钻井液与固控系统(西南石油大学罗平亚院士)
油气开发先锋 ——记石油工程专家、中国工程院院士罗平亚
20世纪50年代中期，国家在四川的找油工作正紧锣密鼓地进行，时任中共中央总书记的邓小平，亲自主持四川油气田的勘探开发。
毛主席对四川的油气勘探也十分重视，曾亲自到四川隆昌气矿视察。
1958年3月，南充东观、广安武圣、遂宁大英的三口探井喷出高产油流，举国震动。
彼时，石油工业部部长余秋里坐镇南充，打响了川中石油会战。
为了加快开发四川石油天然气资源，并为西南协作区培养技术干部，国家决定成立新的石油院校。
1958年，四川石油学院在南充成立了，这是新中国创建的第二所石油高等院校。
同年，18岁的罗平亚被这所刚刚建立的大学录取，成为学校首届招收的600余名新生中的一员。
初成立的四川石油学院一穷二白，学校在南充燕儿窝的一片乱石岗，没有校舍，只能借部队的营房学习和生活。
之后学生便和教师们一起加入了建校的劳动。
由于学校当时师资缺乏，为培养老师，学校决定从在校学生中挑选出百余名优秀学生，自行培养，留校从事教学工作。
罗平亚由于在校期间表现优异，被选入教师培训班，由主修钻井工程转而学习化学。
1963年，学校首批毕业生奔赴我国油气开发的各条战线，罗平亚留了下来，在化学教研室任教，成为一名化学老师。
得益于当时认真、求是的学风，在毕业后任辅导员和助教的这段时期，罗平亚打下了扎实的理论基础，积累了丰富的基础知识。
在学校期间，他掌握了一套正确指导学习和科研的理论方法，特别是20世纪60年代学习毛主席的“矛盾论”“实践论”更使他学会了正确认识问题、分析问题的辩证唯物主义等理论方法。
扎实的基础和正确、科学的思维方法，为罗平亚日后从事的科研工作打下了良好的基础。
请 命1972年，我国第一口超深井“女基井”准备在四川开钻。
利用现代钻井机具钻6000米的超深井，这在当时被列为我国第一口超深井，面临的首要技术难题是泥浆问题。
为罗平亚的一生与石油有着不解之缘。
50多年来，罗平亚院士永不停息，油气不仅成为他生命的一部分，也成为他不凡人生的写照。
综合整理/燕 回油气开发先锋——记石油工程专家、中国工程院院士罗平亚石油学家PETROLEUM EXPERTS结 缘了攻克这一难题，1973年冬，承担超深井钻井任务的四川石油管理局成立了“三结合”泥浆技术攻关组，要求西南石油学院（1970年四川石油学院更名为西南石油学院）派一名教师到钻井现场协同攻关。
页岩气有效开发的钻井液技术探讨(罗平亚)
2012年3月5日，温家宝总理在十一届人 大五次会议政府工作报告中指出：我国 要“加快页岩气勘探开发攻关”
一、立项依据
2012年3月13日，国家发改委、财政部、国土资源部和国家能 源局发布了《页岩气发展规划(2011-2015年)》。 到2015年，国内页岩气产量将达65亿方 探明页岩气地质储量6000亿方 可采储量2000亿方
2012年4月11日，国务院召开常务会议，决定加大页岩气科技
攻关。页岩气勘探开发列为国家重大专项的重要内容，并正拟 列为新的一个(第十七或第十八) 国家重大专项。
页岩气的有效开发己成为是国家的重大需求，
页岩含气是人们早已知道的事情,但由于页岩气藏含气量
远远低于常规天然气藏,而且自身渗透性极低及页岩中天然气
只能是经验的合理应用！
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而页岩地层钻长水平井难题的本质是: 1、水平段井眼的井壁地层坍塌压力大于同层直井井眼的井壁地层坍 塌压力(一般正常情况下水平井大于0,而直井可能=0)。 2、泥浆的抑制性不能有效抑制页岩水化澎涨作用, 造成井壁不稳定,而 长井段水平井钻井造成的地层长期浸泡而大大激化了这种作用。而不能 准确评价这种作用的大小及影响程度。 3、泥浆对页岩地层大量裂缝的侵入必大大幅加地层的P塌,从而导至 严重的井壁不稳定,而泥浆密度越大影响越大,而地层长期浸泡而大大加剧 了这种作用。而不能准确评价这种作用的大小及影响程度。 (其中1是力学因素;2、3是(泥浆)化学因素。然而决定井壁稳定问题是 岩石力学与化学耦合的结果)
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决定P塌的因素:
