国外保护油气层钻井液技术新进展

第九章国外保护油气层技术发展动向保护油气层技术是提高石油勘探开发效益进程中带有战略性意义的关键技术之一。

国外各油公司十分重视此项技术的发展，近年来仍然投入大量资金从事此项技术深层次的研究。

我国保护油气层技术尽管已取得较大发展，但与国外相比仍有较大差距。

现将国外保护油气层技术研究现状归纳为以下几个方面。

一、岩心分析技术的发展新技术的应用主要表现在以下几个方面。

1．傅里叶变换红外光谱分析采用傅里叶变换红外光谱仪，测定矿物的基团、官能矿物的基团、官能团来识别和量化常见矿物，分析迅速，精度与XRD相似，能定量分析的矿物有石英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、重晶石、绿泥石、高岭石、伊利石和蒙皂石总和，以及粘土总量，对非晶质物、间层粘土矿物的构造特性分析有独到之处，国外已将其用于井场岩石矿物剖面分析图的快速建立，国内亦逐渐成为分析敏感性矿物，尤其是油气层粘土矿物的有力手段，但由于其对鉴定间层粘土矿物的局限性，要完全代替XRD是不可能的。

2.CT扫描技术将医学上应用的CT扫描技术引人到岩心分析中，主要原理是用X 射线照射岩心，得到岩心断面上岩石颗粒密度的信息，经计算机处理转换成岩心剖面图，它可以在不改变岩石形态及内部结构的条件下观察岩石的裂缝和孔隙分布。

当固相物侵入岩心时，能够对固相侵入深度及其在孔喉中的状态进行监测，也可以观察岩样与工作液作用后的孔隙空间变化。

目前这项技术主要用于高渗透疏松砂岩和裂缝性储层的损害研究中，如出砂机理、稠油蚯蚓孔道的形成、侵入裂缝的固相分布、岩心内泥饼的分布形态等。

3.核磁共振成象技术简称NMRI，它能够观测孔隙或裂缝中流体分布与流动情况，因此对于流体与流体之间，流体与岩石之间的相互作用，以及润湿性和润湿反转问题的研究有特殊意义，是研究油气损害的最新手段之一。

NMRI测井技术发展很快，主要用于剩余油的分布探测，已成为提高采收率的重要评价技术。

4.扫描电镜技术扫描电镜技术在制样和配件方面发展较快，在SEM上配置能谱仪（EDS）可以对矿物提供半定量元素分析，对敏感性矿物的识别及损害机理研究有很大的帮助。

钻井液技术新进展摘要：钻井液技术的革新对加强石油勘探开发，提高石油采收率具有重要作用。

本文介绍了国外钻井液技术的新进展，包括井壁稳定、防漏堵漏、抗高温钻井液、提高机械钻速的钻井液、低密度钻井液流体、储层保护等技术，同时介绍了国内钻井液技术的相关进展，通过分析比较，指出开发新型钻井液技术的关键在于研发新的处理剂，为钻井液技术的发展指明了方向。

关键词：水基钻井液；油基钻井液；钻井液处理剂；纳米技术油气井工作液指在钻井、完井、增产等作业过程中所使用的工作流体，包括钻井液、钻井完井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、砾石充填液、修井液、压裂液、酸液及驱替液等。

近年来，钻井液在保障钻井井下安全、稳定井壁、提高钻速、保护储层等方面的作用日益突出，随着当前复杂地层深井、超深井及特殊工艺井越来越多，对钻井液技术提出了更高的要求。

为此，国内外对应用基础理论和新技术方面进行了广泛的研究，取得了一系列的研究成果和应用技术，有效的解决了钻井过程中迫切的难题，并为钻井液技术的进一步发展奠定了基础指明了方向。

本文在调研近几年国内外钻井液新技术的基础上，对国外和国内钻井液技术的新进展分别进行阐述[1-3]。

1国外钻井液技术新进展1.1井壁稳定技术1.1.1高性能水基钻井液技术国外各大钻井液公司均研发了一种在性能、费用及环境保护方面能替代油基与合成基钻井液的高性能水基钻井液（HPWM）代表性技术有M-I公司的ULTRADRIL体系、哈利伯顿白劳德公司的HYDRO-GUADRTM体系[4-5]。

