(duì)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(jìn)行配方優(yōu)化。
????“其實(shí)幾年前我們就開始研究鉆井液分級(jí)技術(shù)。想做到對(duì)鉆井液進(jìn)行科學(xué)合理分級(jí)，其前提是對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地各區(qū)塊地層進(jìn)行有效、全面梳理。推廣鉆井液分級(jí)技術(shù)后，鉆井液米進(jìn)尺成本降低了10%—17%?！便@井液研究室科研人員葉成說。
????變廢為寶
????鉆井液重復(fù)利用
????在優(yōu)化鉆井液體系的基礎(chǔ)上，鉆井液研究室的科研人員想方設(shè)法提高鉆井液的重復(fù)利用率，進(jìn)一步精打細(xì)算，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本。
????本著“管理上精雕細(xì)刻、技術(shù)上精益求精”的理念，科研人員打算盤、算細(xì)賬，在對(duì)各種鉆井液體系性能評(píng)價(jià)以及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)充分評(píng)估的基礎(chǔ)上，針對(duì)開發(fā)井、評(píng)價(jià)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(fù)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(dá)到降本增效，節(jié)能減排的目的。
????通過鉆井液重復(fù)利用，單井鉆井液米進(jìn)尺成本降低了約10%—26%，平均降低13.41%。另外，實(shí)施大井叢平臺(tái)布井，可以實(shí)現(xiàn)鉆井液最大化重復(fù)利用，重復(fù)利用鉆井液占總用量的20%—30%，同時(shí)還可以縮短單井鉆井工期，進(jìn)一步減少鉆井液的使用量。
????在對(duì)鉆井液性能評(píng)價(jià)以及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)充分評(píng)估的基礎(chǔ)上，對(duì)三開井身結(jié)構(gòu)開發(fā)、評(píng)價(jià)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(fù)利用率均高達(dá)90%以上，實(shí)現(xiàn)了降本增效，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。