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摘要：介绍了胜利油田海上钻井液技术的形成和发展过程，重点介绍了目前使用的低固相不分散聚合物海水钻井液的特点及现场施工工艺。
关键词：海上钻井 聚合物钻井液 水基钻井液 低固相钻井液 胜利油田
胜利石油管理局海洋钻井公司在钻井实践中，形成了一套比较完善的海水钻井液技术。但是从发展的角度来看，仍需要更新观念，拓宽思路，研究和发展 新型 的海水钻井液工程技术。
一、海上钻井液技术的形成与发展
经过海洋钻井公司科技人员20年来的不断探索与实践，胜利油田海上钻井液技术取得了长足的发展，经历了自然海水钻井液技术、淡水钻井液技术和低固相不分散聚合物海水钻井液技术三个发展阶段。
自然海水钻井液技术
1978～1985年，胜利油田海上钻井液技术处于经验阶段，凭借在陆地钻井的经验和技术来维护处理海上钻井液。这期间所钻的15口井多是井深2500m以浅的直井，此时使用的海水钻井液，仍沿用陆地淡水钻井液体系中使用的处理剂，未能形成适合海洋钻井特点的钻井液体系，导致钻进过程中井下情况较复杂，也未发现有工业开采价值的海上油气田。
淡水钻井液技术
1985～1992年是胜利油田海上钻井液技术的发展阶段。针对当时的测井技术条件和地质录井对钻井液的要求，推广应用了两套淡水钻井液体系（SLD-1型和JFF型钻井液），其主要处理剂为高分子聚合物80A51、水解聚丙烯腈钠盐HPAN和聚腐复合钻井粉JHF。至1988年，胜利油田海上钻井平台应用该钻井液体系共钻井14口，实现了钻井液的低固相不分散，满足了喷射钻井的需要。在井壁稳定技术上，与石油大学联合研制成功了抗温、抗盐、无毒无害的MHP无荧光防塌剂，使淡水钻井液体系满足了井壁稳定、地质录井和油气层保护的要求，先后发现了垦东及埕岛油气田。
低固相不分散聚合物海水钻井液技术
近10年是胜利油田海上钻井液技术的成熟阶段。由于钻井平台的增多和埕岛油田的大规模勘探与开发，用船运淡水来配制淡水钻井液体系不仅钻井成本高、而且受气象的影响较大，已远远满足不了市场的需要，严重制约了海上生产规模的扩大。于是，研究一种既能满足现代海洋钻井的要求，又能较好地保护油气层、减少钻井液对环境污染的海水钻井液体系已势在必行。早在1990年，胜利五号平台在钻埕北26井时进行了先导性试验，并初步形成了适合海洋钻井的海水钻井液体系，但未真正实现不分散和低固相。随着固相控制技术的不断提高，强碱性、分散性处理剂逐步被淘汰，到1992年形成了以PAC141、KPHP为主剂的低固相不分散聚合物海水钻井液体系。同时，随着测井技术的发展，解决了不同地层和不同水型钻井液测井曲线的解释问题，为进一步完善海水钻井液体系解决了关键问题。
二、低固相不分散聚合物海水钻井液的特点
根据渤海浅海海域的地层特点（钻井过程中易发生钻井液漏失），在室内试验的基础上，胜利油田海洋钻井公司有针对性地选择了两套低固相不分散聚合物海水钻井液体系，分别用于馆陶组以上地层和东营组以下地层：
1#海水+6%～8%HZPF+0.2%～5%PAC141+0.2%～0.5%KPHP+0.05%～0.1%XC+0.5%～1.0%SR-1+2%～3%QS-2+2%～4%RHN-715+0.5%～1.0%HZN-102。
2#海水+6%～8%HZPF+0.5%～1.0%PAC141+0.5%～1.0%KPHP+0.1%～0.3%XC+1.0%～2.0%SR-1+1.0%～3.0%SMP+1.0%～3.0%MHP+3%～5%RHN-715+0.5%～1.0%HZN-102。
防污染
低固相不分散聚合物海水钻井液体系使用的连续相是井位附近的天然海水，在很大程度上保持了海水原有的成份，体系的碱性与海水相当（海水的pH值为7.5～8.4，该钻井液pH值为8.0～8.5），液体润滑剂采用毒性极低的白油类，使用的聚合物与海水有较好的溶解性，且本身无毒、无害、无荧光、无污染，满足了海洋环保的要求。
防粘卡
