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戏说钻井液
来源:ahhengye.cn 发表时间:2019-07-09

  

  钻井液被称为钻探上的“血液”。你知道它是怎么来的吗?

  中国被公认为是开始的在钻探过程中有意使用流体的国家。有记载的较早的钻井要追溯到公元前三世纪。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术,实现方式是先使巨大的金属钻具下落,然后用一种管状容器收集岩石的碎片。

  1833年,一位名叫弗劳威勒 (Flauville) 的法国工程师有一次观察绳式顿钻钻井作业。作业进行中,钻井设备钻出了水。这时他意识到喷出的水对把钻屑从井中提出会非常有效。他设想了一种装置,按照这一设想,泵将水沿钻杆的内侧送至钻孔内,而当水经钻杆和钻孔壁间的缝隙返回到地表后,就会将钻屑一并带出。此操作程序沿用至今。

  1900年,在德克萨斯州的 Spindletop 钻探油井期间,钻井工人驱赶一群牛趟过了一个灌满水的地坑。被牛趟过的水坑中就会形成泥浆,它是一种粘稠的、泥浆状的水和泥土的混合物,钻井工人用泵将它送入钻孔中。这就是很早的钻井泥浆。

  时至今日,钻井液根据不同的钻井需要已经演变成水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等多种类型。小口径钻井常用的水基钻井液基本经历了五个阶段,即天然钻井液(1904-1921年)、细分散钻井液(1921-1946年)、粗分散钻井液(1946-1973年)、不分散低固相钻井液(1966年至今)、无固相钻井液(1968年至今)、聚合物钻井液(1978年至今)阶段等。

四川水源钻井

  建队以来,钻探工作量已达460万米。此间遇到过太多复杂的地层,也处理过太多的疑难杂症。单从四川水源钻井液角度来说,很早我们认识并不充分。“小张,泥浆调厚点”,“小王,太稀了,电流都100了”。这恐怕是在机台上常会上演的对话。然而这个“厚泥浆”并不是包治百病的良药。我们去医院看病,医生会先让我们验血,然后再根据化验结果开药方。同样,我们也应该重视泥浆的性能,钻机不会说话,我们就用数据让它说话,而不是“活马当死马医”。

  形象一点说,四川水源钻井液的循环系统就像人体的血液循环系统。如果血液粘度过大,就会使心脏负荷过大,引起高血压等疾病。同理,钻进过程中,钻井液粘度过大也会使泥浆泵的负荷增大,特别是环状间隙小的小口径钻探,“高血压”可能是“致命”的。如果钻井液失水量过大,固相含量过高造成泥皮过厚过松,就类似于医学上“血栓”,容易造成心脑血管疾病。

  医学上有内外科之分,钻探事故也有表里之别。一般的,像断钻、跑钻、烧钻,这类属于外科病,需要“手术”解决;敏感性地层处理,坍塌掉块、涌漏水等情况属于内科范围,需要“药物”调理。这个药物主要指各种泥浆材料。目前泥浆材料有上百种之多,我们在选择之前应该熟知本钻孔情况及各种泥浆材料性能。钻井液使用时的原则可以用十二个字概括:“物理封堵,化学抑制,力学平衡。”地层稳定的情况是保持原样,既然钻开之后,我们要在怎么很大限度的保持原状上做文章。

  “上天不易入地更难”钻探从来不是一个傻大粗没技术含量的活,相反,它是集体力与脑力相结合的技术工种。从某种程度上说,一个好的钻井工程师应该是全面的“医生”,只有高度的热爱和探索精神,才能既“钻”又“专”。

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