罗平亚-解决我国钻井技术难题促进泥浆技术发展的想法

1、 关于解决我国钻井技术难题关于解决我国钻井技术难题促进泥浆技术发展的几点设想促进泥浆技术发展的几点设想西南石油大学罗平亚2006年9月延安我国泥浆技术发展现状 在一般情况下能较好的解决钻井工程技术的需要；总的说在一般情况下能较好的解决钻井工程技术的需要；总的说来泥浆技术本身也基本过关。来泥浆技术本身也基本过关。 不能很好满足我国钻井工程和钻井技术进一步发展的需要；不能很好满足我国钻井工程和钻井技术进一步发展的需要； 不能很好解决当前阻碍钻井技术发展瓶颈的需要；不能很好解决当前阻碍钻井技术发展瓶颈的需要； 未能很好解决泥浆体系及应用技术自身的一系列的技术难未能很好解决泥浆体系及应用技术自身的一系

2、列的技术难题题钻井技术发展的主要方向 1 1、赶上世界先进水平、赶上世界先进水平 地质导向钻井技术、自动垂直钻井技术、地质导向钻井技术、自动垂直钻井技术、气体钻井技术与装备、超深井钻井技术及气体钻井技术与装备、超深井钻井技术及万米深井钻探装备、全过程欠平衡钻井技万米深井钻探装备、全过程欠平衡钻井技术、膨胀管钻井技术、连续管技术与装备、术、膨胀管钻井技术、连续管技术与装备、套管钻井技术、随钻地震技术套管钻井技术、随钻地震技术 2,2,解决当前钻井技术的主要难题解决当前钻井技术的主要难题( (技术瓶颈技术瓶颈) )赶上世界先进水平赶上世界先进水平 钻井速度，钻井速度，20022002年美国的台年进

3、尺是中国石油台年美国的台年进尺是中国石油台年进尺的年进尺的1.91.9倍倍。在深井钻井方面，我国目前的深。在深井钻井方面，我国目前的深井钻井平均钻井周期是美国井钻井平均钻井周期是美国2020世纪世纪8080年代的年代的1.41.4倍倍。 在钻井装备方面，国外已实现在钻井装备方面，国外已实现机械化、自动化，机械化、自动化，初步具备智能化，达到有效、安全、快速、经济初步具备智能化，达到有效、安全、快速、经济的要求的要求，钻机实现模块化、高运移性，满足各种钻机实现模块化、高运移性，满足各种地貌条件下作业需要，各种特殊工艺井的井下工地貌条件下作业需要，各种特殊工艺井的井下工具实现自动化、智能化。具实现

4、自动化、智能化。但国内特殊工艺井井下但国内特殊工艺井井下工具的高端产品仍主要依赖进口，高运移性的中工具的高端产品仍主要依赖进口，高运移性的中浅井钻机和机械化、自动化工具与装备还正处在浅井钻机和机械化、自动化工具与装备还正处在摸索和试验阶段。摸索和试验阶段。 在钻井核心技术与前沿技术研发方面，目前国内在钻井核心技术与前沿技术研发方面，目前国内还基本还基本处于跟踪模仿国外先进钻井技术阶段。国处于跟踪模仿国外先进钻井技术阶段。国外已成熟商业化的技术，国内往往才开始模仿研外已成熟商业化的技术，国内往往才开始模仿研究或引进技术，时间落后究或引进技术，时间落后5 51010年。年。如国外研发的如国外研发的

5、多种随钻测井系统、近钻头地质导向钻井系统、多种随钻测井系统、近钻头地质导向钻井系统、垂直钻井系统、旋转导向钻井系统等在上个世纪垂直钻井系统、旋转导向钻井系统等在上个世纪9090年代就已商业应用，而国内在这些技术领域的年代就已商业应用，而国内在这些技术领域的研发工作仍处于起步阶段，同时研发工作仍处于起步阶段，同时模仿研究多偏重模仿研究多偏重于工艺技术，忽视先进工具与仪器的研制于工艺技术，忽视先进工具与仪器的研制，使得，使得我国钻井工艺技术的发展受制于国外。我国钻井工艺技术的发展受制于国外。 赶上世界先进水平方面赶上世界先进水平方面国内钻井技术的发展方向是：国内钻井技术的发展方向是： （1 1）提

6、高深井特别是）提高深井特别是复杂超深井的钻井能力，降复杂超深井的钻井能力，降低钻井风险，缩短钻井周期低钻井风险，缩短钻井周期，是，是“十一五十一五”乃至乃至相当长时期内的主要研究课题，也是提高我国陆相当长时期内的主要研究课题，也是提高我国陆上油气勘探效率急待解决的首要问题。上油气勘探效率急待解决的首要问题。 （2 2）利用钻井工程技术提高单井产量和采收率，）利用钻井工程技术提高单井产量和采收率，增加可采储量增加可采储量，经济有效的开发，经济有效的开发边际油田和难动边际油田和难动用储量用储量。 （3 3）井下信息的随钻获取、井下的自动化控制）井下信息的随钻获取、井下的自动化控制 等将是二十一世纪

