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縱身跳進(jìn)齊腰深的泥漿池里，用身體來(lái)回?cái)嚢?hellip;…這幅著名的歷史照片，在讓我們記住了鐵人王進(jìn)喜的同時(shí)，也讓半個(gè)世紀(jì)前的中國(guó)石油工業(yè)鉆井液的狀況定格下來(lái)，成為新一代中國(guó)石油工程人回味無(wú)窮的歷史插曲。最近，中石油全國(guó)第五次泥漿工作會(huì)議召開(kāi)，并提出打造泥漿軟實(shí)力。時(shí)隔20年之后，中國(guó)鉆井液吹響了奔向新時(shí)代的號(hào)角。

鉆井液俗稱泥漿，是鉆井的“血液”，是鉆探過(guò)程中，井內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)，在鉆井作業(yè)和保護(hù)油氣層中起到重要作用。發(fā)展到今天，全球鉆井液主要形成了水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井流體、合成基鉆井液這四大體系。目前我國(guó)鉆井液發(fā)展共研制出16大類200多個(gè)品種的化學(xué)劑，并配制了具有中國(guó)特色的各種鉆井液體系，基本滿足國(guó)內(nèi)各類鉆井工程需要。但與國(guó)外技術(shù)相比，國(guó)內(nèi)仍處于水基泥漿時(shí)代。

“可以認(rèn)為，中國(guó)水基鉆井完井液已接近國(guó)際水平，甚至超過(guò)國(guó)際水平。”老專家、原中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院鉆井所的樊世忠教授接受本刊記者采訪時(shí)指出，“由于國(guó)內(nèi)一直偏重水基鉆井液體系的研究，目前中國(guó)油基鉆井液至少落后國(guó)外十年。”

中國(guó)水基泥漿“大家族”

據(jù)樊世忠教授介紹，經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新與發(fā)展，全球水基鉆井液技術(shù)形成了系列鉆井完井液，中國(guó)也迅速跟進(jìn)。

五年前，國(guó)外發(fā)展起來(lái)一種新型無(wú)侵入鉆井完井液體系及處理劑。這種鉆井液是超低固相含量，利用表面化學(xué)原理，能使鉆井液在地層表面產(chǎn)生一種可以密封地層的非滲透性薄膜。

由于流變性不適合地層情況，硅酸鹽鉆井完井液曾經(jīng)被前蘇聯(lián)否定，之后，經(jīng)我國(guó)改良后在蘇丹得到成功應(yīng)用。硅酸鹽鉆井液能夠穩(wěn)定各種復(fù)雜地層，通過(guò)聚合醇和低價(jià)無(wú)機(jī)鹽復(fù)配等來(lái)強(qiáng)化體系整體性能，具有優(yōu)良的類似于油基鉆井液的抑制穩(wěn)定性能。樊世忠介紹說(shuō)，“硅酸鹽鉆井液成本比普通水基鉆井液高30％左右。自1998年起在加拿大西部、英國(guó)和哥倫比亞近40口大位移定向水平井、高溫高壓復(fù)雜深井中，使用了強(qiáng)抑制性硅酸鈉/鉀環(huán)保鉆井液體系，成功地替代了油包水鉆井液和硫酸鉀鉆井液。”2004年前后，中國(guó)在蘇丹成功應(yīng)用了硅酸鹽鉆井液，防塌效果顯著。

我國(guó)以山東大學(xué)張春光教授為主研發(fā)了一種正電膠（MMH）鉆井完井液。該鉆井液由于攜巖能力和抑制性很強(qiáng)以及對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)作用，目前這種鉆井液體系已成為鉆各類水平井的重要手段。該體系用做鉆井完井液、壓井液、修井液均可，適合鉆開(kāi)油氣層，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中均表現(xiàn)出保護(hù)油氣層的優(yōu)越性。

新型鉆井完井液——聚合醇(PEM)，又稱為“雙保泥漿”，是協(xié)調(diào)油井工程技術(shù)和環(huán)境保護(hù)之間矛盾的產(chǎn)物。PEM具有優(yōu)異的防塌、潤(rùn)滑、保護(hù)油氣層等應(yīng)用特點(diǎn)。該鉆井液對(duì)延長(zhǎng)鉆頭及馬達(dá)的使用壽命有特別功效，且可直接排放。

來(lái)自美國(guó)的葡萄糖甙(MEG)鉆井完井液體系，具有與油基鉆井液相當(dāng)?shù)男阅?。?guó)外大量用于水平井和大位移井；國(guó)內(nèi)新疆油田、勝利油田應(yīng)用效果良好。

甲酸鹽鉆井液有利于提高鉆速，節(jié)約鉆探成本；保護(hù)油氣層，提高采收率；抗高溫，性能穩(wěn)定；抗鹽、抗鈣和抗污染，可溶解水垢。特別適用于小井眼深井鉆井等。樊世忠認(rèn)為，甲酸鹽鉆井液的應(yīng)用對(duì)我國(guó)今后的非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)具有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)展了高性能胺基鉆井液，該類鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性能與油基鉆井液相當(dāng)，具有很好的穩(wěn)定井壁作用。中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院研制的高性能胺基鉆井液在新疆油田得到成功應(yīng)用，延長(zhǎng)了易塌井段的鉆井深度，可以節(jié)省一層技術(shù)套管，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