P塌与地应力方向和大小、岩石的力学性质、岩 体强度、强度（破坏）准则有关；
与岩石物性（渗透率、裂缝发育程度与状态、 界面润湿性……）、地层流体组成性质有关； 与地层流体压力(泥浆柱作用下)、岩石组成、 产状及水化状态有关； 与井眼状态（斜度、方位…）等因素有关；
泥岩地层井壁稳定性研究
52U Η + 5r2 × 5 2U r + 5r5Η
( 1- 2Λ) 5E 5 Ur 3- 4Λ + = 0 2 ( 1- Λ) rE 5r 2 ( 1- Λ) r2 5Η
5 Ur 5r 5Η
r
( 3) ( 4) ( 5)
UΗ Ur 1 5 +
z= Ε
5 Uz 5z
3 刘向君, 1969 年生; 1995 年毕业于西南石油学院石油工程系, 获工学博士学位; 现在西南石油学院完井中心工作。 地址:
( 637001) 四川省南充市。 电话: ( 0817) 2224433 转 2910。
( 1) ( 2)
可见, 在柱坐标系下, 从静力学出发建立的平衡 方程与无水化过程时的平衡方程形式完全相同。 但 这里的径向应力 ( Ρr ) 、 周向应力 ( ΡΗ) 、 剪切应力 ( ΣrΗ) 包括钻开地层由于载荷不平衡引起的应力和水化膨 胀应力两部分。 几何方程为: Ε r=
= Ε Η
r
及 P ierre 页岩岩心, 对泥页岩在不同水活度溶液中 的膨胀动力学过程进行了全面深入的研究, 实验证 明: 材料的膨胀百分比与材料所吸收的水分重量百 分比成正比; 实验也证明, 页岩水化可以用扩散吸附 过程加以描述。Yew C H 等首先利用泥页岩地层的 这一实验结果, 提出了一种计算井眼周围水化应力 分布的模型。 本文将以均匀各向同性的线—弹性力 学井壁稳定性模型为基础和出发点, 引用 Yew C H
( 7) w = f ( ∃w ) = k 1 ・∃w + k 2 ∃w Ε 其中, ∃w ( r , t ) 是指径向剖面上随时间而变化的吸 附水增量。 已知任意时刻地层含水量的分布 w ( r ,
无土相低伤害暂堵钻井液体系在大牛地气田水平井应用概况
堵钻 （ ） 完 井液体系 ，施工 中严格控 制性 能参数 ．提高钻井液防塌能 力 ，控制失水 ，维持体 系具有 良好 的润滑性 和流变特性 ，保持较高动 塑比值和高效的携岩洗井能 力 ， 起下 钻无 明显遇阻 、 遇卡 ， 实现水 也 平段 安全快 速钻 ４ 事 个泥岩夹层 ，为以后水平段钻遇泥岩提供 借鉴。 （ ） 系润 滑性 、降扭 矩 、降摩 阻效果突 出。钻井 液润滑性 的 ２ 体 好坏 直接关 系到钻井扭矩 、摩阻及钻具磨损 。现场施工 中，一方 面使 用润 滑性能本身 良好的钻井液处理剂 ，比如Ｇ ０一 Ｊ 。Ｇ ｌ－ Ｑ ３ １ＳＳ ３ ｏＤ Ｔ， Ｇ ｏ一 Ｚ 等的极 压 润滑 系数 都在０ 以下 ，通过选 用无 荧光 润滑 剂 ３２ Ｓ Ｄ ． ２ Ｄ Ｌ１ Ｆ － 来提高润滑性 ，从 而减小钻具回转阻力 ，降低摩阻 。在施 工过 程 中水 平 段摩 阻 系 数一 直 保持 在 ０ ４ ． 以下 ，扭 矩 控制 在２ Ｋ ． ０ ５ ＮＭ以 内。钻具上提 下放摩阻 保持在４ ｔ —８。为水平段的安 全快速 钻进打下
南 缸 科 技 ２１ ０１
建 筑 工 程
只求保 存孔 位 ，再以粘土掺砂砾 回填 ，待 回填土沉实时机成熟后 ，重 新钻孔成桩 。
（ ）采用热敏 电阻仪或感应探头测深仪 。 ４ （ 采用铁盒取样器插入可疑层位取样 判别。 ５
在 松散粉 砂土 、淤泥或 流砂层 中钻进时 ，控 制进 尺 ，选 择大比
重 、粘度 、 体率的优质 泥浆：孔 口坍塌的 ，圊填重钻或下钢护筒至 胶 未坍 处以下 ｌ ｍ；孔 内坍 塌不严重的 ，可 加大泥浆 比重继续钻进 ，较 严重 的可 回填砂石和粘土的混合物再钻。
关于提高地层承压能力的几点看法-罗院士
显然这是属于窄、负安全密度窗口才有的问题。 提高地层承压能力是扩大安全密度窗口最重要的 内容。是解决负安全密度窗口问题的重要手段。 它是当前钻井(特别是深井钻井)常迂到的头疼 问题。使钻迂高压气层(特别是高压、高产、高含 H2S气层)时的风险大大增加。现在承压堵漏是大 家提高地层承压能力常用的办法的,有一定的效果, 但成功把握不大。成为当前制约我国钻井发展的 一个重大技术难题。