7、钻井工程技术的重要发展方等将是二十一世纪钻井工程技术的重要发展方向。向。当前钻井技术的主要难题 目前，复杂地层深井的钻井问题，已成为制约目前，复杂地层深井的钻井问题，已成为制约我国油气勘探开发事业发展的重要瓶颈。我国油气勘探开发事业发展的重要瓶颈。 如何解决复杂地层深井如何解决复杂地层深井( (特别是深探井特别是深探井) )钻井的钻井的主要技术难题引起了油气勘探和开发界高度关注。主要技术难题引起了油气勘探和开发界高度关注。成为钻井工程所面临的重大挑战和发展机遇，也成为钻井工程所面临的重大挑战和发展机遇，也是当前钻井工程技术发展的主要方向。是当前钻井工程技术发展的主要方向。 这同样是泥浆技术所面

8、临的重大挑战和发展机这同样是泥浆技术所面临的重大挑战和发展机遇，也是当前钻井泥浆工程技术发展的主要方向。遇，也是当前钻井泥浆工程技术发展的主要方向。在这些技术难题中集中表现为：在这些技术难题中集中表现为： 1.1.井下钻井质量与安全井下钻井质量与安全 井下复杂与事故的预防和处理井下复杂与事故的预防和处理 2.2.钻井速度低钻井速度低, ,成本高成本高 其中复杂地层条件钻井中的漏、喷、其中复杂地层条件钻井中的漏、喷、塌、卡、斜塌、卡、斜等井下复杂情况与事故仍是等井下复杂情况与事故仍是当前钻井技术瓶颈最基础和最根本的问题。当前钻井技术瓶颈最基础和最根本的问题。 关于井下复杂与事故关于井下复杂与事故

9、 目前，在漏、喷、塌、卡、斜目前，在漏、喷、塌、卡、斜这些井下复杂这些井下复杂与事故中，一般情况下各单项问题都已基本形成与事故中，一般情况下各单项问题都已基本形成有效的解决技术有效的解决技术( (包括相关理论和方法包括相关理论和方法) )，除有待，除有待进一步完善提高外，已对钻井构不成普遍威胁进一步完善提高外，已对钻井构不成普遍威胁. . 但井漏问题但井漏问题( (主要是指泥浆有进无出的恶性漏失主要是指泥浆有进无出的恶性漏失) )至今无一有效可靠的技术。主要由工程经验来解至今无一有效可靠的技术。主要由工程经验来解决问题。决问题。 而复杂地层的井壁稳定问题目前也仍无有效解决而复杂地层的井壁稳定问

10、题目前也仍无有效解决的把握。的把握。 同时，当漏、喷、塌、卡、斜同时，当漏、喷、塌、卡、斜位于同位于同一裸眼井段一裸眼井段( (同层同层) )，则引发出多种复杂问，则引发出多种复杂问题题( (主要归纳为窄安全密度窗口的安全钻井主要归纳为窄安全密度窗口的安全钻井复杂问题复杂问题) )，成为目前钻井工程亟待解决的，成为目前钻井工程亟待解决的重大技术难题，它们在复杂地层条件下则重大技术难题，它们在复杂地层条件下则表现出过去少见的现象和更大的难度。表现出过去少见的现象和更大的难度。 它们是钻井最传统的问题，是钻井工程永恒的它们是钻井最传统的问题，是钻井工程永恒的难题。为解决它们已集累了非常丰富的经验。

11、但难题。为解决它们已集累了非常丰富的经验。但要最终有效解决它们，要最终有效解决它们，必须在这些经验的基础上，必须在这些经验的基础上，深入研究其作用机理及内在规律，综合应用其它深入研究其作用机理及内在规律，综合应用其它学科的最新成果，建立新的观点、新的方法新的学科的最新成果，建立新的观点、新的方法新的材料并形成新的技术，才有可能有效解决材料并形成新的技术，才有可能有效解决. . 例例如：如： 用用VDSVDS系统解决防斜打快问题系统解决防斜打快问题 用用NDSNDS系统引导窄安全密度窗口钻井系统引导窄安全密度窗口钻井 特种凝胶堵漏技术特种凝胶堵漏技术 而而以上所述的种种问题都与泥浆技术直接相关以

12、上所述的种种问题都与泥浆技术直接相关, ,且且必须主要通过泥浆技术的突破性发展才能有效解必须主要通过泥浆技术的突破性发展才能有效解决决, ,因此成为泥浆技术发展的主要方向之一。因此成为泥浆技术发展的主要方向之一。关于提高机械钻速 当前、深井复杂井钻速低是制约我国油气勘当前、深井复杂井钻速低是制约我国油气勘探开发事业发展瓶颈的重要表现之一。探开发事业发展瓶颈的重要表现之一。 也是与国也是与国外的主要差距。外的主要差距。 高陡构造的防斜打快问题高陡构造的防斜打快问题; ; 深井上部大尺寸井段的提高钻速问题深井上部大尺寸井段的提高钻速问题; ; 深部重泥浆井段提高钻速问题深部重泥浆井段提高钻速问题;