國(guó)內(nèi)油基鉆井液的嘗試

與傳統(tǒng)的水基鉆井液技術(shù)相比，油基鉆井液將鉆井液技術(shù)帶入到一個(gè)新的發(fā)展階段。從1920年到1980年，世界油基鉆井液技術(shù)形成了以原油作為鉆井液、油基鉆井液、油包水乳化鉆井液、低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液、低毒油包水乳化鉆井液這五種?？?00℃以上的高溫是油基鉆井液最為明顯的特點(diǎn)。其中，低毒油包水乳化鉆井液具有可有效防止污染環(huán)境等特點(diǎn)，特別適用于海洋鉆井。

據(jù)樊世忠介紹，我國(guó)在上世紀(jì)60年代就研究應(yīng)用了低密度油基泥漿。1983年由華東石油學(xué)院、石油勘探開(kāi)發(fā)研究院與華東油田合作研制了加重油包水泥漿，在華北油田新家4井成功應(yīng)用，該井鉆達(dá)4500米，因?yàn)榻鉀Q了鉆深井鹽膏層和軟泥巖技術(shù)難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，當(dāng)時(shí)引起轟動(dòng)。

低密度流體鉆井液隨著鉆井技術(shù)發(fā)展，逐漸形成了空氣或天然氣、霧、穩(wěn)定泡沫、硬膠泡沫、充氣鉆井液、微泡六種流體。樊世忠介紹說(shuō)，“從1982年開(kāi)始，我國(guó)長(zhǎng)慶氣田、長(zhǎng)北氣田、四川氣田均應(yīng)用過(guò)泡沫鉆井液。近年來(lái)，一種微泡鉆井液在國(guó)外成功應(yīng)用。微泡可有效防止漏失，比較環(huán)保，可節(jié)省套管成本。”國(guó)內(nèi)遼河油田在這方面做了一些技術(shù)研究。

隨著對(duì)保護(hù)環(huán)境、保證人身健康的重視，國(guó)際上出現(xiàn)了全油基鉆井液。國(guó)內(nèi)吐哈油田陵28井、新疆柯克亞柯30井、新疆塔里木油田東河11井，均應(yīng)用了全油基鉆井液，取得良好效果。

中國(guó)應(yīng)重視

油基鉆井液研究開(kāi)發(fā)

當(dāng)前，國(guó)際公司泥漿服務(wù)主打“油基泥漿牌”，斯倫貝謝、哈里伯頓和貝克休斯三大鉆井液服務(wù)公司獨(dú)占國(guó)際鉆井液75%的市場(chǎng)份額。2010年，已經(jīng)走出去的中國(guó)石油，其國(guó)際市場(chǎng)份額僅為1.6%。目前我國(guó)70%以上的泥漿技術(shù)以水基鉆井液應(yīng)用為主，尚處于水基泥漿的時(shí)代。中國(guó)石油雖打出最深井—8023米克深7井，卻需要哈里伯頓提供全油基鉆井液技術(shù)服務(wù)。

“大體上，我國(guó)與國(guó)外在鉆井液技術(shù)發(fā)展上保持同步。但在廣度和深度 研究上差距很大。尤其是油基鉆井液 發(fā)展至少落后國(guó)外十年。”在樊世忠教授看來(lái)，這是有歷史原因的。在上世紀(jì)80年代，從安全角度考慮，油基鉆井液易燃，同時(shí)因?yàn)檠b備成本較高，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域遲遲未深入開(kāi)展研究。當(dāng)時(shí)，他和一些專家教授曾提議過(guò)組建專業(yè)泥漿服務(wù)公司，雖得到集團(tuán)公司的響應(yīng)，但最終沒(méi)有形成決議。這一“拍”竟比別人慢了十余年。

樊世忠教授認(rèn)為，目前我國(guó)鉆井液技術(shù)落后于國(guó)外主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是油基鉆井液技術(shù)沒(méi)有普遍使用，油層保護(hù)工作欠佳，國(guó)內(nèi)固控技術(shù)、關(guān)鍵部件有待發(fā)展。2008年，全球打了5萬(wàn)多口水平井；2007年，大位移井超7000米的井有20口、大位移井有6口，垂水比大于10。而2007年，國(guó)內(nèi)水平井打了1200~1300口井，大位移井垂水比僅為5.634。大位移井的鉆井液技術(shù)比普通鉆井液技術(shù)困難的多，國(guó)外大部分大位移井采用新型油基鉆井液，其油氣產(chǎn)量高于普通直井?dāng)?shù)倍；二是相關(guān)監(jiān)測(cè)軟件缺失；三是服務(wù)上差距較大，國(guó)際專業(yè)公司在鉆井液產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、鉆屑回注預(yù)固控技術(shù)、鉆井廢棄物處理技術(shù)形成了一體化服務(wù)體系。“在事前做技術(shù)分析診斷及設(shè)計(jì)，在事后做工作總結(jié)改進(jìn)，在服務(wù)意識(shí)上，國(guó)內(nèi)公司比較欠缺。” 樊世忠說(shuō)。

樊世忠教授指出，今后鉆井液技術(shù)研發(fā)應(yīng)將環(huán)保放在第一位，完井后，廢棄鉆井完井液處理技術(shù)有待深化研究及應(yīng)用；應(yīng)開(kāi)發(fā)新能源如可燃冰開(kāi)發(fā)用的鉆井液體系；發(fā)展甲酸銫鉆井液技術(shù)；發(fā)展欠平衡鉆井液、大位移水平井鉆井液技術(shù)及相關(guān)軟件技術(shù)；發(fā)展零電位泥漿技術(shù)；開(kāi)發(fā)鉆井液技術(shù)軟件及測(cè)試儀器。同時(shí)，他特別指出，在一體化服務(wù)方面，國(guó)內(nèi)公司要勇于學(xué)習(xí)趕超，與國(guó)際公司同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。