7月14日，涪陵頁巖氣田焦頁18-10HF井，江漢石油工程鉆井一公司創(chuàng)新研制的高性能水基鉆井液體系，在涪陵工區(qū)首次成功應用，完成長達1378米的水平段施工，在綠色鉆探的道路上邁出了重要一步。

用水基鉆井液替代傳統(tǒng)的油基鉆井液，江漢石油工程鉆井一公司已經(jīng)進行了5年的艱難探索。

為油找“替身”

西南地區(qū)多雨，在這里打井的鉆井人尤其怕下雨。

“除了塌方、泥石流等自然災害，井場存放的油基泥漿藥品也是我們關注的重點。”鉆井一公司50805JH鉆井隊隊長劉陽說，除了做好遮蓋防護，他們還要加密巡檢，以免因藥品泄露造成環(huán)境污染事故。

泥漿即鉆井液，被稱作鉆井的“血液”，在國內頁巖氣勘探中，鉆井施工三開水平段使用油基泥漿，已經(jīng)是行業(yè)慣例。“水平段巖層非常脆弱，對鉆井液的封堵和潤滑性能要求很高，油基泥漿恰恰具有這兩方面的特性。”鉆井一公司副總工程師周超群說，涪陵頁巖氣田打井500多口，均是采用這一做法。

油基泥漿在帶來施工便利的同時，同樣帶來諸多挑戰(zhàn)，其基礎配方是柴油，無法進行生物降解，所以施工過程中要嚴防泥漿落地，環(huán)保壓力很大。

不僅如此，油基泥漿作為危化品，后期處理也很麻煩，一口井一般會產生約400噸油基鉆屑，而且隨著涪陵二期產建的推進，超深井超長水平段井越來越多，每口井的油基鉆屑處理量會進一步增大。涪陵工區(qū)目前已經(jīng)建成了2個油基鉆屑處理廠。

綠水青山就是金山銀山。“為保護生態(tài)環(huán)境，我們從2014年底開始了新的泥漿體系研究。”江漢石油工程公司首席專家游云武表示，四川盆地是我國頁巖氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場，要徹底解決這一環(huán)保難題，必須找到油基鉆井液的替代品。

水的“變形計”

在鉆井一公司鉆井液創(chuàng)新工作室里，上百個藥劑瓶一字排開。技術人員趙素娟從中選出一種，小心地取樣、稱重、記錄，然后開始調配。

2015年初，由鉆井一公司專家和技術人員組成的攻關小組，經(jīng)過調研和論證，確定了高性能水基鉆井液的研發(fā)思路。

在 2000多米深的井下，壓力會達到25兆帕以上，溫度 100—150 攝氏度，讓水具備油的潤滑特性，幫助鉆具在井下快速前進，絕非說說那么簡單。

“首先要解決水基泥漿潤滑、封堵等關鍵問題，這就需要找到合適的處理劑和最佳配比。”趙素娟說，幾十種處理劑，每一種又有多個類別，哪怕是一毫克的差別都會使性能產生變化。這就如同26個英文字母，可以組合成無數(shù)個單詞，要找到最合適的那個，難度之大可想而知。

在經(jīng)歷了上千次試驗之后，技術人員終于找到高效潤滑劑和減磨劑這對好搭檔，在160度的高溫下，潤滑系數(shù)降低率達到86.66%。

頁巖層內存在細小的裂縫，鉆井時又會產生新的孔隙，“封堵劑里的粒徑越小，對微裂縫的封堵效果就越好。”該公司鉆井液高級技師陳長元表示，直到去年初，他們才找到一種合適的納米級封堵劑，“它只有一根頭發(fā)絲的萬分之一大小，在鉆頭破巖時就能迅速進行封堵，嚴絲合縫。”

經(jīng)過不懈努力，去年7月，鉆井一公司終于研制出2.0g/cm3的高密度水基鉆井液，去年10月份在中石油陽105H1-2井中成功應用，在固相含量超過50%的情況下，仍然能像牛奶般自如流動，而且經(jīng)過測試，抗高溫、無毒、環(huán)保，能夠滿足長水平段頁巖地層鉆井需求，為下一步完善推廣奠定了堅實基礎。

綠色鉆探“利器”

涪陵氣田地質結構復雜，今年6月，焦頁18-10HF井被確定為氣田首個應用水基鉆井液的試驗點。

該井是一口大三維井，井眼軌跡復雜。水平段位于五峰組，可鉆性、穩(wěn)定性差，與實驗室制成的小樣不同，現(xiàn)場泥漿配比動輒幾十噸至上百噸，水基鉆井液作為一次全新嘗試，能取得成功嗎?

“光是方案論證會，我們就開了7次。”在現(xiàn)場駐井的公司鉆井液專家劉浩冰說，他們針對涪陵地質結構特點，在原有的基礎上進行改良和完善，研制出配套的高性能水基鉆井液JHGWY-1體系，具有強抑制、強封堵、強潤滑、低失水的特點。

該井 6月14日開鉆，技術人員全程駐井，每打一米，都要記錄摩阻、扭矩、鉆時、巖屑數(shù)據(jù)，然后傳回江漢的工作室同步分析。陳長元說，這樣的數(shù)據(jù)累計超過上萬個。

施工過程中，曾三次遭遇雷電暴雨導致停電，鉆具在地下靜置十幾個小時，憑借水基鉆井液良好的性能，始終保持了井壁穩(wěn)定。7月4日凌晨5:30，焦頁18-10HF井僅用時19.98天，順利完成三開施工任務，水平段機械鉆速同比提高28%。

對于水基泥漿帶來的好處，鉆井施工人員無疑擁有發(fā)言權。“以前使用油基鉆井液，沉砂含油，掏罐要用鐵鍬鏟，一個星期才能掏完。”劉陽說，“現(xiàn)在用水基鉆井液，沉砂可以直接用水沖，一天就完成了。”

綠色能源綠色開發(fā)。“該井的成功鉆探，進一步證明了高性能水基鉆井液在頁巖氣水平井施工中具有廣闊的應用前景，對實現(xiàn)綠色鉆探具有重要意義。”游云武說。