海上油田复杂地层钻井液技术

吴孔喜

（中海油田服务有限公司油田化学事业部深圳分公司，广东深圳 518000）

海洋地貌较为复杂，地层也比较独特，这也在一定程度上加大了油气资源开采的难度，随着经济社会高速发展，我国海上油田项目开采水平也得到进一步提升，这离不开对复杂结构地层钻井液技术的合理应用，这项技术不仅促进了我国海上油田事业的发展，同时也为今后我国海上石油的复杂钻井液技术提升提供重要支持。但就目前应用现状来看，还存在一些不足之处，需要结合海上油田复杂地层的钻井液技术现状展开合理的分析，以带动我国海洋钻井开采工艺长久稳定发展，要想实现这一目标还需要科研人员不懈努力，加大研究力度，冲破阻碍，迎难而上。

1 海上油田复杂地层的特点

1.1 厚石砂砾层所呈现的特点

据测量数据显示，厚石砂砾层的厚度通常在1 000m左右，其构成较为复杂，主要由砂砾石、黄棕黏土、灰棕黏土等组成，其底层主要是由砂砾石构成的，顶部与底部岩石没有过渡层，夹层部位还存在一些裂痕，这也是海上钻井平台迟迟难以寻觅到适合位置的重要原因。

1.2 膏岩层所呈现的特点

膏岩断层在我国南海分布较为广泛，其构成主要由白泥质膏岩以及灰色膏岩共同构成。岩壁上肉眼可见的浅蓝色或深棕色的细砂砾，这也在一定程度上对岩层的高度带来影响。泥质膏岩其构成特殊，遇到海水常常被溶解，使得钻井平台的井壁难以维持固有的平衡，稳定性也会在一定程度上受到影响。

2 海上油田复杂地层开采的难题

2.1 井壁坍塌

在进行海上油田开采时，最大的困难莫过于海水的渗透，如果海水得不到有效的控制，如果渗透到岩石黏土中，就会对其组织结构带来影响，失去其原有的稳定性，无法支撑，最后出现坍塌事故。除此之外，井壁上的砂砾遇到油气还会产生一种化合反应，当化合物的浓度不断增多时，不仅会对人体健康构成威胁，还会影响设备正常运行。

2.2 钻井液渗漏

为了进一步提升钻井液杂质吸附能力，一些没有经验的工作人员会选择不断提高钻井液含量及浓度，这样只会起到反作用，加剧钻井液的渗漏。除此之外，砂砾层由于存在缝隙较多，这会对其自身黏结度带来影响，加剧钻井液的渗漏行为出现。

2.3 钻屑漏失

海上复杂的地层构成多以砂砾为主，但砂砾自身岩性较差，特别是在遇水后体积会不断膨胀，加大了工作人员海上开采项目难度，此外，由于海下水压较高，砂砾岩因其自身稳定性较差难以抵抗海水压力呈现松散的特征。砂砾岩被破坏，则难以维持原有形状，出现杂质浮动。就目前的技术应用来看，难以对杂质的动向进行有效的控制，进而造成钻屑漏失。

3 钻井液技术研究与发展

随着我国海上石油开采技术水平不断提升，不论是开采面积还是开采深度都得到明显进步，但在开采的过程中，遇到一些复杂地形的时候，如深井、超深井下的压力较高、且井下气温不断升高，会对井下钻井液的性能带来一定的影响，很容易出现坍塌、卡钻等情况。对此，想要避免这一事故行为，就需要积极开展新型钻井液的研究工作。

3.1 阳离子聚合物水机钻井液的运用

近几年来，随着我国钻井液技术高速发展，我国已经成功研制出阳离子聚合物水机钻井液，这种新型工具抑制能力很强，与之前的阴离子的聚合物钻井液相比，它的成分发生了改变，是阳离子基团和季铵盐类较小分子量物质。此外，将阳离子基团、AMPS以及疏水基团注入PAM分子链中，可以使PAM自身的性能发生极大的改变，从而使得聚合物分子中的阳离子与黏土颗粒上的负电荷发生中和反应，大大降低其静电斥力，加速了聚合物同黏土之间的联结，使黏土的自身的性能得到充分的发挥，具有良好的保护功能。除此之外，疏水基团作为PAM分子链中必不可少的组成部分，可以将黏土表面吸附的聚合物呈现出憎水的性质进行充分发挥，有效地阻止水分子融入分子链中，避免页岩遇水出现膨胀情况，起到一定的岩石保护价值。

