海洋深水钻井液研究进展石工5班四组张雪薇

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1、海洋深水钻井液研究进展石工11-5班4组张雪薇近年来，世界各国掀起了海洋深水石油天然气勘探开发的高潮。海洋深水钻井是深水油气资源勘探和开发的必要手段，由于深水海洋环境和地质情况特殊，存在低温、浅水流、浅层气及气体水合物、低破裂压力梯度和不稳定地层等问题，这给深水钻井作业带来诸多困难。海洋深水钻井液技术是深水钻井的关键技术之一，上述问题大多与其密切相关。因此，在钻井设计阶段应针对海洋深水特殊环境，选择合适的钻井液体系以避免或减少钻井事故的发生，保证深水钻井作业的顺利进行。一、深海钻井的定义及一般要求深水钻井一般指在海上作业中水深

2、超过900m的钻井，水深大于1500m时为超深水钻井。近年来随着海洋石油储量开采比例的不断增加，海洋石油勘探逐步向深水区域发展。然而，深水钻井所涉及的钻井环境温度低、钻井液用量大、海底页岩稳定性、井眼清洗、浅水流动、浅层天然气及形成的气体水合物等问题，给钻井、完井带来严峻的挑战。世界上许多国家都开始了对深水钻井技术方面的研究，并在一些地区应用取得了成功。海洋深水钻井对钻井液体系的具体要求如下:1.能够有效地抑制气体水合物的产生;在大直径井眼中具有良好的悬浮和清除钻屑能力;2.具有较强的抑制性，能有效稳定弱胶结地层;1.在低温下

3、具有良好的流变特性;4.具有良好的润滑性;5.具有较低的当量循环密度(ECD);6.防泥包效果好,可有效提高机械钻速(ROP)。二、深水钻井带来的主要问题以及解决办法与浅海区域相比，深海钻井液技术主要面临以下问题：海底页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层天然气与形成的气体水合物、低温下钻井液的流变性、地层破裂压力窗口窄，这些问题给钻井工作带来了诸多困难，同时对钻井液技术了更高的要求：在保证钻井安全的前提下，兼顾钻井成本和环境效益。1.海底页岩的稳定性。在深水区中，由于地质作用导致胶结性较差，易于膨胀、分散，导致过量的

4、固相或细颗粒分散在钻井液中。针对海底页岩稳定性问题，采取了加入一定量的页岩稳定剂的措施，如在挪威的深水钻井钻井液中主要加入无机盐(NaC1、CaCl2)和具有浊点的聚合醇，以达到增强页岩稳定性的目的。2.钻井液用量大。因为海洋钻井需要采用隔水管，加上平台钻井液系统，所以钻井液需用量比其他同样深度但钻井条件不同井大得多。了减少钻井液的用量，采取以下措施：钻井中为了避免复杂情况的发生，一般多下几层套管，因此所需的井眼直径也相应增大。深水钻井时应配备3台高频振动筛，以及大流量的除砂器和除泥器等固控设备；在非加重的钻井液中，固相的有效

5、清除率应大于75%，将钻井液中的钻屑含量控制在适当的范围内，可节省大量的钻井液费用。2.井眼清洗。深水钻井时，由于开孔直径、套管和隔水管的直径都比较大，如果钻井液流速不足就难以达到清洗井眼的目的。因此，对钻井液清洗井眼的能力提出高要求，一般采用稠浆清洗、稀浆清洗、联合清洗、增加低剪切速率粘度，以及有规律地短程起下钻等方法，均有助于钻井过程中钻屑的清除。据资料显示，使用与钻井过程中钻井液粘度不同的钻井液清除钻屑效果明显，比如使用稀浆钻进，稠浆清洗钻屑。3.浅层气与气体水合物。深水钻井作业中，气体水合物的形成不仅是一个经济问题，更

6、是一个安全问题。气体水合物类似于冰的结构，主要由气体分子和水分子组成，一旦形成气体水合物，就会等，堵塞气管、导管、隔水管和海底防喷器从而造成严重的事故。为了防止深水钻井作业中形成气体水合物，目前国外通用的方法是在钻井作业过程中使用高盐钻井液，这种体系一般可以使形成气体水合物的温度比使用淡水钻井液低13.9～15.6℃。为了进一步降低形成天然气水合物的可能性，也可以在钻井液中加入一定量的醇类，使形成气体水合物的温度再降低5.6～8.3℃。通过这些措施，可以使形成气体水合物的温度总共降低19.5～23.9℃(一定压力条件下）。4.

7、温度过低。随着水的深度加大，钻井环境的温度也越来越低，给钻井和采油作业带来很多问题。如在低温下，钻井液的粘度和切力大幅度上升，而且会出现显著的胶凝现象，增加形成天然气水合物的可能性。目前主要是采用在管汇外加有绝缘层的方法，这样可以在停止生产期间保持设备的温度，防止因温度降低而形成水合物。2.地层孔隙压力和破裂压力之间“窗口”狭窄。深水区域上覆岩层相当一部分由海水替代，因此上覆岩层压力与陆地上相比偏低，由于地层具有较低的破裂压力而空隙压力没有很大的变化，这就使孔隙压力与破裂压力之间的差变得非常小。对于相同沉积厚度的地层来说，随着

8、水深的增加，地层的破裂压力梯度在降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄，深海钻井尤其是表层地层容易出现井漏等井下复杂情况。7.海洋环保问题。由于海洋环保法要求苛刻，深水钻井液必须具备良好的环保性能，即低毒性和良好的生物降解性。三、现今海洋深水钻井常用钻井液体系