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我国工程浆液发展概况

人气:171 评论:0 日期:2017-4-12 10:05:27 标签:全部

史料记载,公元前250年左右秦蜀郡太守李冰开凿盐井时,已经采用向井内注水的方法来排除岩屑,这就是钻井液的最初使用。一直到20世纪初,清水作为钻井液伴随着钻井作业经历了漫长的岁月。 


我国用泥浆作为钻井液始于1937年。在四川油矿勘探钻进巴1井时,使用井场附近田间的粘土,喷射水流使之分散成浆。当时对钻井液原材料的使用、配制及性能控制均很简单、粗糙。1941年~1942年,为了制止井喷,玉门油矿从用铁矿粉到用重晶石粉等,成功地配制了密度为1.80g/cm3的钻井液。与此同时,台湾油矿勘探处为了提高钻井液质量,寻找了当地出产的相思树皮和石榴树叶等作为原料,经煮煮浓缩后作为钻井液的稀释剂;利用海草煮液,加入苛性钠皮为藻酸钠,用来调整钻井液粘度。


40年代,甘肃油矿在矿场工程室内设立了“泥浆”试验室,这是我国第一个“泥浆”研究机构,由工程师黄先驯负责。黄先驯自行配制了一套“泥浆”研究设备——如天平、漏斗粘度计、“泥浆”检验仪器等,有关钻井液原料、性能都能试验。在1947年采用单宁酸钠处理钻井液成功以后,又在1948年试验成功糊化淀粉钻井液,经钻123号井时试用性能良好。


总体上看,我国解放前的钻井事业比较落后,在钻井液方面,只是从“黄泥加水”的自然泥浆发展为使用丹宁碱液等少量添加剂处理泥浆。泥浆性能测试仪器也十分简陋。


我国自解放后至60年代中期,是社会主义建设的开始时期,随着经济建设的大规模进行,钻井事业有了很大的发展,与之相应的钻井液技术也有了较大发展,发展的规律与世界发展规律相似。最初是钠基(淡水)为基础的细分散钻井液,在井浅、地层较简单的情况下,有它的优越性,可就地取材、成本低,密度可在较大幅度范围内调整,通过化学处理,其性能也能保持稳定。但钻遇复杂地层,如大段泥、页岩层,厚岩盐层,石膏层及其他可溶性盐类地层,这类钻井液抗污染能力差,粘度和切力急剧增加,滤失量增大,维持稳定性能比较困难。于是发展了石灰、石膏及氯化钙为絮凝剂的钙处理钻井液及盐水钻井液。由于它们具有抗钙侵,盐侵及粘土侵,流动性好和性能较稳定的优点,在我国得到了广泛的应用。这样,泥浆类型就由细分散泥浆发展到粗分散抑制泥浆。与此同时,我国开始研究深井泥浆,泥浆处理剂特别是有机处理剂出现了多种产品,如煤碱剂,野生植物制剂等。1962年前后,制成羧甲基纤维素(CMC),1965年后研制成铁铬木质素磺酸盐(FCLS)等。泥浆性能测试已经有成套的仿苏式仪器供应。


60年代末70年代初,我国钻井液工作又上了一个新台阶。高分子有机处理剂和表面活性剂的品种越来越多,经验也越来越丰富,在几个地区相继钻成了若干口超深井,成功地发展和推广了低固相铁铬盐混油钻井液、低固相铁铬盐盐水钻井液及低固相弱酸性饱和盐水钻井液。有的地区还根据地层特点,就地取材,创造了符合本地区特点的钻井液,如使用野生植物作为钻井液处理剂来配制钻井粉,以及使用褐煤氯化钾钻井液、褐煤石膏钻井液等。


70年代中期到80年代中期,钻井技术和钻井液工艺,在对外开放吸收世界先进技术的政策鼓舞下有了较快的发展。此期间推广了聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆;研制了包括抗高温处理剂、生物聚合物处理剂、油包水乳化加重钻井液以及抑制性强、流变性好、性能稳定的防塌体系在内的多种新型处理剂。这样,钻井液在减阻润滑、护壁堵漏、提高钻速、排碴净化和增强自身稳定性方面发挥出更强的功能。至1985年,钻井液处理剂已达到16类114种。同时,在钻井液技术管理方面逐步实现标准化、规范化,更新了全部泥浆性能测试仪器;推广了固相控制设备。


80年代末、90年代以来,我国钻井液技术又有了较大的发展。泡沫、充气泥浆等低密度钻井液研究成功并得到推广,克服了低压地层、缺水地区钻进的困难;两性离子型聚合物钻井液、阳离子聚合物钻井液、钾盐钻井液、钾石灰钻井液的应用有效地解决了一些地区井壁失稳的老大难问题;聚合物磺化钻井液等的应用,改善了高温高压条件下钻井液的性能,减少了井下复杂情况的发生,深井和超深井钻速明显提高,降低了钻井液的费用;钻井液的流变模式、钻井液在大、小口径钻孔中的循环行为研究在不断深入;泥浆在循环过程中的各种性能参数的自动检测系统和电子计算机智能专家系统已开始试用于钻井液的控制;水平井钻井液技术围绕水平井五大难题:携屑机理,防止岩屑床的形成和重晶石的沉淀,井壁稳定力学与化学因素耦合的研究,保护油层技术,钻井液润滑性及防卡等取得了系统的研究成果,日趋成熟;泥浆净化、固相控制工作受到重视,许多钻机配备了振动筛、除砂器、除泥器及罐式循环系统,深井及超深井还配备了离心机,钻井液含砂量明显降低;为解决泥浆护壁堵漏与提高油、气、水生产地层渗透率这一突出矛盾,在暂堵剂研究的基础上,运用生物技术研制出的一种具有暂堵特性的钻井液在我国最新问世。


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