该钻井液体系中，聚胺盐的胺基易被黏土优先吸附，促使黏土晶层间脱水，减小水化膨胀；铝酸盐络合物进入泥页岩内部后能形成沉淀，与地层矿物基质结合，增强井壁稳定性；钻速提高剂能覆盖在钻屑和金属表面，防止钻头泥包；可变形聚合物封堵剂能与泥页岩微孔隙相匹配，形成紧密填充[6]。

在墨西哥湾、美国大陆、巴西、澳大利亚及中国的冀东、南海等地的现场应用效果表明，高性能水基钻井液具备抑制性强、能提高机械钻速、高温稳定、保护储层及保护环境的特点[7-8]。

浅谈我国油气保护的发展过程及国外保护油气层发展现状摘要：本文探讨了我国在油气层保护技术方面的发展过程，国外保护油气层技术发展动向，使用计算机处理和管理大量油气层信息，建立各种保护油气层模型。

进行油气层损害的识别、诊断、评价、预防及处理，形成了油气层损害与控制智能化计算机软件系统。

关键词：油气保护；发展；国外；智能化；系统一、我国在油气层保护技术方面的发展过程50年代我国石油工作者就开始注意到保护油气层的问题，川中会战时，就提出钻井液密度不宜过高，以免压死油气层。

60年代大庆会战时，为了减少对近井地带的油气层损害，对钻开油气层钻井液的密度和滤失量也提出了严格要求。

70年代开始从分析油气层岩心入手来研究油气损害的机理和防治措施，并将试验室研究成果应用于油气田钻井、完井和开发方案的设计及生产实践中，形成了保护油气层的系列技术。

70年代开始长庆油田就开始进行了岩心分析和敏感性分析，但由于受到仪器与技术条件限制，再进一步深入下去有困难。

直到80年代，在引进国外保护油气层技术的基础上，我国才全面开展了保护油气层技术的研究工作，并在”七五”期间将保护油气层钻井完井技术列为国家重点攻关项目。

原中国石油工业部科技司、开发司、钻井司共同组织辽河、华北、长庆、四川、中原等五个油田和石油大学、西南石油学院、江汉石油学院、石油勘探开发科学研究院、工程技术研究所等单位共同进行攻关，使我国保护油气层技术不仅在理论研究上，而且在生产实践中均取得较大进展，形成了适合我国的保护油气层系列技术在”八五”期间，此项技术得到进一步推广应用和发展，并取得较好的效果。

二、国外保护油气层技术发展动向保护油气层技术是在石油勘探开发过程中对提高产能具有战略性意义的关键技术之一。

国外油公司十分重视此项技术的发展，近年来仍然投入大量资金从事此项技术深层次的研究而我国保护油气层技术尽管己取得较大发展，但与国外相比仍有较大差距。

现将国外保护油气层技术研究现状归纳为以下几个方面:1、油气层损害机理的研究继续深入近年来，外国专家对油气层损害机理进行了更为深入的系统研究， giorgi把引起油气层损害机理归纳为二十二项:(1)润湿性改变;(2 )水锁;(3)凝析气层液锁;(4 )气锥或水柱;(5)毛管压力的改变;(6 )粘土膨胀;(7 )微粒运移;(8 )伊利石、云母破碎解体;(9 )无机盐沉淀;(10)注c02导致无机盐沉淀;(11 )酸化引起的沉淀;(12 )碳酸盐溶解沉淀;(13 )外来固相的堵塞;(14 )油气层固相颗粒堵塞;(15 )力学方面的损害;(16 )酸渣;(17 )蜡堵;(18 )乳状液堵塞(19 )细菌损害;(20)沥青质沉积;(21 )增加水的饱和度;(22 )气井增加油的饱和度。