13、 ; 油基泥浆提高钻速问题油基泥浆提高钻速问题: : 油基泥浆机械钻速提高到超过现有水基泥浆水平；油基泥浆机械钻速提高到超过现有水基泥浆水平； 水基泥浆机械钻速整体再上台阶水基泥浆机械钻速整体再上台阶; ; 成为当前钻井、泥浆界必须联手解决的重大难成为当前钻井、泥浆界必须联手解决的重大难题题: :也是泥浆技术发展的另一重要方向。也是泥浆技术发展的另一重要方向。泥浆体系及应用技术自身急待解决的问题 1,H.T.H.P1,H.T.H.P重泥浆的流变性控制问题重泥浆的流变性控制问题: : 超重泥浆体系超重泥浆体系; ; 超高温超高温(200c(200c以上以上) )泥浆体系泥浆体系( (水基、油水基

14、、油基基);); 2.2.体系抑制性体系抑制性: :机理、评价、措施手段办法、机理、评价、措施手段办法、; ; 3.3.体系封堵能力体系封堵能力: :机理、评价、措施手段办法机理、评价、措施手段办法; ; 4,4,特殊钻井特殊钻井( (如欠平衡钻井如欠平衡钻井) )的钻井液体系及技术的钻井液体系及技术（包括气体钻井、微泡沫钻井液（包括气体钻井、微泡沫钻井液及其配套应及其配套应用技术）用技术）; ; 5.5.保护环境的泥浆体系保护环境的泥浆体系; ; 这些技术难题的解决是促进泥浆技术进一步这些技术难题的解决是促进泥浆技术进一步发展的必由之路发展的必由之路; ;也是解决前述钻井技术瓶颈必须也是解决

15、前述钻井技术瓶颈必须的技术保证。二者有着紧密的必然联系。的技术保证。二者有着紧密的必然联系。主要研究内容及技术思路主要研究内容及技术思路 一, , 解决钻井井下复杂解决钻井井下复杂问题的泥浆技术研究问题的泥浆技术研究 复杂地层条件下的钻井复杂问题：漏、喷、塌、复杂地层条件下的钻井复杂问题：漏、喷、塌、卡卡它们是钻井的老问题，也有很多解决它们它们是钻井的老问题，也有很多解决它们的办法的办法; ; 但当它们同时存在于同一个裸眼井段但当它们同时存在于同一个裸眼井段( (或同一或同一层位层位) )时问题就变得十分复杂而难以解决时问题就变得十分复杂而难以解决。 仔细分析其产生机理及内在联系可以把它们归仔

16、细分析其产生机理及内在联系可以把它们归纳概括为纳概括为窄安全密度窄安全密度( (压力压力) )窗口的钻井技术与合窗口的钻井技术与合理泥浆密度确定的问题理泥浆密度确定的问题( (特别是深井重泥浆钻井特别是深井重泥浆钻井时时) )，它与泥浆体系及其应用技术密不可分，它与泥浆体系及其应用技术密不可分, ,也主也主要由泥浆技术来解决。要由泥浆技术来解决。(一一)窄安全密度窗口的钻井技术窄安全密度窗口的钻井技术 目前，国内外对付窄安全密度窗口的钻井目前，国内外对付窄安全密度窗口的钻井技术主要有：技术主要有： 1.预测所钻井眼的地层压力、坍塌压力、破预测所钻井眼的地层压力、坍塌压力、破裂压力（漏失压力、承

17、压能力）；然后优裂压力（漏失压力、承压能力）；然后优化井身结构以尽量避免窄安全密度窗口井化井身结构以尽量避免窄安全密度窗口井眼的出现。眼的出现。 2.用膨胀管技术来弥补井身结构的不足，解用膨胀管技术来弥补井身结构的不足，解决窄窗口的问题决窄窗口的问题3.尽量降低循环压降，使之尽量小于安全窗口 在安全密度窗口予测或随钻测知的情况下: 泥浆循环压降的准确确定（特别是深井重泥浆） 泥浆循环温度剖面的确定 泥浆循环过程中流变性变化的测定 泥浆循环压降的准确确定 最低循环压降的泥浆体系及其应用技术 降低循环压降工具的应用 4.采用在钻进时严格控制泥浆密度使其泥浆液柱静压力低于其安全窗口的下限，循环时再加

18、上其循环压降P循循后大于其安全窗口的下限、但低于其上限；当要仃止循环时采用吊灌重泥浆等办法将其静止时的静液柱压力加大到大于其安全窗口的下限以保持不喷、不漏、不塌的工艺技术( (二二) )增大安全密度（压力）窗口增大安全密度（压力）窗口PP的泥浆技术的泥浆技术扩大安全密度窗口应包括以下几部份内容： 降低安全密度窗口“下限”： 降低地层坍塌压力 “降低地层流体压力”，实际上表现为降低压住地层流体所需的泥浆液柱压力 提高安全密度窗口“上限” 有效堵漏和/或提高地层漏失压力 提高地层破裂压力和/或提高地层承压能力 以上的内容中的每一项都主要由钻井液系列技术来实现，每一项的实现都将对扩大安全密度窗口作出

19、贡献。 它是以泥浆技术为主要技术手段(配合其它技术手段)使所钻地层的P窗扩大,到明显大于泥浆循环压降P循循， 若它再与目前正在攻关研究的降低泥浆循环压降的技术相结合，则有可能有效的解决这类复杂的技术难题。 而且若它能有效解决，则大大减轻对井身结构要求的压力，并减少对膨胀管技术应用的依赖。从而解放和简化这种复杂情况下的钻井技术。扩大安全密度窗口的可能性扩大安全密度窗口的可能性、由于泥浆抑制性还不够高，则钻井实际中地层坍塌压力、由于泥浆抑制性还不够高，则钻井实际中地层坍塌压力及对它所采用的防塌泥浆密度偏高；而地层破裂压力因之及对它所采用的防塌泥浆密度偏高；而地层破裂压力因之而偏低而偏低, ,故井下