随着定向井井斜的增大，钻具自重作用于井壁的侧压力也大，极易造成粘附卡钻。而滤饼粘附卡钻是最容易发生、危害最严重的卡钻事故，而这又与钻井液性能密切相关。因此有必要从下述几个方面来提高钻井液防粘卡能力。
（1）降低滤饼摩擦阻力系数μ。从公式F=RθL（P液-P地层）μ可知，压差卡钻的摩阻力F与摩阻系数μ成正比，降低μ是防粘卡的重要途径。由于海洋环保的要求，胜利油田海洋钻井目前使用的几种液体润滑剂（如RHN-715、RH525、RH8501等）都是用白油人工合成的。其在钻井液中加量达2%时，便可将钻井液静摩阻降低40%，动摩阻降低60%。在钻井后期或起钻电测和下套管前，加入固体润滑剂HZN-102（0.5%～1.0%），可进一步降低滤饼摩阻系数，减少粘附力及扭矩，提高电测和下套管成功率。
（2）降低液柱与地层的正压差。从公式F=RθL（P液-P地层）μ可知，降低液柱与地层正压差可减轻钻具与地层的粘卡力。因此，只要能保证钻井液柱压力能平衡地层压力，尽可能地使用低密度、低固相和低含砂量钻井液，实现近平衡压力钻井，严禁使用“一脏二重”的钻井液钻进。
（3）严格控制滤失量及滤饼厚度。钻具与滤饼接触面积越大越易发生压差卡钻，而接触面积又与滤失量及滤饼厚度密切相关。胜利油田海上定向井粘卡事故多发生在沙层比较发育、钻井液滤失量大于8ml且滤饼厚而松散的井段，因此严格控制滤失量及滤饼厚度极为重要。实践证明，在大多数定向井的易卡井段，只要将滤失量控制在5ml以内，滤饼厚度小于1mm就会大大减少或避免粘附卡钻事故的发生。
3.提高完井电测成功率
（1）完钻后保持足够的排量，循环时间不少于两个循环周。 （2）加入生物聚合物提高钻井液的动切力。
（3）采取大幅度活动钻具、适时进行短程起下钻等措施，以破坏岩屑床及便于携带岩屑，解决井眼净化问题。
加入固、液体润滑剂以增强井壁的润滑性。
4.保护油层
油层保护与钻井速度密切相关。钻井速度慢，建井周期长，钻井液对油层浸泡时间长，油层保护就失去了意义。聚合物海水钻井液由于其本身具有较强的抑制性，可实现不分散低固相和近平衡压力钻井，加快了钻井速度，所以对保护油层是有利的。另外，从体系与保护油层的关系方面，聚合物海水钻井液体系也是极为有效的。主要体现在以下三方面。
（1）体系中聚合物加量大、浓度高，对地层粘土分散起到了有效的抑制作用，体系的酸碱值低，一般pH值<9。据有关文献报道，若钻井液pH值<9，粘土分散、膨胀速度低， pH值>9则速度急增。因此，聚合物海水钻井液减少了固相对油层的污染。
（2）体系的滤失量低。进入油层时，API滤失量一般<8ml，多数井都控制在5ml以内。并且滤液的矿化度较高，对油层中粘土有抑制膨胀作用，因此，聚合物海水钻井液减少了滤液对油层的污染。
（3）在油层中钻进，加入了可酸溶的屏蔽暂堵剂QS-2，有效地阻止了液、固相侵入油层。
三、应用效果
1.聚合物海水钻井液体系具有良好的控制地层造浆能力，而且性能稳定、维护简单，不用稀释剂，基本不排放钻井液。
2.该体系携岩能力强，井眼清洁，所钻定向井起下钻正常，复杂情况少。胜利油田近三年完成的143口井电测一次成功率均达88%以上，声幅测井一次成功率达到85%以上。其中完成的109口定向井无粘卡事故发生，钻井速度、建井周期均创历史最高水平。
3.采用降密度钻进和随钻堵漏技术解决古潜山裂缝型地层的漏失问题效果明显。
4.截至1999年，胜利油田海洋钻井公司用低固相不分散聚合物海水钻井液体系已累计钻井277口，总进尺548668m，其中完成定向井193口，进尺403296m。最大井深4365m，最大井底水平位移901.47m，最大井斜56°，最大造斜率30°/100m。特别是近三年来施工的143口井中有109口定向井，定向井进尺达191053m，在井的深度、斜度、井底水平位移均比历年高的情况下，井下复杂情况最少，无粘附卡钻事故发生，井身质量和固井质量合格率均为100%。
参考文献
[1]王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J].油气勘探与开发，2011，16（1）.
