鉆井液固控設(shè)備在地下鉆井作業(yè)中的應(yīng)用

　　地下鉆井作業(yè)的惡劣環(huán)境促使鉆井液的研究和開(kāi)發(fā)得到了很大進(jìn)步，使用鉆井液要求能夠在鉆井過(guò)程中完成以下多項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)：懸浮、壓力控制、巖層穩(wěn)定性、浮力、潤(rùn)滑和冷卻，鉆井液作為昂貴的材料，需要節(jié)約使用，并盡可能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，這就需要通過(guò)使用固控設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先來(lái)看下地下鉆井作業(yè)鉆井液的作用有哪些。

　　沿鉆桿向下或從鉆孔中向上流動(dòng)的鉆井液有時(shí)會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。出現(xiàn)這種情況只能有兩種原因：一是出現(xiàn)了故障，二是在更換鉆頭時(shí)將鉆桿提出了鉆孔。鉆探停止時(shí)，懸浮在鉆井液中的鉆屑就會(huì)沉入鉆孔的底部，將鉆孔堵塞。鉆井液被設(shè)計(jì)為具有一種非常有趣的特性，而該特性可以解決這一問(wèn)題。鉆井液的稠度(或粘度)隨鉆井液流速降低而增加。鉆井液停止流動(dòng)后，就會(huì)形成一種粘稠的凝膠體，這種凝膠體可使巖石鉆屑懸浮在其中，從而防止它們沉入鉆孔底部。而當(dāng)鉆井液又開(kāi)始流動(dòng)后，它就會(huì)越變?cè)较”?，恢?fù)到其以前稀薄的鉆井液形態(tài)。　　我們經(jīng)?？吹竭^(guò)石油從鉆井臺(tái)中噴入高空，石油工人為之而喜悅的畫(huà)面。實(shí)際上，這就是我們所說(shuō)的井噴事故，并不值得慶祝。鉆井液被設(shè)計(jì)為可以抵消巖層中流體的自然壓力，從而防止發(fā)生此類(lèi)事故。壓力間必須達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶?，即鉆井液對(duì)鉆孔壁的壓力應(yīng)足以抵消巖層和石油或天然氣施加的壓力，但這種壓力又不能太大，否則會(huì)對(duì)油井造成破壞。如果鉆井液的重量太大，可能會(huì)使巖石破裂，鉆井液也會(huì)因此而流失入地下。

　　鉆井過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段是鉆穿不含石油的巖層，目標(biāo)是盡快鉆穿不含油巖層，到達(dá)含油巖層，即儲(chǔ)集層。此時(shí)的重點(diǎn)是要保持鉆孔中裸露巖層的穩(wěn)定，同時(shí)還要避免鉆井液流失。而如果保持鉆井液壓力高于巖層孔隙流體壓力，鉆井液就會(huì)出現(xiàn)向巖層的透水巖石中滲入的自然趨勢(shì)。在鉆井液中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，就能防止發(fā)生這種情況。

　　一座油井可能深達(dá)數(shù)千英尺或數(shù)千米。而一根如此長(zhǎng)的鋼鉆桿將重達(dá)數(shù)噸。如果將鉆桿浸入鉆井液，就會(huì)產(chǎn)生浮力作用，降低鉆桿重量，并會(huì)減小對(duì)鉆探機(jī)械裝置的壓力。

　　金屬鉆入巖石時(shí)，會(huì)因摩擦生熱。鉆井液可潤(rùn)滑和冷卻鉆頭，使鉆探平穩(wěn)進(jìn)行，同時(shí)延長(zhǎng)鉆頭的壽命。對(duì)延伸區(qū)域或水平油井而言，潤(rùn)滑可能尤為重要，因?yàn)樵谶@些地方，鉆桿、鉆頭和巖石表面間的摩擦必須保持在最低水平。

　　鉆井液可能會(huì)以其它方式與周?chē)膸r石相互作用。例如，如果巖石含鹽量很高，水就會(huì)溶解其中的鹽分，從而使鉆孔壁變得不穩(wěn)定。在這種情況下，使用油基鉆井液效果會(huì)更好。粘土含量高的巖層也容易被水沖刷掉。對(duì)這類(lèi)巖層需使用抑止性的鉆井液，以保持井眼穩(wěn)定并防止井眼擴(kuò)大或被沖蝕。隨著鉆探不斷深入，井眼被用鋼套管保護(hù)起來(lái)，鋼套管用水泥加固，這樣既保持了井眼的穩(wěn)定性，又為到達(dá)儲(chǔ)集層后開(kāi)采的石油提供了通往地表的通道。到達(dá)儲(chǔ)集層后，必須改變鉆井液的成分，以避免阻塞巖石孔隙。保持巖石孔隙不被阻塞可使石油更順暢地流入鉆孔，然后上流至地表。

　　鉆井液的壓力隨其濃度的變化而變化。在鉆井液中添加增重劑可以提高其濃度，進(jìn)而增大它對(duì)鉆孔壁的壓力?？烧{(diào)整鉆井液的濃度以滿(mǎn)足油井中的環(huán)境要求。

　　鉆井液中所含的固相顆粒可以通過(guò)鉆井液固控設(shè)備來(lái)加以控制，從而控制鉆井液濃度，滿(mǎn)足地下鉆井作業(yè)要求。