3.2 抗高温的聚合物钻井液

抗高温聚合物钻井液应用到海上油田复杂地层中，其主要功能发挥是磺酸根基团、季胺基基团、酰胺基基团等，可进一步提升其抗高温能力。与此同时，抗高温的聚合物钻井液利用其表面活性剂两亲作用对钻井液的抗温性进行改变，并利用抗氧化剂来进一步提升磺化聚合物抗高温性能，除此之外，为了降低滤失量及其流动性，可以利用海泡石以及皂石来提高润土体积，使其充分膨胀起来，这样更好的增强与其他矿物质的黏结性。

表2 某油田A区块现场聚合物体系抗钻屑污染性能（80℃、16h）

3.3 合成基钻井液的运用

合成基钻井液的构成较为复杂，主要包含重剂、乳化剂、水相以及其他有机合成物基液等，具有良好的乳化、润滑效果，且黏结性能高，因此在海上油田复杂地层中有着非常广泛的应用。合成基钻井液地安全性能较高，可以稳定钻井速度，避免开采过程中一些事故行为出现，还能降低对环境的污染，在海上油田井下钻井作业中发挥着相对稳定功效，具有一定的应用价值。

4 废弃钻井液的管理原则

4.1 源头减少

废气钻井液出现离不开设备因素和人为因素，要想减少这一现象，可以利用替代品或进一步提升施工工艺来实现。随着我国钻井工艺技术水平不断提升，钻井中对新型材料的应用也更加广泛，废弃钻井液与之相比也有了明显的好转，降低了对人们身体健康产生的威胁。而要想从根本上降低这一污染行为，就需要积极开展新型工艺技术的应用，尽量选择环保型工艺，对固控设备展开有效应用，同时还要做好井场环境保护工作，合理开展钻井设计，避免滴漏等情况出现。

4.2 重复使用

即可以进行回收利用并保证材料的原貌，例如将废弃的油基钻井液应用于公路建设中或清洗钻头等。

4.3 再循环/回收

即对废弃钻井液中的可利用物质进行提取，提高材料的利用效率，例如可以选择对废弃钻井液物质进行提取回收岩屑，并应用于公路建设中；或是从废弃的钻井液提取重晶石，从而实现了对新钻井液的有效配制。

4.4 收集处理

即去除废弃钻井液对环境的毒性和危害。可以选择物理方法与化学相结合来提高处理效果。要想从源头上减少废弃钻井液，最主要的工作就是建立完善的油气田废弃物管理方案，结合油田开发实际情况，展开针对性的处理，以实现废弃钻井液的有效处理。

5 废弃钻井液的发展趋势及未来展望

随着我国环保事业的发展，科研人员也积极开展了新型钻井废弃液的处理应用，由最初的填埋法、焚烧法等，演变为固液分离法以及破乳法等，具有很好的环保功能和价值，实现了对海洋环境以及陆地的环境的有效保护，使能源价值得到充分发挥。但不论何种方法都需要结合实际的开采现状进行合理选择，同时为了进一步减轻废弃钻井液对环境造成的污染，应从源头展开有效控制，并在此基础上对新技术展开合理应用研究。

6 结束语

综上所述，就目前来看，我国海上油田复杂地层钻井液技术还处于一个发展阶段，科研人员也积极开展了对新工艺技术的应用，以期进一步降低对海洋、陆地环境的污染，实现对地层的有效保护。面对海上油田复杂地层的钻井液技术现状，一定要不断学习先进的钻井液技术，这样才能切实地解决复杂地层钻井中所存在的问题，在提高钻井效率的同时使钻井安全性得到保证，为今后我国海上油田事业的发展提供必要支持。