钻井泥浆性能改进技术及实践思考

张磊 (中海油田服务股份有限公司油田化学事业部,天津 塘沽 300450)

在钻井过程中，摩擦阻力是影响进度的最大影响因素，也是目前面临的重大技术难题。钻井过程的摩擦阻力大大降低了钻压传递的效率，加快了设备的损耗速度，并且易引起事故[2]。引起钻井摩擦阻力的原因有很多：钻井过程中，井的角度的改变，增加了井壁与设备的压力，从而摩擦阻力增大；当液柱压力与地层的压力相差很大时，就会引起卡钻现象；清理过程的不当，就会使井壁和井研处留有杂质，从而增大钻井的难度；如果钻井的周围压力不同，就会使井眼形状发生变化，从而增大阻力。

钻井泥浆是减少钻井阻力的有效手段，对钻井工作的正常进行有着不可替代的作用。下面将提出一些有效提高钻井泥浆技术的有效措施。

1 提高钻井泥浆润滑性的措施

钻井泥浆的润滑性是减少钻井摩擦阻力的途径之一。改善方法有以下几种方法。

1.1 通过润滑材料的性能来提高钻井泥浆的润滑度

钻井泥浆的润滑性也是随着润滑材料使用的不同而不同的，通过提高润滑材料的种类和性能，来提高钻井泥浆的润滑度，从而降低钻井过程中的摩擦阻力，主要有以下几种润滑材料：极压润滑剂、聚合醇类水基润滑剂、石墨、滚动塑料球等[1]。极压润滑剂是在工作过程中，将钻柱和管壁之间的摩擦力降低，从而降低两者之间相对运动过程中的摩擦阻力；聚合醇类水基润滑剂，在较低温度下可以凝固，表现出一些油类物质的特征，粘着在相对运动的表面上，从而增加两者之间的润滑度，降低了相对运动的阻力；润滑是石墨的特性，可以采用将石墨附着在钻杆和井壁上，以降低两者相对运动的摩擦阻力；滚动小球的增加，有利于钻杆的滑动，将相对摩擦变成滚动摩擦[3]。

1.2 提高极压润滑剂的浓度

根据本人的工作经验，可以得到，润滑剂的浓度如果不到位，摩擦阻力是不可能降到理想程度的。通过实验可以验证，当润滑剂的浓度提高2%时，钻井泥浆的润滑系数会降低，而将润滑剂的浓度在这基础上再提高2%，钻井泥浆的润滑度变化相对之前减小，如果再将浓度提高2%，钻井泥浆的润滑度变化不大，这说明，相应增大润滑剂的浓度可以有效提高钻井泥浆的性能[4]。

1.3 改善钻井泥浆润滑性能的其他措施

钻井泥浆的润滑度可以根据不同使用情景，采取相应的措施。在相对摩擦阻力较大的工作段，可以采取将钻井泥浆的浓度增加，以提高润滑度，因为钻井泥浆在温度和压力不稳定的情况下，极易凝聚[5]。如果摩擦阻力相对提高，可以再相应的提高钻井泥浆的浓度，以适应当前的工作条件，因为在真正工作过程中，钻井泥浆的消耗速度是非常大的。为保证钻井作业的正常进行，应随时监测钻井泥浆工作的润滑性能，当润滑性能变化时，随时财务有效措施，以保证钻井工作的有效进行，例如补充钻井泥浆，再严重的情况，需要降低其中的固体物质，然后再增加泥浆的量。

2 提高钻井泥浆的防卡能力的措施

钻井泥浆的防卡能力是减少钻井泥浆压差的几率和粘卡阻力的有效措施。钻井阻力是由于地表压力和井下压力不同，从而引起的附着力和粘着力，可以增加相对运动装备表面的润滑力等措施来提高钻井泥浆的防卡能力，从而降低钻卡阻力。

2.1 利用润滑剂提高润滑性能

泥饼表面的润滑程度与润滑剂的性能有关系。当泥饼表面的润滑性能降低时，可以采取增加润滑剂浓度的方法，来提高泥饼表面的润滑能力，以提高润滑泥浆的防卡能力。

2.2 提高钻井泥浆的滤失性能

泥饼的密度大小与井筒内外的压力有密切关系，这也将大大影响了压力差额。泥饼的比偶读变薄，那么泥饼与钻柱的接触面积减小，这将就会降低相对运动阻力，减少泥饼事故发生后，钻井工作的影响。所以，在钻井作业过程中，应提高对泥饼黏附系数的重视程度。

3 降低岩屑床摩擦阻力的措施

在钻井作业过程中，岩屑床的形成是不可避免的，这是因为平时对钻井的清洗不当形成的，这种现象的发生将会增加钻井过程的阻力，还可能导致钻井液的流通渠道变小、钻井液流失等问题。洗井成效降低已是目前普遍存在的问题，会增加卡钻事故的概率。

3.1 合理调整钻井泥浆的流型和排量

合理的调整钻井泥浆的流型和排量是降低岩屑床摩擦阻力的有效措施，其中会涉及很多泥浆性能研究问题。而钻井液的流型、密度和尺寸都会影响岩屑床的运动。当钻井泥浆的流型发生不当变化时，井的角度也会随着变化，从而导致紊流，趋势越来越严重，当泥浆的流速越来越高时，岩屑的运动也愈发猛烈。

3.2 提高钻井泥浆的流变性能

提高钻井泥浆的留边性能，有利于改善井眼的清洗效果。大位移井钻井的过程中，在低速率下，钻井泥浆的浓度越高，岩屑的沉淀现象发生的几率越小，这样就会加大井的清洗效果。有效的提高钻井泥浆的流变性能，可以保证泥浆的粘度，从而降低岩屑的垂沉度。

[1]钱孟海,董强,朱仁发.废弃钻井泥浆处理工艺研究[J].安徽化工,2009年05期.

[2]刘宇程,吴冕,陈明燕.钻井废泥浆固化处理技术研究进展及展望[J].环境科学与技术,2010年S1期.

[3]宋雪飞,陈振国,徐润,,贺文.钻井废弃泥浆作为注浆材料试验研究[J].建井技术,2011年Z1期.

[4]钱孟海,董强,朱仁发.废弃钻井泥浆处理工艺研究[J].安徽化工,2009年05期.

[5]董纪伟.关于石油钻井泥浆的配置与应用的若干思考[J].化工管理,2014年4月(6).