江汉石油工程：油基变水基，节能又降耗
2019/7/16
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来源：[互联网]
[中国石化新闻网2019-07-15]中国石化新闻网讯让水具有油的性质，发挥油的功效？听起来像是不可能的事情。
7月14日，涪陵页岩气田焦页18-10HF井，江汉石油工程钻井一公司创新研制的高性能水基钻井液体系，在涪陵工区首次成功应用，完成长达1378米的水平段施工，在绿色钻探的道路上迈出了重要一步。
用水基钻井液替代传统的油基钻井液，江汉石油工程钻井一公司已经进行了5年的艰难探索。
为油找“替身”
西南地区多雨，在这里打井的钻井人尤其怕下雨。
“除了塌方、泥石流等自然灾害，井场存放的油基泥浆药品也是我们关注的重点。”钻井一公司50805JH钻井队队长刘阳说，除了做好遮盖防护，他们还要加密巡检，以免因药品泄露造成环境污染事故。
泥浆即钻井液，被称作钻井的“血液”，在国内页岩气勘探中，钻井施工三开水平段使用油基泥浆，已经是行业惯例。“水平段岩层非常脆弱，对钻井液的封堵和润滑性能要求很高，油基泥浆恰恰具有这两方面的特性。”钻井一公司副总工程师周超群说，涪陵页岩气田打井500多口，均是采用这一做法。
油基泥浆在带来施工便利的同时，同样带来诸多挑战，其基础配方是柴油，无法进行生物降解，所以施工过程中要严防泥浆落地，环保压力很大。
不仅如此，油基泥浆作为危化品，后期处理也很麻烦，一口井一般会产生约400吨油基钻屑，而且随着涪陵二期产建的推进，超深井超长水平段井越来越多，每口井的油基钻屑处理量会进一步增大。涪陵工区目前已经建成了2个油基钻屑处理厂。
绿水青山就是金山银山。“为保护生态环境，我们从2014年底开始了新的泥浆体系研究。”江汉石油工程公司首席专家游云武表示，四川盆地是我国页岩气勘探开发的主战场，要彻底解决这一环保难题，必须找到油基钻井液的替代品。
水的“变形计”
在钻井一公司钻井液创新工作室里，上百个药剂瓶一字排开。技术人员赵素娟从中选出一种，小心地取样、称重、记录，然后开始调配。
2015年初，由钻井一公司专家和技术人员组成的攻关小组，经过调研和论证，确定了高性能水基钻井液的研发思路。
在2000多米深的井下，压力会达到25兆帕以上，温度100—150摄氏度，让水具备油的润滑特性，帮助钻具在井下快速前进，绝非说说那么简单。
“首先要解决水基泥浆润滑、封堵等关键问题，这就需要找到合适的处理剂和最佳配比。”赵素娟说，几十种处理剂，每一种又有多个类别，哪怕是一毫克的差别都会使性能产生变化。这就如同26个英文字母，可以组合成无数个单词，要找到最合适的那个，难度之大可想而知。
在经历了上千次试验之后，技术人员终于找到高效润滑剂和减磨剂这对好搭档，在160度的高温下，润滑系数降低率达到86.66%。
页岩层内存在细小的裂缝，钻井时又会产生新的孔隙，“封堵剂里的粒径越小，对微裂缝的封堵效果就越好。”该公司钻井液高级技师陈长元表示，直到去年初，他们才找到一种合适的纳米级封堵剂，“它只有一根头发丝的万分之一大小，在钻头破岩时就能迅速进行封堵，严丝合缝。”
经过不懈努力，去年7月，钻井一公司终于研制出2.0g/cm3的高密度水基钻井液，去年10月份在中石油阳105H1-2井中成功应用，在固相含量超过50%的情况下，仍然能像牛奶般自如流动，而且经过测试，抗高温、无毒、环保，能够满足长水平段页岩地层钻井需求，为下一步完善推广奠定了坚实基础。
绿色钻探“利器”
涪陵气田地质结构复杂，今年6月，焦页18-10HF井被确定为气田首个应用水基钻井液的试验点。
该井是一口大三维井，井眼轨迹复杂。水平段位于五峰组，可钻性、稳定性差，与实验室制成的小样不同，现场泥浆配比动辄几十吨至上百吨，水基钻井液作为一次全新尝试，能取得成功吗？
“光是方案论证会，我们就开了7次。”在现场驻井的公司钻井液专家刘浩冰说，他们针对涪陵地质结构特点，在原有的基础上进行改良和完善，研制出配套的高性能水基钻井液JHGWY-1体系，具有强抑制、强封堵、强润滑、低失水的特点。
该井6月14日开钻，技术人员全程驻井，每打一米，都要记录摩阻、扭矩、钻时、岩屑数据，然后传回江汉的工作室同步分析。陈长元说，这样的数据累计超过上万个。
施工过程中，曾三次遭遇雷电暴雨导致停电，钻具在地下静置十几个小时，凭借水基钻井液良好的性能，始终保持了井壁稳定。7月4日凌晨5:30，焦页18-10HF井仅用时19.98天，顺利完成三开施工任务，水平段机械钻速同比提高28%。
对于水基泥浆带来的好处，钻井施工人员无疑拥有发言权。“以前使用油基钻井液，沉砂含油，掏罐要用铁锹铲，一个星期才能掏完。”刘阳说，“现在用水基钻井液，沉砂可以直接用水冲，一天就完成了。”
绿色能源绿色开发。“该井的成功钻探，进一步证明了高性能水基钻井液在页岩气水平井施工中具有广阔的应用前景，对实现绿色钻探具有重要意义。”游云武说。