海洋钻井液技术研究与应用现状及发展趋势

2022-09-10

1 海洋钻井液技术的应用现状

1.1 提高海底页岩的稳定性方面

在海洋进行钻井作业的区域中, 由于海水的含量、岩石的沉积速度以及压实作用的不同, 使得海水岩石具有非常大的活性, 尤其是在进行深水钻井作业时, 这种因海水含量、沉积速度以及压实作用的不同而导致的深水岩石会具有更大的活性。而且压实作用随着海水携带的这些沉积物质随着其与海岸距离的延长而逐渐减轻, 进而使得沉积物质的胶粘性也随之降低。所以在海洋钻井区域中, 就会分散着大量的细颗粒, 导致钻井液的效果。因此, 海洋钻井液技术在提高海底页岩稳定性方面的应用应运而生。目前, 为平衡岩石的活度, 海水钻井液技术应用于海底页岩的稳定性的提高方面, 主要是通过在适量的岩石稳定剂中掺杂一定量的无机盐来实现。或单独采用合成基钻井液来实现。

1.2 钻井液技术的使用

海洋钻井与其他任何环境钻井强调的相同, 都是以节约钻井液方面的使用费用为前提, 但基于海洋特殊的生态环境, 海洋钻井中钻井液的使用量要相比其它同样深度的钻井需要投入更大的量, 而且其更加注重环保与生态。因此, 需格外讲究钻井液的使用。为了节约钻井液的使用费用, 在进行海洋钻井时, 依靠固控设备的投入可谓是行之有效的方法。大量的事实证明, 诸如除砂器、除泥器等固控设备用于海洋钻井过程非常常见, 而且能够有效的减少与清除非加重性质的钻井液工作系统中的固相。

1.3 钻井井眼的清洗

将钻井液用于清洗钻井井眼是钻井液的返流速在满足一定高度的基础之上才可以达到应用的效果。如果钻井液的上返流速没有达到要求的高度, 则只能采用常规的方法进行清洗。当钻井液的上返流速已经满足要求的高度时, 通过应用与进行钻井操作的钻井液粘度完全不同的钻井液, 可以有效的清除钻井中的钻屑。

2 海洋钻井液技术的研究现状

2.1 硅酸盐钻井液方面的研究

对硅酸盐钻井液的研究主要是因为其能够很好的稳定钻井的井壁。Garrison、Bake和Veitt是最早对其展开研究的科学家, 后因硅酸盐钻井液使用效用及浓度的问题, Darley等其他科学家也对其进行了研究, 虽然期间硅酸盐钻井液的功效曾被质疑, 但最终钻硅酸盐钻井液在稳定钻井井壁方面的优势赢得了广大公众的认可和重视。与之同时, 硅酸盐钻井液也出现出些许问题, 如由于硅酸盐凝胶与硅酸盐的沉淀使得油气层孔隙出现堵塞且难以清除的问题。目前解决此问题的方法主要是通过利用硅酸盐破碎剂来进行清除, 现已被北海、纽芬兰、阿拉斯加等国家应用于油田钻井。

2.2 合成基钻井液方面的研究

合成基钻井液, 是一种连续相是合成基液, 分散相是盐水, 掺杂着乳化剂、有机土、石灰等成分的油包水乳化钻井液。基于其性能, 再适当对降滤失剂和流变性调节剂加以配比, 因此, 也是一种人工合成或改性的有机物, 自从1990年3月, 北海首次应用酯基钻井液并获得成功之后, 合成基钻井液的种类不断丰富, 如酯、醚、聚A烯烃基钻井液等, 之后由于环境、成本等问题, 合成基钻井液经过不断开发和改良, 逐步发展成为具有无毒、可生物降解、良好的润滑性能以及有助于保护油层和稳定井壁等优势特点的合成基钻井液。目前, 合成基钻井液已在我国的墨西哥海洋深水区域得到成功的应用。

2.3 有机盐钻井液方面的研究

有机盐钻井液是以甲酸盐为主要成分, 无固相的。因此, 其具有较强的防塌性能、较低的腐蚀性能以及可以回收再进行利用的特点。因而, 有机盐钻井液相比常规的盐水钻井液而言, 环保、无毒无害的优势更加明显。目前, 有机盐钻井液已经广泛应用于欧洲和美国;同时, 我国有一些大型的油田钻井公司也对其展开了试验, 并取得了较好的效果。

3 海洋钻井液技术的问题及发展趋势

虽然钻井液技术已取得了较为卓越的发展, 且获得了较为广泛的应用, 但在使用量与节约费用、钻井液稳定性能等方面还存在着些许问题, 如为获得海洋石油资源, 又要保护海洋环境, 就需要大量时用钻井液, 然而却引致钻井液的成本非常高。因此, 在未来海洋钻井液技术的研究方向上, 应着重朝着以下几个方面发展。一是运用先进的化学、生物等科学技术进行效率高、纯度高的环保型钻井液处理剂的开发与研制;二是综合考虑钻井与环境因素, 力争实现钻井成本与环境成本的综合效益。

4 结语

综上所述, 目前我国在海洋钻井液技术的应用与研究领域已经取得了很大的进步, 但在实际应用过程中仍然面临着诸多问题。因此, 在实际的钻井过程中, 就需要根据实际情况, 来合理选择适当的钻井液, 已达到解决问题的同时, 不破坏海洋的环境或对海洋生物造成破坏。另外, 还要加大对其研究的力度, 争取研制出更加适合未来发展的钻井液技术。

摘要：海洋因其蕴藏着丰富的石油资源和矿产资源, 很多国家都纷纷对其进行钻井作业, 以获得所需的石油与矿产资源。因而, 为确保在进行海洋钻井作业获得石油和矿产资源的同时, 不破坏海洋环境, 对海洋钻井液技术提出了较高的要求。本文通过总结海洋钻井液技术的应用和研究现状基础上, 指出目前海洋钻井液技术存在的问题, 并进一步探讨其在未来的发展趋势, 以期能够促进海洋钻井液技术的发展研究。

关键词：海洋钻井液技术,应用现状,研究现状,问题,发展趋势