钻井液设计配比在大口径钻井施工中的应用研究

钻井液设计配比在大口径钻井施工中的应用研究

张小虎

山东省地矿工程勘察院 山东济南 071000

摘 要：在大口径钻井施工中，为了使其整体作业效率和质量达到相应的规范标准，首要任务就是要加强钻井液的合理配比。本文也会通过实际工程案例，对如何科学设计大口径钻井液配比进行着重分析，并提出相应的配比设计方案，以便有关人士参考。

关键词：大口径钻井施工；钻井液配比；应用分析

在当前钻探工程中，大口径钻井施工技术最为常见，虽然该技术的钻探效果比较明显，但是一旦遇到沉积地层，该技术的优势就会受到一定的阻碍而无法充分发挥出来。因此，要想改善这种现状，就要将大口径钻井施工技术与小口径绳索取心技术合二为一，并按照相应的规范要求，合理设计钻井液配比，这样才能确保钻井施工的顺利开展。

1.工程案例

某大口径矿钻探施工项目，由于其钻孔孔深设计为2720 m，实际孔深为2416 m，在2000 m内以深取心，因此，相关施工单位决定采取大口径石油钻井与小口径绳索取心相结合的钻探新技术。并相应的选配了较为合理的钻机施工设备、绳索取心钻杆、取心钻具、全面钻进钻头及取心钻头等。同时，还要在钻井施工中调配实用的钻井液，以便可以迅速的将未完全破碎岩屑返回孔外，从而为项目的顺利开展打下良好的基础。

2.钻井液的配比原则

首先，在全面钻进阶段，由于该钻井项目的泥页岩层属于水敏性

层，因此，为了避免钻探过程中出现井壁垮塌现象和泥浆滤液渗入地层问题，在设计钻井液配比时，就要尽量降低失水量，并利用稀释剂有效控制钻井液的黏度和固相含量；其次，由于该钻井项目的取心段为石盐矿，所以为了避免出现石盐溶解垮塌现象，在设计钻井液时，相关工作人员一定要配置聚合物饱和盐水钻井液体系，并每隔24小时对钻井液体系的整体应用性能进行1-2次的全面测试，一旦发现问题，要及时补充外加剂，这样才能确保钻井液性能的持久稳定，保证

孔内作业的安全性；第三，由于该项目的设计孔深为2720 m，因此，一定要合理选择钻井液外加剂，确保其具有一定的耐高温性能；最后，为了提高钻井项目的携岩、排渣效率，还要对泵量、上返速度、钻井液动切力、塑性黏度等进行全面的控制与检查，并对井底和孔内进行彻底清洁，这样才能提高钻井项目的携岩能力，避免埋钻情况的发生。

3.钻井液优化配比方案

3.1松散覆盖地层钻井液

在该钻井工程项目中，其0-491. 2 m地层属于机械分散地层，由于该类地层中的黏土颗粒胶结性能低，所以稍有不慎，就会导致钻进过程中出现井壁坍塌现象。因此，为了避免这种情况的发生，就要采用泥浆护壁的方式来增加井壁颗粒之间的胶结力，即利用高分散度泥浆来提升钻井液的黏度。与此同时，还要加入有机或无机增黏剂。而细分散泥浆由于其含盐量和含钙量小，且缺乏抑制性高聚物的分散型泥浆。所以为了满足钻井需要，应在配置过程中按照相应的配比要求，合理添加黏剂、降失水剂和防絮凝剂。

3.2泥页岩钻井液

在该钻井工程项目中，其491.2-2000.0 m地层中的黏土和泥页岩中由于存在大量的蒙脱石黏土矿物质，所以在钻进过程中，一旦钻井井壁与钻井液中的水接触，就会出现吸水、膨胀、分散等现象。因此，针对这类地层的钻进，就需要在配置钻井液时，应采取以下几点优化方案：第一，要尽量选择优质土。因为优质土的水化效果好，且黏土颗粒表面吸附了较厚的水化膜，可以很好的控制泥浆体系中的自由水量；第二，要采取粗分散法来提升黏土颗粒的絮凝度，这样才能削弱

井壁岩土的分散性，使其整体稳定性得到进一步的增强；第三，要合理选择降失水剂，以便使其在钻井液配比中能够大大增强浆液的水化膜厚度和渗透阻力，这样才能形成一层坚固的放水隔膜，从而更好的保护井壁，避免其遇水后出现吸水、膨胀、分散等现象；第四，要科学调整泥浆比重，并对地层压力进行全面平衡。因为井眼中的液体

压力与地层的基液若是黏度较高，则向地层中的渗滤速率就愈低。而钻井液体压力与地层中流体的压力是泥浆失水的动力，所以，只有确保两者间的压力差较小，这样才能实现失水的有效降低；第五，要利用一些特殊离子的嵌合作用来提升地层黏土颗粒之间的胶结力，以便使井壁稳定性得到很好的稳固。另外，还要在泥浆中添加与地层孔隙尺寸相吻合的微小颗粒，以便通过微颗粒的堵塞作用，来堵塞渗透通道，从而有效降低泥浆的失水量。

3.3岩盐水溶地层钻井液

在该钻井工程项目中，其2000.0-2720 m取心井段地层由于属于溶蚀性地层或水溶性地层，因此，一旦与钻井液中的水相接触，势必会发生井壁大面积溶解现象，严重时，还会发生井眼超径、垮塌等事故。因此，为了改善该类地层，就要从以下几个方面入手来设计钻井液配比：第一，按照泥页岩钻井液的降失水工作原理来进行钻井液配比工作；第二，要采取有效措施降低钻井液对地层的溶蚀性。具体可以采取以下方案：首先，要先利用淡水制备分散性钻井液，随后再适量加盐，使之转化为盐水钻井液。其次，直接采用咸水或海水来配制钻井液。在这一环节中，土的选择最为关键，应尽量使用抗盐黏土、海泡土等。另外，还要对浆液中的含盐量进行合理控制，尽量使其与标准值相吻合，这样才能最大化提升泥浆黏度、切力和滤失量；第三，在现场配置钻井液时，必须对泥浆小样进行加热，随后还要检测其整体应用性能，确保泥浆外加剂的耐高温性能能够完全满足钻井作业需求；第四，要严格把控钙、盐侵前钻井液的6速黏度，使其能够达到1. 5、3、6、8、15的配合比值，这样才能有效避免钻井液对岩盐水溶地层造成溶解腐蚀。

结束语：

综上所述，在大口径钻探工程项目中，为了进一步提高钻井效率和安全性，相关施工人员必须在掌握相关钻井技术的同时，对钻井液的合理配置给予相应的重视，不仅要严格按照相应的设计要求，合理选择土、外加剂、增粘剂等，而且还要结合实际地层条件，采取有效的控制措施来提升钻井液的黏度、胶结力等性能，并着重控制浆液的失水量，这样才能保证井壁的稳定性，推进整个工程项目的顺利开展。

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