[2]张启根，陈馥，刘彝等. 国外高性能水基钻井液技术发展现状[J].钻井液与完井液，2007，24（3）.
关键词：海上钻井 聚合物钻井液 水基钻井液 低固相钻井液 胜利油田
胜利石油管理局海洋钻井公司在钻井实践中，形成了一套比较完善的海水钻井液技术。但是从发展的角度来看，仍需要更新观念，拓宽思路，研究和发展 新型 的海水钻井液工程技术。
一、海上钻井液技术的形成与发展
经过海洋钻井公司科技人员20年来的不断探索与实践，胜利油田海上钻井液技术取得了长足的发展，经历了自然海水钻井液技术、淡水钻井液技术和低固相不分散聚合物海水钻井液技术三个发展阶段。
自然海水钻井液技术
1978～1985年，胜利油田海上钻井液技术处于经验阶段，凭借在陆地钻井的经验和技术来维护处理海上钻井液。这期间所钻的15口井多是井深2500m以浅的直井，此时使用的海水钻井液，仍沿用陆地淡水钻井液体系中使用的处理剂，未能形成适合海洋钻井特点的钻井液体系，导致钻进过程中井下情况较复杂，也未发现有工业开采价值的海上油气田。
淡水钻井液技术
1985～1992年是胜利油田海上钻井液技术的发展阶段。针对当时的测井技术条件和地质录井对钻井液的要求，推广应用了两套淡水钻井液体系（SLD-1型和JFF型钻井液），其主要处理剂为高分子聚合物80A51、水解聚丙烯腈钠盐HPAN和聚腐复合钻井粉JHF。至1988年，胜利油田海上钻井平台应用该钻井液体系共钻井14口，实现了钻井液的低固相不分散，满足了喷射钻井的需要。在井壁稳定技术上，与石油大学联合研制成功了抗温、抗盐、无毒无害的MHP无荧光防塌剂，使淡水钻井液体系满足了井壁稳定、地质录井和油气层保护的要求，先后发现了垦东及埕岛油气田。
低固相不分散聚合物海水钻井液技术
近10年是胜利油田海上钻井液技术的成熟阶段。由于钻井平台的增多和埕岛油田的大规模勘探与开发，用船运淡水来配制淡水钻井液体系不仅钻井成本高、而且受气象的影响较大，已远远满足不了市场的需要，严重制约了海上生产规模的扩大。于是，研究一种既能满足现代海洋钻井的要求，又能较好地保护油气层、减少钻井液对环境污染的海水钻井液体系已势在必行。早在1990年，胜利五号平台在钻埕北26井时进行了先导性试验，并初步形成了适合海洋钻井的海水钻井液体系，但未真正实现不分散和低固相。随着固相控制技术的不断提高，强碱性、分散性处理剂逐步被淘汰，到1992年形成了以PAC141、KPHP为主剂的低固相不分散聚合物海水钻井液体系。同时，随着测井技术的发展，解决了不同地层和不同水型钻井液测井曲线的解释问题，为进一步完善海水钻井液体系解决了关键问题。
二、低固相不分散聚合物海水钻井液的特点
根据渤海浅海海域的地层特点（钻井过程中易发生钻井液漏失），在室内试验的基础上，胜利油田海洋钻井公司有针对性地选择了两套低固相不分散聚合物海水钻井液体系，分别用于馆陶组以上地层和东营组以下地层：
1#海水+6%～8%HZPF+0.2%～5%PAC141+0.2%～0.5%KPHP+0.05%～0.1%XC+0.5%～1.0%SR-1+2%～3%QS-2+2%～4%RHN-715+0.5%～1.0%HZN-102。
2#海水+6%～8%HZPF+0.5%～1.0%PAC141+0.5%～1.0%KPHP+0.1%～0.3%XC+1.0%～2.0%SR-1+1.0%～3.0%SMP+1.0%～3.0%MHP+3%～5%RHN-715+0.5%～1.0%HZN-102。
防污染
低固相不分散聚合物海水钻井液体系使用的连续相是井位附近的天然海水，在很大程度上保持了海水原有的成份，体系的碱性与海水相当（海水的pH值为7.5～8.4，该钻井液pH值为8.0～8.5），液体润滑剂采用毒性极低的白油类，使用的聚合物与海水有较好的溶解性，且本身无毒、无害、无荧光、无污染，满足了海洋环保的要求。
防粘卡
随着定向井井斜的增大，钻具自重作用于井壁的侧压力也大，极易造成粘附卡钻。而滤饼粘附卡钻是最容易发生、危害最严重的卡钻事故，而这又与钻井液性能密切相关。因此有必要从下述几个方面来提高钻井液防粘卡能力。