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㈢裂缝即时有效封堵技术
1．裂缝封堵机理：经研究证实：
对任一致漏裂缝它可由一逐级分布的颗粒系列完成 。： ⑴单粒架桥→变缝为孔→逐级填充→最后填“死” ⑵架桥（桥塞）粒子 形状— 粒状最好； 尺寸－ 与裂缝尺寸匹配； 浓度— 粒子个数/M3,可由实验确定； 密度— 决定粒子浓度 抗压强度— 决定堵塞段承压强度（刚性为宜，果壳粒子的承压 能力不如大理石等颗粒）
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④.综合分析：
A.其中①是防止和减少诱导裂缝产生和扩大， ② 是对各类致漏裂缝封堵完成后的更高要求（封堵段抗压 强度大于ΔP,渗透率尽量小，最好为0）。 B.然而要作到①、难度很大，现在技术还不过关， 还须进一步攻关研究。而要作到② 相对容易。
C.分析发现： 若①、作不到则诱导裂缝必然产生和扩大，最后发 展到致漏程度。即必然转化为②。若②能解决则整个问 题就都能解决。而且问题演变为⑶的解决。
粒子1%;0.5mm缝架桥粒子0.5%……。
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④.大颗粒、高浓度的桥塞颗粒对 裂缝有效封堵的干扰： 这是目前这类地层钻进前提高地层承压能力和
钻进中承压堵漏和完钻后固井前提高地层承压能
力困难的一个重要原因，其具体现象是： 作业时起钻致套管鞋→挤入堵漏浆(粒度大、 浓度大)到下部漏失井段→挤泥浆蹩压(一般容易 达到10MPa以上)→静置候堵(一般能蹩住压力)→ 卸压→下钻→循环排出堵漏浆→再起钻作承压试 验。一般一次难成，多次反复可以使其承压能力
福山油田保护油气层钻井完井液技术研究
福山油田保护油气层钻井完井液技术研究王建标【摘要】Fushan oilfield is a typical condensate reservoir.The reservoir porosity is 10%~20%.The average reservoir permeability is 35 ×10 -3μm2 .It belongs to medium porosity and low permeability reservoir, and part being with low poros-ity and extra-low permeability.It is water sensitive and easy to collapse.By the test, XZD-Ⅱtemporary plugging agent was selected as shielding temporary plugging drilling and completion fluid to protect oil-gas formation with good effects.% 福山油田为典型凝析油气藏,储层孔隙度10%~20%,平均渗透率35×10-3μm 2,属于中孔低渗储层,部分为低孔特低渗储层,且水敏、易塌。
通过试验选用了以XZD-Ⅱ为暂堵剂的屏蔽暂堵钻井完井液实施油气层保护,取得了较好的保护效果。
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P24-26)【关键词】凝析油气藏;钻井完井液;敏感性;储层保护;屏蔽暂堵;福山油田【作者】王建标【作者单位】中国石化华北分公司，河南郑州450042【正文语种】中文【中图分类】TE2540 引言目前福山油田仍没有成型的适用钻井完井液体系，本文通过储层敏感性评价，及潜在损害因素分析，优选福山油田适用钻井完井液体系，并通过室内实验评价其效果，主要评价内容包括:(1)储层特征、敏感性评价及潜在损害因素;(2)现场应用及效果;(3)工艺及措施。
钻井液发展Kaiser
钻井液，呼唤发展的春天中国石油新闻中心 [ 2011-05-30 09:08 ]钻井液俗称泥浆，是钻井的血液。
作为钻井小专业，泥浆常被忽视。