20、实际所迂到的故井下实际所迂到的P P是被泥浆作用而缩小的数是被泥浆作用而缩小的数值，值，进一步提高泥浆抑制性则可将目前钻井的进一步提高泥浆抑制性则可将目前钻井的PP大大扩大大扩大。大。、由于、由于现有封堵技术未完全过关，则实际井下的地层坍塌现有封堵技术未完全过关，则实际井下的地层坍塌压力及对它所采用的防塌泥浆密度偏大，而地层破裂压力压力及对它所采用的防塌泥浆密度偏大，而地层破裂压力因之而下降故井下实际因之而下降故井下实际PP是被泥浆作用而缩小的数值。是被泥浆作用而缩小的数值。则提高泥浆的封堵能力和水平可以将目前实际钻井的则提高泥浆的封堵能力和水平可以将目前实际钻井的防塌防塌泥浆密度降低、地层破

21、裂压力升高则井下泥浆密度降低、地层破裂压力升高则井下PP大幅度提高大幅度提高. .使用特种凝胶使用特种凝胶: : “降低地层流体压力降低地层流体压力P P地地” 用特种凝胶段塞用特种凝胶段塞: :将特种凝胶注入到产（将特种凝胶注入到产（油气水）层内，凝胶进入裂缝油气水）层内，凝胶进入裂缝( (包括垂直裂包括垂直裂缝缝) )中很容易将裂缝填满形成一个有一定长中很容易将裂缝填满形成一个有一定长度（按试验和计算确定）能有效隔断气层度（按试验和计算确定）能有效隔断气层与井筒的凝胶段塞与井筒的凝胶段塞, ,它完全隔离了产层与井它完全隔离了产层与井筒的联系，而混入其中的油、气、无法移筒的联系，而混入其中的

22、油、气、无法移动，同时其启（推）动压差为动，同时其启（推）动压差为P P推推( (可调整可调整 ）, ,则平衡产层的泥浆密度可由则平衡产层的泥浆密度可由P P地下降为地下降为P P地地-P-P推推 , ,从而扩大安全窗口。从而扩大安全窗口。 提高地层抗漏失能力提高地层抗漏失能力( (漏失压力漏失压力) )从而扩大安全窗口。从而扩大安全窗口。 将凝胶注入到漏层内，形成一定长度（按设计将凝胶注入到漏层内，形成一定长度（按设计要求）的段塞，其启（推）动压力为要求）的段塞，其启（推）动压力为P P推推 （假定（假定为为0.30.3），则此时），则此时，地层抗漏失能力提高，地层抗漏失能力提高P P推推

23、。 例：原漏失压力为例：原漏失压力为1.701.70，P P泥泥必须小于必须小于1.70,1.70,而现在而现在P P泥泥可以上升到可以上升到1.701.70P P推推：1.701.700.300.302.002.00也不漏。相当于也不漏。相当于P P漏漏上升到上升到2.002.00。若将。若将泥浆密度提到泥浆密度提到2.0,2.0,也不漏不喷也不漏不喷, ,则相当于则相当于PP上升上升0.30.3。 若在同一裸眼井段的产层和漏层同时注入这种凝若在同一裸眼井段的产层和漏层同时注入这种凝胶段塞，胶段塞，其启（推动）动压力分别为其启（推动）动压力分别为P P推推、 P P推推 ，则，则PP增加，增

24、加， P P推推+ P+ P推推=0.25+0.30=0.50,=0.25+0.30=0.50,则可解决喷、漏同井段的问题则可解决喷、漏同井段的问题 。解决裂缝气层喷漏同层解决裂缝气层喷漏同层从而扩大安全窗口。从而扩大安全窗口。 同时若同时若 产层为高压气层，则此法可能解决喷、漏同层产层为高压气层，则此法可能解决喷、漏同层问题问题：由于凝胶段塞的形成完全消除了置换效应：由于凝胶段塞的形成完全消除了置换效应和滑脱作用和滑脱作用, ,则当则当P P泥泥大于大于P P气气, ,而而P P泥泥-P-P气气小于小于P P推推、则不喷不漏。反之若则不喷不漏。反之若P P泥泥小于小于P P气气, ,而而P

25、P气气-P-P泥泥小于小于P P推推也不漏不喷也不漏不喷. .若需气层投产则增加反排压差使之大若需气层投产则增加反排压差使之大于于P P推推, ,则段塞反排入井消除地层损害则段塞反排入井消除地层损害. . 解决解决恶性漏失的堵漏恶性漏失的堵漏扩大安全窗口。扩大安全窗口。 堵漏的两种思路堵漏的两种思路: : 堵漏剂材料强度大于堵漏剂材料强度大于P P泥泥( (包括静压力和动包括静压力和动压力压力).). (P(P泥泥一一P P地地) )小于堵漏剂小于堵漏剂”隔离段塞隔离段塞”移动时移动时所需压降则不漏；反之则不喷，所需压降则不漏；反之则不喷，相当于提相当于提高双向承压能力。高双向承压能力。( (

