高密度钻井液易粘卡原因分析及改进措施

摘 要：针对高密度钻井液易粘卡的问题，本次研究通过实验的方式，首先对易粘卡问题出现的原因进行深入分析，在此基础上，提出该种问题的改进措施，为保障高密度钻井液的使用性能奠定基础。研究表明：随着钻井液密度的逐渐增加，钻井液在使用的过程中出现粘卡问题的概率越大，重晶石因素、膨胀土因素、磺化沥青因素、润滑剂因素以及固相颗粒因素等是影响高密度钻井液易粘卡问题的五大因素，因此，相关工作人员需要从控制重晶石添加量、改善膨胀土性能、添加降滤失剂、润滑剂优选以及降低固相颗粒尺寸等五方面出发，分别采取多项有效措施，全面防止出现粘卡问题。

關键词：高密度钻井液;粘卡;原因分析;膨胀土;改进措施

随着油田勘探开发的持续进行，我国大量的油田中注水区块的数量在不断增加，高密度的钻井液也投入了使用，进而使得油田在钻井作业的过程中非常容易出现粘卡问题。在粘卡问题出现以后，会使得钻井作业的效率受到严重的影响，同时，还会引发其他类型的风险问题，这对于油田的安全高效生产十分不利[1]。针对此问题，本次研究对高密度钻井液的使用情况进行了大量的调研，通过进行实验的方式，对影响高密度钻井液粘卡问题的因素进行全面分析，并提出了相关的改进措施，为保障油田的钻井作业安全和效率奠定基础。

1 高密度钻井液易粘卡原因分析

对于钻井液而言，在使用的过程中润滑性能主要受到两方面因素的影响，分别是滤饼的润滑性能以及钻井液自身的润滑性能，一般情况下，滤饼的润滑性能主要可以通过使用粘滞测定仪进行测定，该种仪器主要是通过对泥饼摩擦角的正切值进行全面的评价，进而得到滤饼的润滑信息。对于钻井液的润滑性能而言，主要可以通过使用压力润滑仪的方式对其进行评价，这是一种适用于大斜度井以及水平井中钻井液评价的高精度仪器，在使用的过程中数据的重复性相对较好，且测定的数值范围较广[2]。在本次研究中，为了对钻井液易粘卡问题进行全面的研究，使用粘滞测定仪以及压力润滑仪对钻井液进行全面的评价。

1.1 重晶石因素

在钻井液使用的过程中，会加入一定量的重晶石，当重晶石的添加量相对较多时，钻井液的摩擦系数就会受到严重的影响。一般情况下，当钻井液的密度超过1.6m/cm3时，其润滑系数就会严重降低，而钻井液的润滑系数会对钻井液的使用性能产生严重的影响，由此可见，重晶石的添加量最终会影响钻井液的使用性能。通过进行实验室实验发现，当钻井液的密度介于1.50m/cm3-1.6m/cm3之间时，出现粘卡问题的概率相对较大。

1.2 膨胀土因素

膨胀土属于高密度钻井液中最常见的一种处理剂，在加入膨胀土以后，钻井液的滤失能力可以得到一定的降低，同时，泥饼的性能也可以得到全面的改善，膨胀土的添加对于提高钻井液的性能十分关键，但是如果膨胀土的添加量相对较多，也会引发严重的粘卡问题，通过实验发现，随着膨胀土的逐渐增加，钻井液的润滑系数会逐渐增加，这主要是因为膨胀土会在钻井液中迅速分散，进而使得钻井液中固体的含量逐渐增加，固体的表面积逐渐增大，钻井液中的含水量降低，固体颗粒之间的摩擦力也会逐渐增加，进而使得钻井液在使用的过程中非常容易出现粘卡问题[3]。

1.3 磺化沥青因素

对于钻井液而言，在添加一定量的磺化沥青以后，可以使得泥饼的性能得到改善，进而使得钻具与井壁之间的摩擦力可以得到一定的降低，一般情况下，对于高密度的钻井液而言，在加入0.5%的磺化沥青以后，就可以满足钻井作业的基本需求，当磺化沥青的添加量逐渐增加时，泥饼的粘滞系数会受到严重的影响，进而使得钻井液的使用性能下降，最终会引发严重的粘卡问题，在另一方面，在添加磺化沥青以后，还需要对钻井液中降滤失剂的添加量进行严格的控制，防止两者共同影响钻井液的性能。