（1）降低滤饼摩擦阻力系数μ。从公式F=RθL（P液-P地层）μ可知，压差卡钻的摩阻力F与摩阻系数μ成正比，降低μ是防粘卡的重要途径。由于海洋环保的要求，胜利油田海洋钻井目前使用的几种液体润滑剂（如RHN-715、RH525、RH8501等）都是用白油人工合成的。其在钻井液中加量达2%时，便可将钻井液静摩阻降低40%，动摩阻降低60%。在钻井后期或起钻电测和下套管前，加入固体润滑剂HZN-102（0.5%～1.0%），可进一步降低滤饼摩阻系数，减少粘附力及扭矩，提高电测和下套管成功率。
（2）降低液柱与地层的正压差。从公式F=RθL（P液-P地层）μ可知，降低液柱与地层正压差可减轻钻具与地层的粘卡力。因此，只要能保证钻井液柱压力能平衡地层压力，尽可能地使用低密度、低固相和低含砂量钻井液，实现近平衡压力钻井，严禁使用“一脏二重”的钻井液钻进。
（3）严格控制滤失量及滤饼厚度。钻具与滤饼接触面积越大越易发生压差卡钻，而接触面积又与滤失量及滤饼厚度密切相关。胜利油田海上定向井粘卡事故多发生在沙层比较发育、钻井液滤失量大于8ml且滤饼厚而松散的井段，因此严格控制滤失量及滤饼厚度极为重要。实践证明，在大多数定向井的易卡井段，只要将滤失量控制在5ml以内，滤饼厚度小于1mm就会大大减少或避免粘附卡钻事故的发生。
3.提高完井电测成功率
（1）完钻后保持足够的排量，循环时间不少于两个循环周。 （2）加入生物聚合物提高钻井液的动切力。
（3）采取大幅度活动钻具、适时进行短程起下钻等措施，以破坏岩屑床及便于携带岩屑，解决井眼净化问题。
加入固、液体润滑剂以增强井壁的润滑性。
4.保护油层
油层保护与钻井速度密切相关。钻井速度慢，建井周期长，钻井液对油层浸泡时间长，油层保护就失去了意义。聚合物海水钻井液由于其本身具有较强的抑制性，可实现不分散低固相和近平衡压力钻井，加快了钻井速度，所以对保护油层是有利的。另外，从体系与保护油层的关系方面，聚合物海水钻井液体系也是极为有效的。主要体现在以下三方面。
（1）体系中聚合物加量大、浓度高，对地层粘土分散起到了有效的抑制作用，体系的酸碱值低，一般pH值<9。据有关文献报道，若钻井液pH值<9，粘土分散、膨胀速度低， pH值>9则速度急增。因此，聚合物海水钻井液减少了固相对油层的污染。
（2）体系的滤失量低。进入油层时，API滤失量一般<8ml，多数井都控制在5ml以内。并且滤液的矿化度较高，对油层中粘土有抑制膨胀作用，因此，聚合物海水钻井液减少了滤液对油层的污染。
（3）在油层中钻进，加入了可酸溶的屏蔽暂堵剂QS-2，有效地阻止了液、固相侵入油层。
三、应用效果
1.聚合物海水钻井液体系具有良好的控制地层造浆能力，而且性能稳定、维护简单，不用稀释剂，基本不排放钻井液。
2.该体系携岩能力强，井眼清洁，所钻定向井起下钻正常，复杂情况少。胜利油田近三年完成的143口井电测一次成功率均达88%以上，声幅测井一次成功率达到85%以上。其中完成的109口定向井无粘卡事故发生，钻井速度、建井周期均创历史最高水平。
3.采用降密度钻进和随钻堵漏技术解决古潜山裂缝型地层的漏失问题效果明显。
4.截至1999年，胜利油田海洋钻井公司用低固相不分散聚合物海水钻井液体系已累计钻井277口，总进尺548668m，其中完成定向井193口，进尺403296m。最大井深4365m，最大井底水平位移901.47m，最大井斜56°，最大造斜率30°/100m。特别是近三年来施工的143口井中有109口定向井，定向井进尺达191053m，在井的深度、斜度、井底水平位移均比历年高的情况下，井下复杂情况最少，无粘附卡钻事故发生，井身质量和固井质量合格率均为100%。
参考文献
[1]王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J].油气勘探与开发，2011，16（1）.
[2]张启根，陈馥，刘彝等. 国外高性能水基钻井液技术发展现状[J].钻井液与完井液，2007，24（3）.