26、堵漏剂是一种能完全隔堵漏剂是一种能完全隔绝地层流体与井筒之间联系的段塞，它是绝地层流体与井筒之间联系的段塞，它是移动阻力很大的结构性流体移动阻力很大的结构性流体). ). 扩大安全窗口扩大安全窗口 对水敏性地层对水敏性地层( (特别是泥页岩特别是泥页岩) )大幅度提高泥浆抑大幅度提高泥浆抑制性制性; ; 对孔隙性地层：在井壁快速形成浅层渗透为对孔隙性地层：在井壁快速形成浅层渗透为0 0的的封堵层封堵层( (例如屏蔽式暂堵技术例如屏蔽式暂堵技术但目前对微孔隙还但目前对微孔隙还无有效办法无有效办法);); 对微裂缝地层：在井壁快速形成浅层渗透为对微裂缝地层：在井壁快速形成浅层渗透为0 0的的封堵层

27、（目前尚无有效办法）封堵层（目前尚无有效办法）; ; 渗透率为渗透率为0 0的封堵层、有效阻止泥浆液相进的封堵层、有效阻止泥浆液相进入地层入地层 ，因而阻断泥浆柱压力向地层内部的传递，因而阻断泥浆柱压力向地层内部的传递，防止产生水力尖劈作用而压裂地层。防止产生水力尖劈作用而压裂地层。 先压开地层后再堵先压开地层后再堵漏漏; ; 使用特种凝胶。使用特种凝胶。 高温高压井窄窗口固井水泥浆防漏技术高温高压井窄窗口固井水泥浆防漏技术 高温高压井窄窗口固井水泥浆防漏高温高压井窄窗口固井水泥浆防漏( (特别是特别是低漏失压力地层的严重漏失低漏失压力地层的严重漏失) )是当前的钻井是当前的钻井的另一重大技术

28、难题。它与堵漏技术有相的另一重大技术难题。它与堵漏技术有相同之处但并不完全相同。有针对性的水中同之处但并不完全相同。有针对性的水中高分散纤维水泥浆可能有效解决。高分散纤维水泥浆可能有效解决。 二,进一步提高机械钻速综合技术研究进一步提高机械钻速综合技术研究研究目的 再一次以泥浆技术的发展来促进机械钻速的提高。 针对地层特点集成、针对地层特点集成、优化现有提高机械钻速的成熟技术，优化现有提高机械钻速的成熟技术，形成一套能进一步提高机械钻速的系形成一套能进一步提高机械钻速的系列配套技术，使研究地区现有钻速明列配套技术，使研究地区现有钻速明显的提高。显的提高。研究思路1、针对地层特点综合利用和发展现

29、有井壁稳针对地层特点综合利用和发展现有井壁稳定的理论和技术，分析所钻地层应力情况，定的理论和技术，分析所钻地层应力情况，研究对应的泥浆技术，尽量降低地层的坍研究对应的泥浆技术，尽量降低地层的坍塌压力，到：塌压力，到： 尽可能低尽可能低 低于地层压力低于地层压力 降到降到0 02 2、在上述基础上，大幅度降低钻井时的泥浆、在上述基础上，大幅度降低钻井时的泥浆密度，配合钻井措施实现：密度，配合钻井措施实现： 气体钻井技术（针对坍塌压力为气体钻井技术（针对坍塌压力为0 0的情况）的情况） 低密度轻泥浆钻进（泥浆密度约为低密度轻泥浆钻进（泥浆密度约为1.101.10左右）左右） 欠平衡钻井欠平衡钻井3

30、 3、在低密度泥浆条件下，优选、集成已有的、在低密度泥浆条件下，优选、集成已有的各项优快钻井成熟技术，形成能使钻速有各项优快钻井成熟技术，形成能使钻速有明显提高的配套新技术明显提高的配套新技术研究内容研究内容1、降低泥浆密度到尽可能低降低泥浆密度到尽可能低 由已钻井测井录井资料确定所钻地层的三个压由已钻井测井录井资料确定所钻地层的三个压力剖面力剖面; ; 研究泥浆体系、性能、功能与坍塌压力的关系，研究泥浆体系、性能、功能与坍塌压力的关系，评价该地层坍塌压力降低的可能性评价该地层坍塌压力降低的可能性; ; 研究降低地层坍塌压力的泥浆体系及泥浆技术：研究降低地层坍塌压力的泥浆体系及泥浆技术：确定能

31、下降的程度（下降到地层压力以下、下确定能下降的程度（下降到地层压力以下、下降到降到1.101.10以下、下降到以下、下降到0 0）及泥浆体系和）及泥浆体系和技术的对应关系技术的对应关系; ; 研究相应的钻井方式与技术研究相应的钻井方式与技术; (; (气体钻井气体钻井; ;低密低密度轻泥浆钻井度轻泥浆钻井; ;欠平衡钻井欠平衡钻井).).2、以低、较低密度泥浆为基础，针对地层特点，、以低、较低密度泥浆为基础，针对地层特点，优化集成现有快速钻井的成熟技术，包括：优化集成现有快速钻井的成熟技术，包括： 高压喷射技术（包括特殊的喷嘴）高压喷射技术（包括特殊的喷嘴）; ; 钻井参数的优选、水力参数优选