1.4 润滑剂因素

对于高密度的钻井液而言，其含有的润滑剂主要可以分为两种类型，分别是石墨类型的润滑剂以及液体形式的润滑剂，两种类型润滑剂的添加量都需要进行严格的控制，当两者的添加量相对较大时，泥饼的粘滞系数就会受到严重的影响，通过对两种类型的润滑剂进行对比后发现，液体形式的润滑剂性能要好于石墨类型的润滑剂，石墨类型的润滑剂会对泥饼的粘滞系数产生严重的影响，在泥饼粘滞系数受到影响的前提下，钻井液在使用的过程中就非常容易引发粘卡问题。

1.5 固相颗粒因素

固相颗粒的直径会对钻井液的性能产生严重的影响，最终引发粘卡问题，出现该种问题的原因主要可以分为两个方面，首先，当颗粒的直径相对较大时，泥饼的滤失能力就会严重降低，进而使得钻具与井壁的摩擦力受到严重的影响;其次，当固体颗粒的直径增加时，泥饼的润滑性会受到严重的影响，最终影响钻井液的使用性能，由此可见，为了防止钻井液在使用的过程中出现粘卡问题，还需要对固体颗粒进行严格的控制。

2 高密度钻井液改进措施

2.1 控制重晶石添加量

针对重晶石对钻井液性能产生影响的问题，首先需要对重晶石的添加量进行严格的控制，事实上，加入一定量的重晶石确实可以改变钻井液的性能，在对钻井液进行调配的过程中，工作人员可以通过实验室实验的方式，对重晶石的最佳添加量进行合理的测定，在确定重晶石的最佳添加量以后，在进行钻井液调配的过程中，工作人员需要严格执行添加量的控制要求。

2.2 改善膨胀土性能

为了全面防止出现钻井液粘卡问题，工作人员需要尽可能的改善膨胀土的性能，在这一方面，工作人员首先需要对膨胀土的添加量进行合理的评定，确保膨胀土的添加量处于最合理的数值，同时，研究人员需要尽可能的提高膨胀土的润滑性能，防止膨胀土的润滑性能对钻井液的润滑性能产生影响。通过进行实验发现，对于密度为1.6m/cm3的高密度钻井液而言，当膨胀土的添加量为3%时，钻井液在使用的过程中基本不会出现粘卡问题。

2.3 添加降滤失剂

针对磺化沥青会对钻井液性能产生影响的问题，在进行钻井液调配的过程中需要加入一定量的降滤失剂，降滤失剂的主要作用是对泥饼的粘滞系数进行改善，全面提高泥饼的润滑性能，进而使得钻井液的使用性能也可以得到一定的改善，但是，降滤失剂的添加量也需要进行严格的控制，使得降滤失剂与磺化沥青之间的添加量相匹配。

2.4 润滑剂优选

通过实验后发现，液体形式的润滑剂在使用过程中产生的效果好于石墨类型的润滑剂，但是该种类型润滑剂会对泥饼的粘滞系数产生严重的影响，因此，在进行钻井液调配的过程中，工作人员需要对两种类型润滑剂的含量进行严格的控制，同时，需要对两种类型的润滑剂进行合理的优选，尽可能使用高性能的润滑剂，进而使得钻井液的润滑性能可以得到提升，同时不会对泥饼的粘滞系数产生影响。

2.5 降低固相颗粒尺寸

针对固体颗粒直径会对钻井液的使用性能产生影响的问题，在进行钻井液调配的过程中，首先需要尽可能的降低固体颗粒的尺寸，如果固体颗粒的尺寸相对较大，则工作人员首先需要对固体颗粒进行严格的处理，只有在固体颗粒的尺寸满足要求的前提下，才能将其加入到钻井液之中，以此防止固体颗粒的存在对钻井液的性能产生影响。

3 结论

通过本次研究可以发现，在高密度钻井液使用的过程中，非常容易出现粘卡问题，粘卡问题的出现会对钻井效率和钻井安全产生严重的影响，因此，防止出现钻井粘卡问题十分关键，重晶石因素、膨胀土因素、磺化沥青因素、润滑剂因素以及固相颗粒因素等都会对钻井液的粘卡问题产生严重的影响，因此，工作人员需要采取控制重晶石添加量、改善膨胀土性能、添加降滤失剂、润滑剂优选以及降低固相颗粒尺寸五种措施，全面防止出现钻井粘卡问题。

参考文献：

[1]蒲吉玲.使用高密度钻井液防卡技术探讨[J].西部探矿工程，2013，25（01）：71-73.

[2]马勤，陈源，李常勇，等.台吉深1井高密度钻井液技术[J].化工管理，2014（35）：123.

[3]蒲吉玲.使用高密度钻井液防卡技术探讨[J].西部探矿工程，2013，25（01）：71-73.

作者簡介：

许予彬（1981- ），男，江苏宜兴人，钻井液技师，从事钻井液技术服务工作。