国外钻井技术研发新动向钻井的目的不止是构建油气通道，更重要的是发现更多的油气资源和尽量提高油气产量和采收率。

钻井工程面临的问题始终是如何确保“优，快，省，HSE”。

钻井技术的研发一直是针对这些问题展开的。

自上世纪80年代以来，钻井技术发展很快，极大地推动了钻井的实时化、信息化、数字化、可视化、集成化、自动化、智能化，使钻井变得“更聪明”。

从国外钻井前沿技术和在研技术判断，当前钻井技术的研发在这四个方面出现一些值得关注的新动向。

一、优“优”指优质，也就是如何提高工程质量，更好地保护油气层，准确地监控井眼轨迹。

1.提高井下数据传输速率，完善双向通讯钻井目标复杂化对井眼轨迹的控制精度提出了越来越高的要求。

近些年，国外一直在探索新的数据传输方式，包括声波、光纤和有缆钻杆。

目前，声波信道和用于常规钻杆的光纤信道尚在研究中。

在有缆钻杆领域，目前投入商业应用的只有美国Intelliserv公司的“软连接”有缆钻杆，即所谓的智能钻杆。

智能钻杆的主要特点是：(1)数据传输高速、大容量、实时：数据传输速率高达5.76×104 bit/s；(2)真正实现双向通讯；(3)适用于包括欠平衡钻井、气体钻井在内的任何井况下的数据传输。

智能钻杆是钻井井下信号传输技术的一个重大突破和重要里程碑，应用前景乐观。

下一步是开发数据传输速率高达1×105 bit/s的智能钻杆。

2.发展随钻前视功能，完善地质导向地质导向是MWD和LWD技术的重大突破，但目前的地质导向仪离钻头的距离在0.91m以上，不能探测钻头前方的地质情况。

为此，需要发展随钻地震等具有随钻前视功能的技术，更好地进行地质导向和储层导向。

二、快“快”指高效，也就是如何提高钻井效率。

“快”是油公司、钻井承包商和技术服务公司一贯追求的重要目标。

近两三年，钻井日费暴涨，提高钻速尤为重要，对深井钻井和深水钻井来说更是如此。

1.探索新的破岩方式，以期在破岩技术上取得突破近几年，国外还在探索中的破岩技术主要是激光钻井、等离子体通道钻井(Plasma Channel Drilling)。

国外钻井完井技术新进展1 水平井钻井技术1.1 水平井应用的油藏和地区目前，水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。

除了传统意义的水平钻井之外，近年来，水平井又有了许多新的应用：•水平井作为注入井，提高产量•分支水平井开采多个产层•开采老油田剩余油•多目标开发产层•开采气藏或疏松砂岩油藏•水平井资料用于油藏描述•薄层油藏、注水剖面修正、持续增产1.2 水平井的效益近年来，水平井钻井成本已降至直井的1.5~2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井的产量是直井的4~8倍。

1.3 国外水平井钻井技术指标•水平井最大水平段达6118m；•水平井最大垂深6062m；•水平井最大单井进尺10172m；•双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m（该井垂深1389.9m）；•多分支水平井总水平段长度达到11342m。

1.4 国外水平井钻井新技术1.4.1国外水平井钻井技术正在向集成系统发展以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。

兰德马克图形公司开发出一种名为决策空间（DecisionSpace™）的新一代定向井设计软件包，可显著降低油田开发中井眼轨迹的设计周期。

这个集成软件包由三部分组成：资产设计师（Asset- Planner™）、轨迹跟踪设计师（TracPlanner™）和精确定位（PrecisionTarget™）。

利用该软件包，可以迅速地为新老油田开发方案提供多井平台下的油田开发井眼轨迹设计方案，借助先进的井眼轨迹设计技术和工作流程技术缩短井眼轨迹设计周期。

“资产设计师”可以根据储层模型自动生成储层靶区目标。

应用该软件在储层模型内对储层特性进行筛选，从而产生储层油藏目标，使用者可以根据自己的泄油要求优化现场设计。

“轨迹跟踪设计师”可以快速有效地以人机对话的方式建立并显示多种勘探或油田开发方案，在详细的计划实施前，就可以得到可靠的估计。

1.4 环保型钻井液技术的有效应用此种钻井液技术在美国、欧洲等地区的利用率很高，能够发挥出环保的作用，降低了环境污染事故产生率，达到绿色钻井施工的目的[2]。

2 国内钻井液技术的发展状况说明相较于国外，国内在钻井液技术方面的发展时间较晚，与其存在着一定的差距。

近些年来，国内钻井技术得以不断发展，促使水平井和大位移井钻探数量与日俱增，针对钻井液技术的研究工作开始增多，其中阳离子水基钻井液和油包水钻井液的科学运用，能够达到一些结构特殊井筒进行钻井作业处理的需求。