32、钻井参数的优选、水力参数优选; ; 泥浆体系及流变参数优选泥浆体系及流变参数优选; ; 岩石可钻性及钻头优选岩石可钻性及钻头优选; ; 井下动力钻具应用；复合驱动钻井技术井下动力钻具应用；复合驱动钻井技术; ; 三 ,分解为各项具体的泥浆技术(一)三个压力剖面的予测及随钻测量技术 用工程测井原理和方法进行这项工作研用工程测井原理和方法进行这项工作研究。三个压力剖面的予测已基本解决、随究。三个压力剖面的予测已基本解决、随钻测量技术还是今后的重点钻测量技术还是今后的重点。但是在研究。但是在研究中应特别注意泥浆作用引起的变化中应特别注意泥浆作用引起的变化: :地层地层( (水敏、破碎地层水敏、破碎地

33、层) )水化作用后对地层力学水化作用后对地层力学性质及强度的影响研究性质及强度的影响研究: :对地层声学、电对地层声学、电学学等物理性质的影响等物理性质的影响; ;以及它们在工程测以及它们在工程测井应用技术中影响的研究。包括研究研究井应用技术中影响的研究。包括研究研究装置、研究方法装置、研究方法; ;水化程度测定及其对力学水化程度测定及其对力学性质、物理性质的影响及相应反演关性质、物理性质的影响及相应反演关系系。 抑制剂自身抑制能力有限，无法达到完全抑抑制剂自身抑制能力有限，无法达到完全抑制粘土水化的程度；制粘土水化的程度； 泥浆配浆性与抑制性的必然矛盾，大大削弱泥浆配浆性与抑制性的必然矛盾，

34、大大削弱泥浆的抑制性。泥浆的抑制性。 无可靠的评价方法无可靠的评价方法 目前，目前，多数泥浆抑制性达不到要求多数泥浆抑制性达不到要求解决途径: 1,1,有机酸盐的应用有机酸盐的应用: :有机酸盐包含甲酸钠、有机酸盐包含甲酸钠、钾、铯盐，乙酸钠、钾盐钾、铯盐，乙酸钠、钾盐等。等。 有极高的溶解度，可以获得有极高的溶解度，可以获得很高浓度、很很高浓度、很高密度和很低活度高密度和很低活度的水溶液，其抑制性大的水溶液，其抑制性大大高于常用无机盐大高于常用无机盐, ,且结晶温度很低且结晶温度很低; ; 可与常用可与常用大多数处理剂匹配大多数处理剂匹配，对泥浆性能，对泥浆性能影响比常用无机盐小，可以建立起

35、常用的影响比常用无机盐小，可以建立起常用的泥浆体系泥浆体系, ,而对其抑制性降低不多而对其抑制性降低不多。 与现有无机盐、聚合物等常用抑制剂配合与现有无机盐、聚合物等常用抑制剂配合使用时则更进一步提高其抑制性使用时则更进一步提高其抑制性( (增效性增效性) ) 2,2,聚合醇的应用聚合醇的应用: : 聚合醇指水溶性的聚乙氧基短链醇。聚合醇指水溶性的聚乙氧基短链醇。聚丙氧基短链醇聚丙氧基短链醇等不同聚合度（分子等不同聚合度（分子量）的产物。也包括乙醇、脂肪酸、脂肪量）的产物。也包括乙醇、脂肪酸、脂肪胺与氧乙烯，氧丙烯的缩合物。最常用的胺与氧乙烯，氧丙烯的缩合物。最常用的为不同为不同分子量分子量的

36、聚乙二醇，它具有以下特的聚乙二醇，它具有以下特性的作用：性的作用：明显提高泥浆的抑制性明显提高泥浆的抑制性 能明显改变水相性质，降低水的活度，明显提能明显改变水相性质，降低水的活度，明显提高泥浆的抑制性（用量高泥浆的抑制性（用量3%-10%3%-10%）；）； 能与有机阳离子比如胆碱盐酸盐、硫酸盐、碳能与有机阳离子比如胆碱盐酸盐、硫酸盐、碳酸氢盐（三甲基羟乙基氯化胺、硫酸胺、碳酸氢酸氢盐（三甲基羟乙基氯化胺、硫酸胺、碳酸氢胺胺）配合使用使其抑制性大幅度提高。）配合使用使其抑制性大幅度提高。 能与能与有机酸盐有机酸盐, ,无机盐复配使其抑制性大幅度无机盐复配使其抑制性大幅度提高。提高。 能与常用

37、处理剂发生协同作用，提高其能与常用处理剂发生协同作用，提高其抗温能力和稳定性抗温能力和稳定性；浊点的功用浊点的功用: 浊点能改善泥并质量浊点能改善泥并质量, ,提高其润滑性提高其润滑性 很好降低泥浆的很好降低泥浆的HTHPHTHP失水，失水， 能有效的在页岩微细孔道中沉积，能有效的在页岩微细孔道中沉积，阻断水进入阻断水进入页岩深处的通道，对阻止页岩水化有特殊作用。页岩深处的通道，对阻止页岩水化有特殊作用。 只有具有浊点现象的聚合物才能起到有效只有具有浊点现象的聚合物才能起到有效阻断水在页岩中微细孔道中的通道。阻断水在页岩中微细孔道中的通道。 浊点与聚合醇分子结构浊点与聚合醇分子结构:(:(基团