5月24日，集团公司专门召开会议，中国石油内外钻井液专家和技术人员百余人共商泥浆“大计”。
泥浆发展再一次引起人们的深思。
“沉默”的泥浆中国工程院院士罗平亚说，钻井液工作会一别就是20余载。
上次会议要追溯到上个世纪。
1983年6月14日，当时石油工业部所属钻井司组织召开了全国第四次泥浆工作会议。
此次参会代表称，20多年来，中国泥浆业务发展脚步没停，但客观地说，对泥浆业务的重视还远远不够。
泥浆的“沉默”有时代的原因。
上世纪以来，中国的石油工业发生巨变。
1988年，国家撤销石油工业部，组建国家石油公司。
接着，中国石油、中国石化和中国海油三大公司重组改制。
此后，中国石油工程技术业务持续重组，在集团公司层面历经钻井局、工程技术与市场部、工程技术分公司三个阶段。
钻井局设有泥浆处。
如今，集团公司泥浆业务管理由工程技术分公司钻井工程处负责。
变革重组不可避免地削弱了泥浆工作的管理力度和职能。
发展中，各家对泥浆工作重视程度不一样，水平也参差不齐。
目前，国内相对独立、专业化的钻井液技术服务公司仅长城钻探、渤海钻探和中海油服油田化学事业部三家。
作为中国石油钻井液业务专业化最早的长城钻探钻井液公司，发展时间也不过10年，2000年成立以来，它曾一度是中国石油钻井液业务对外的唯一窗口。
进入21世纪，各家钻井液业务虽都有较大进展，但发展的速度和质量不能尽如人意，与国外先进水平相比存在较大差距。
“泥浆的发展已跟不上钻井的要求！”罗平亚的这句话戳到了中国泥浆业务发展的痛处，也敲醒了很多人。
泥浆，不能再“沉默”了。
泥浆的使命其实，泥浆不曾沉默过。
作为钻井的“血液”，泥浆一直在确保井眼安全，提高施工速度，促进勘探开发等方面发挥至关重要的作用。
尤其是在集团公司油气业务不断拓展的今天，泥浆肩负的使命越来越重。
罗平亚-新型清洁压裂液原理及应用
4,新型清洁压裂液的新原理(理论 依据):
(1)利用结构流体流变学的相关理论及 其流体悬浮与携带原理解决无需交联的 压裂液就能具有足够的携砂能力和其它 优良性能的理论问题;
(2)利用超分子化学理论设计、研制出 能形成具有以上功能的结构流体（溶液） 的化学剂(增稠剂)及其溶液体系（压裂 液）。
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含有VES表面活性剂溶液可以具有高粘度和粘弹性， 能将其用作压裂液悬浮支撑剂。当VES压裂液进入含油的 岩芯或地层以后，亲油的有机物将被增溶到胶束中，使 棒状胶束膨胀，最终崩解成较小的球形胶束，VES凝胶破 解，变成粘度很低的水溶液。碳氢化合物如油和气有这 种作用，将迅速地减少VES液体的粘度到最低水平。所以， 这种体系不需要另加破胶剂
该清洁压裂液完成了20多井次现场试验效果良好例如在某油 田是邻井使用常规水基压裂液压裂井产量的2～3倍。证实了它 配制简便、低粘度、高弹性和良好的剪切稳定性、携砂能力强、 减阻效果良好（减阻率达到76％）、破胶彻底、无残渣、返排 快，改善了增产效果。显示出清洁压裂液的巨大优势。
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综上所述:
目前国内研究起步不久，正在沿着国 外的技术思路进行；而国外主要仍以 VES特种表活剂在较高浓度下形成棒状、 片状…胶束进而形成结构的原理为主。 即以研制开发这类特种表活剂为主，但 仍然无法解决与国外清洁压裂液相同的 难题。因此在 “热过”一段时间后目前 处于仃滞阶段。
这类清洁压裂液采用特种表面活性剂作“稠化剂”， 在此表面活性剂溶液中当浓度较高时形成类似于交联聚 合物一样的网络结构，使溶液具有必要的粘度和粘弹性。 将这些特种表面活性剂称为粘弹性表面活性剂，简称 “VES”（Viscoelastic surfactant）。
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由Schlumberger 公司开发的清洁压裂液，其商品名 ClearFrac。就是典型的VES，其分子在水中一定条件下 形成棒状结构的胶束，长棒状胶束之间高度“缠结” ， 形成类似于交联的聚合物网状结构，具有粘弹效应和高 的有效粘度，使液体具备优良的悬砂和携带性能。