尽管国内的钻井液技术较为落后，不过随着钻井技术开发速度的加快以及各类试验研究的数量不断变多，在部分技术方面在全球范围内处于领先的地位，非常值得大范围运用。

进行渗透膜钻井液技术的开发与研究，能够产生合成基钻井液与聚合醇类钻井液等等，而国外全新水基钻井液技术的出现，能够满足质量方面的需要，进行钻井现场运用时，能发挥出一定的作用。

我国所研发的成膜剂表现出半透明的状态，能对泥页岩出现的吸水膨胀情况加以有效抑制，成效非常明显[3]。

我国在超高温水基钻井液技术方面目前处于全球的领先地位，在研发出PAMS 磺酸盐聚合物之后，又开发出能在超高温钻井中运用的钻井液处理剂，获取良好的运用效果。

而有机盐盐水钻井液主要被应用到塔里木油田的试验中。

在欠平衡钻井液技术方面，对比国外，国内呈现出严重的滞后性。

基于泡沫与充气钻井液的前提下，国内加快了对低密度钻井液的研究速度，达到欠平衡钻井技术的需要。

而气体钻井液主要把氮气当成相应的循环流体，应用气体钻井液，使井筒相应的生产压差下降，减少了钻井作业的周期，达到对成本控制的效果。

3 针对钻井液相关认识的分析通过分析上述几类钻井液技术之后，能够了解钻井液技术的很多特征，形成了具体的认识：第一，必须对钻井液相应的油气层保护性能十分关注与重视。

探究钻井液技术的同时，要明确钻井液和钻井效率之间的关联，凸显出钻井效率的重要性。

第二，必须实现钻井液技术和有关学科之间的融合。

2020年第10期西部探矿工程*收稿日期：2019-12-23作者简介：曾祥禹（1985-），男（汉族），吉林公主岭人，工程师，现从事钻井技术工作。

国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识曾祥禹*（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原138000）摘要：在当前油田勘探开发技术不断进步的前提下，钻井施工作业过程中，对钻井液提出了更高的要求。

目前国外大型钻井作业公司在水基防塌钻井液体系的研发方面已经具备了较高水平，而且最新研发出的合成钻井液以及乳化钻井液体系表现出了良好的环保性能。

我国虽然在生产实践中大量借鉴国外新技术，也研究出了聚合醇钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、硅酸盐钻井液等一些新钻井液体系，但是从整体技术水平来看，与国外仍然存在着一些差距。

因此我国必须要进一步加大对钻井液体系的研究力度，这样才能逐步缩小与国外先进技术之间的差距。

关键词：钻井液；钻井液处理剂；油基钻井液；环境保护中图分类号：TE254文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2020)10-0075-02石油勘探开发技术在近几年来取得的进步非常大，而且在当今的钻井作业领域中深井、超深井以及特殊工艺钻井数量越来越多，这就对钻井液提出了更高的要求。

在当前社会发展形势下，钻井液技术必须要逐步向井下安全、环保、高效的方向发展这样才能符合社会发展对绿色环保的要求，才能满足钻井施工实际需要。

1钻井液技术现状1.1超高温高压水基钻井液AMPS 系列耐温抗盐聚合物的应用是目前超高温水基钻井液研究的主要方向，而针对抗污染交联聚合物以及水解稳定性强的聚合物钻井液的研究也比较突出，在具体的研究过程中还必须要对钻井液处理剂长期稳定性和配伍性进行充分考虑，而通过合理应用海泡石能够全面提升整个钻井液体系的热稳定性。

水基钻井液体系在实际应用过程中经常会在深井高温等一系列环境下出现稠化、凝胶、甚至是固化等一些问题，从而使得钻井液体系失去流动性，对深井钻井施工作业的安全性和施工的效率产生巨大影响[1]。