38、种类、聚合基团种类、聚合度度) )和矿化度有关。和矿化度有关。 不同泥浆的矿化度和使用温度不同，所以不同泥浆的矿化度和使用温度不同，所以使用的聚合醇应是一个针对不同使用条件的产品使用的聚合醇应是一个针对不同使用条件的产品系列和系列技术。系列和系列技术。 3,3,有机硅醇及有机硅酸盐的应用有机硅醇及有机硅酸盐的应用 有机硅分子中的有机硅分子中的SiSi能在粘土粒子表面（端面）吸附，改能在粘土粒子表面（端面）吸附，改变粘土表面的性质，阻止水分子进一步进入到粘土层间，变粘土表面的性质，阻止水分子进一步进入到粘土层间，从而抑制粘土的水化。这种现象类似在粘土表面（包括井从而抑制粘土的水化。这种现象类似在

39、粘土表面（包括井壁上的粘土）形成一种壁上的粘土）形成一种“半透膜半透膜”。因此又称为成膜泥浆。因此又称为成膜泥浆技术技术。协调好这种处理剂与其它处理剂的相容性，则。协调好这种处理剂与其它处理剂的相容性，则可建立新的抑制性泥浆体系。可建立新的抑制性泥浆体系。 4, 4,水化作用及其抑制性的评价装置与评价方法研究水化作用及其抑制性的评价装置与评价方法研究: : 定定量评价水化能力及水化程度量评价水化能力及水化程度( (相对相对) )。 综合应用以上各项研究成果和研究方法综合应用以上各项研究成果和研究方法, ,则有可能将现有水基泥浆的水化抑制能力则有可能将现有水基泥浆的水化抑制能力大大提高大大提高.

40、(.(力争能抑制各类水化作用力争能抑制各类水化作用).).这这将对将对 高温高温( (超超) )重泥浆流变性的解决重泥浆流变性的解决; ; 井壁稳定技术的发展井壁稳定技术的发展; ; P P塌塌的下降、的下降、P P破破的上升的上升( (即即P P的扩大的扩大); ); 进一步提高机械钻速上一台阶进一步提高机械钻速上一台阶等等重大重大技术难题的解决打下必要的基础。技术难题的解决打下必要的基础。(三),提高(水基、油基)泥浆封堵能力1,基本要求: (1), (1),井壁井壁快速快速形成形成浅层浅层、零渗透零渗透的封堵层：的封堵层： . .对地层孔喉对地层孔喉( (隙隙) )的封堵的封堵( (已基

41、本解决已基本解决);); . .对微孔、微裂缝的封堵对微孔、微裂缝的封堵( (基本未解决基本未解决);); . .对破碎地层的封堵对破碎地层的封堵( (末完全解决末完全解决);); (2), (2), 封堵能力、封堵程度的评价装置与方封堵能力、封堵程度的评价装置与方法法( (未解决未解决) )主要研究内容及技术思路 1,物理封堵、化学封堵、物理化学封堵的物理封堵、化学封堵、物理化学封堵的作用原理及其选择：作用原理及其选择： 2,2,对微孔、微裂缝丶破碎地层对微孔、微裂缝丶破碎地层有效封堵的有效封堵的机理机理( (模型模型););建立正确的评价装置与方法建立正确的评价装置与方法( (标准标准)

42、) 3,3,类封堵剂的研究开发和封堵泥浆体系及类封堵剂的研究开发和封堵泥浆体系及应用技术研究应用技术研究; ; 目前对目前对微孔、微裂缝丶破碎地层的微孔、微裂缝丶破碎地层的有效封有效封堵是其研究重点堵是其研究重点: :其主要方向是其主要方向是浊点效应的浊点效应的利用和纳米粒子封堵作用的研究利用和纳米粒子封堵作用的研究。( (机理、机理、评价、剂评价、剂) ) 泥浆封堵能力的进一步提高泥浆封堵能力的进一步提高( (特别是对特别是对微孔、微孔、微裂缝丶破碎地层的微裂缝丶破碎地层的有效封堵有效封堵) )对降低地层对降低地层( (特别是破碎地层特别是破碎地层) )的的P P塌塌、提高地层、提高地层(

43、(特别是特别是破碎地层破碎地层) )的的P P破破; ;提高承压能力提高承压能力;(;(即即P P的扩的扩大大););提高井壁稳定性以及油气层保护技提高井壁稳定性以及油气层保护技术术的发展提供必要的保证。的发展提供必要的保证。(四四)HTHP()HTHP(超超) )重泥浆体系及应用技术重泥浆体系及应用技术 深井高温水基重泥浆的重大技术难题是深井高温水基重泥浆的重大技术难题是其其流变性控制流变性控制. . 它集中表现在泥浆粘度、切它集中表现在泥浆粘度、切力过高力过高, ,且不稳定且不稳定, ,并不易控制和井下高温并不易控制和井下高温泥浆粘泥浆粘, ,切过低而不足以带砂和悬浮重晶石。切过低而不足以

44、带砂和悬浮重晶石。 研究重点研究重点: : 提高泥浆对高温分散的抑制性，达到所需提高泥浆对高温分散的抑制性，达到所需程度程度; ; 解决低粘土含量下的高温后减稠及高温下解决低粘土含量下的高温后减稠及高温下低粘、切低粘、切; ;重点在非粘土对惰性高温的增粘重点在非粘土对惰性高温的增粘( (切切) )剂剂 液体加重及新型高温降粘剂液体加重及新型高温降粘剂; ;应用技术应用技术 HTHP(HTHP(超超) )重泥浆体系的建立重泥浆体系的建立; ; 泥浆温度剖面的测定泥浆温度剖面的测定; ; 该温度剖面下泥浆流变性的测定该温度剖面下泥浆流变性的测定( (装置装置);); 泥浆循环压降的计算泥浆循环压降

45、的计算; ; 温度剖面温度剖面, ,泥浆流变性泥浆流变性, ,泥浆循环压降的调泥浆循环压降的调整与控制。整与控制。 ( (五五) )恶性漏失的堵漏技术恶性漏失的堵漏技术1,井下恶性漏失的主要技术难点：井下恶性漏失的主要技术难点： (1).(1).漏层位置难以确定漏层位置难以确定 (2).(2).堵漏材料必须是流体才能顺利进入漏层堵漏材料必须是流体才能顺利进入漏层; ; 进入后立即进入后立即( (尽快尽快) )在漏层中停滞并充满漏在漏层中停滞并充满漏层裂、洞的空间层裂、洞的空间; ; 发生硬化形成必要的强度或流动阻力，以发生硬化形成必要的强度或流动阻力，以阻止向地层的漏失。阻止向地层的漏失。 (

46、 (三者必须同时具备，但很难作到三者必须同时具备，但很难作到) ) (3).(3).使堵漏材料不与地层水混合，不被冲稀使堵漏材料不与地层水混合，不被冲稀 2,对裂缝性等恶性漏失堵漏成功的必要条件 堵漏液不与堵漏液不与( (或难与或难与) )地层水混合而被冲稀；地层水混合而被冲稀； 堵漏液在地面管线钻具水眼及环空中流动容易，堵漏液在地面管线钻具水眼及环空中流动容易，而进入漏层则难流动，最后不流动而滞留在漏层而进入漏层则难流动，最后不流动而滞留在漏层内入口附近堆集；内入口附近堆集； 堆集的堵漏材料硬化后的强度大于堆集的堵漏材料硬化后的强度大于P P泥的破坏作用；泥的破坏作用； 堵漏浆必须能有效填满

47、裂缝、隔段气层与井眼的堵漏浆必须能有效填满裂缝、隔段气层与井眼的联系之后联系之后, ,堵漏材料硬化并使其强度足以防止堵漏材料硬化并使其强度足以防止P P泥泥的破坏；或使堆集物移动的压力梯度大于的破坏；或使堆集物移动的压力梯度大于P P泥泥P P地地产生的压力梯度。特别是对裂缝性喷漏同层的气产生的压力梯度。特别是对裂缝性喷漏同层的气层。层。3,解决问题的设想 这是一种水基的流体，但其自身的内聚力大大的大于这是一种水基的流体，但其自身的内聚力大大的大于它与水之间的亲合力。即水很难与它混合并冲稀它。它与水之间的亲合力。即水很难与它混合并冲稀它。 流体有很高的粘度和很好的剪切稀释能流体有很高的粘度和很

48、好的剪切稀释能 流体有很好的粘弹性，且弹性比例高，能过喉道流体有很好的粘弹性，且弹性比例高，能过喉道澎涨、占据和充满整个缝洞空间澎涨、占据和充满整个缝洞空间, ,静止后要使其移动必须静止后要使其移动必须克服足够的弹性阻力；克服足够的弹性阻力； 液体静置后产生内部结构而且会随时间而增强，液体静置后产生内部结构而且会随时间而增强，欲使之恢复流动必须附加更大的应力以克服此静切力。欲使之恢复流动必须附加更大的应力以克服此静切力。( (或自动硬化具有强度或自动硬化具有强度) )。 此流体能与其它固体材料（如桥塞粒子、水泥、此流体能与其它固体材料（如桥塞粒子、水泥、搬土搬土）混合而不影响流体上述特性）混合

49、而不影响流体上述特性 油、气混入此流体后很难移动，能形成将地层油、气混入此流体后很难移动，能形成将地层流体与井筒完全隔断的段塞流体与井筒完全隔断的段塞4,特种凝胶堵漏系列技术：(1)(1)只用胶液堵漏只用胶液堵漏 若堵漏段塞强度大于泥浆柱的压力（静动），若堵漏段塞强度大于泥浆柱的压力（静动），则成功则成功, ,反之则失败。反之则失败。凝胶混入凝胶混入3-4%3-4%的延时的延时(3-4(3-4小时小时) )膨胀颗粒膨胀颗粒( (膨胀膨胀率率20-30%)20-30%)：进入漏层停留后颗粒吸水膨胀，大幅度提高：进入漏层停留后颗粒吸水膨胀，大幅度提高凝胶的弹性和强度，这是解决低承压地层提高正、反向承凝胶的弹性和强度，这是解决低承压地层提高正、反向承压能力的一条可能途径。压能力的一条可能途径。 (5),(5),凝胶