探析油基钻井液对随钻仪器的影响

探析油基钻井液对随钻仪器的影响

郑若弦

江汉油田钻井一公司定向井公司湖北潜江433121

摘要：油基钻井液与常规的水基钻井液相比，因其具有优异的抗寒性、润滑性以及稳定井壁的能力，所以在页岩气钻井的过程中得到了广泛的应用。就目前情况可以看出，我国的定向随钻仪器大多是在水基钻井液的钻井技术中得以应用的，而若是想在油基钻井液中使用定向随钻仪器，在仪器的使用和维修方面都存在新的问题。根据上述的情况，笔者将结合自己的使用经验，就定向随钻仪器在油基钻井液环境下的使用进行分析，并提出一些改进意见。

关键词：油基钻井液；定向；随钻仪器

为了解决水基钻井液在钻井中的问题，人们开始使用原油作为钻井液。在此之后，由于油基钻井液抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小，所以油基钻井液得到了广泛的应用于研究，并且在应用中取得了较好的效果。常规定向随钻仪器主要应用在水基钻井液中，若是将其应用在油基钻井液中，将会在操作及日后维修方面都存在新的要求，而也会影响施工作业的成本和安全性。

1.油基钻井液

（1）优点

由于油基钻井液的外相是油，所以其具有较好的抑制性与润滑性，而在钻井的时候滤液也为油相，这样可以使地层粘土矿物在接触滤液后而出现的水膨胀问题得到避免，从而可以使井壁更加稳定。油基钻井液因其具有良好的抗污染能力和抗温性，所以在钻探高温深井的时候其成为首选。油基钻井液还具有保护水敏性的底层，这样可以对储层进行保护，单井的产量也能得到提升。

（2）缺点

在使用油基钻井液的时候，其也是存在一些缺点的，具体可包括四点：①在使用油基钻井液的时候产生的泥饼不易清除，这样会对固井的质量造成一定的影响。②油基钻井液是外相石油，所以在使用前应按照一定的比例对其进行乳化，这样就会使经济成本增加。③在使用油基钻井液钻井的时候产生的岩屑和废弃的钻井液都会对自然环境造成一定的影响，极有可能会造成环境污染。④由于存在油相，所以会对地质造成一定的影响[1]。

2.定向随钻仪器

定向随钻仪器的工作原理主要是利用地磁场和重力场作为基准定义参数，电磁场与重力场都是矢量，其可以对空间的姿态进行确定。该仪器其主要是利用重力加速计和磁通门对井下的仪器进行连续的测量，并利用温度传感器对井下仪器的温度进行测量，用以补偿温度对数据的影响，从而计算出井身的方位角和倾斜将并将数据传输至地面的仪器中。地面的仪器将连续记录与被测井井深对应的井温、工具面、井斜等工程参数[2]。

3.油基钻井液对随钻仪器的影响

在定向钻井工程施工中使用的随钻仪器，往往都是针对水基钻井液的工作环境而设计的，其只有部分型号可以在油基钻井液的工作环境中使用，主要是由于这两种钻井液的物理性质相差较大，若是使用不恰当的话则极有可能会造成随钻仪器的损害。常见的问题主要可以包括几方面，下面将对其进行具体的分析。

温度升高对仪器产生影响：油基钻井液相对于水基钻井液而言，由于比热小所以其导热系数较低，这就会导致在钻井的时候钻井液的温度较高，并会加速井内随钻仪器的老化速度，也极有可能使其达到工作的极限温度，将会导致脉冲发生器无法正常工作或工作寿命缩短。

对转子耐磨轴的使用造成影响，会造成轴体的磨损：在进行页岩气气井钻井工作的时候，其施工周期较长，所以应选择能长时间在井下工作的随钻仪器。由于随钻仪器中的橡胶耐油性较差，同时仪器在井下高转速进行转动的时候对转子的耐磨轴会造成很大的影响，导致其连续工作时间不能超过60小时，如果额外增加下钻的次数，则极有可能会对工期的时间造成一定的影响，从而使其优势不能在工程中体现。

分段连接处密封件老化速度快，可靠性降低：随钻仪器大多都是由极端组合而成的，在入井前对其进行组装并放置在无磁钻铤内，而段间的连接处是由密封结构的，主要是防止钻井液进入到一起的内部。随钻仪器常见的密封方式有上扣式和插拔式，这两种连接方式均会对两道（金属管、密封圈）进行密封，只是其密封原理不同，插拔式是利用管壁贴合的性质而对其进行密封，上扣式是将保护端面旋紧，从而达到密封的效果。但是在经过一段时间的工作之后，这两种密封方式都会由于各种原因而导致金属管的内壁遭到腐蚀，会导致密封性变差，在这时会用密封圈进行密封。而由于密封圈的主要成分为橡胶，若是在使用时很有可能被油基钻井液腐蚀，这样会降低它的密封效果，而也极有可能对仪器造成一定的损害[3]。

产生脉冲信号较差：在使用随钻仪器进行钻井工作的时候，往往都是在油压的作用下使运动部件运动从而产生脉冲信号。在油基钻井液较高温度下会对运动部件的主阀体油囊造成腐蚀，甚至会导致其出现鼓包的情况，这就使得脉冲信号较差，也极有可能会出现软件无法识别信号从而造成误判的情况。除此之外主阀体油囊在变软充油之后会与活动部件发生摩擦致使其破损，这样就极有可能对正常的工作造成影响。

高分子材料部件被暴露，使得腐蚀情况加剧：在随钻仪器中，扶正块往往都是由橡胶制成的，所以当其在油基钻井液的环境下进行工作极有可能会使其遭到腐蚀，将会使扶正器失去扶正的效果，也极有可能会使仪器在使用时发生抖动，这样不仅会对仪器内部的精密零件造成损害，还极有可能导致探管无法居中平行在钻具内，这样会使测量井斜的数据失真，从而对施工质量造成影响。

4.随钻仪器的改进方法

随钻仪器在油基钻井液中工作的时候，往往都是由于油基钻井液对随钻仪器中的高分子橡胶造成腐蚀，从而对随钻仪器的正常工作造成一定的影响，所以针对这样问题的出现，应将增强零件的抗腐蚀能力，或者使用其它材质的零件取代这些易损的零件。

在油基钻井液的环境中工作，其工作环境往往都是较高的，所以应对使用工作温度高于作业环境的耐高耐油仪器，这样可以使施工正常进行。

随钻仪器在井下高排量、高转速的运行，常规的橡胶轴承体转子损耗极大，需采用金属轴承体转子，它的使用保证了仪器能在井下连续工作的时间，也同时节约了施工中的消耗成本，提高了实用效率。

随钻仪器的密封圈可以采用有耐油性橡胶，在此基础上对其进行密封形成“双保险”的效果。在随钻仪器中若是其金属部位存在破损或者是变形的情况应及时进行更换，这样使其的密封性和可靠性增强。

对于随钻仪器的扶正器，在对其进行设计的时候可以采用一体化的设计，在其外层包裹上耐油性橡胶，这样可以起到减震的作用，在其的内层可以添加支撑骨和金属底座，以此来确保结构稳定不变形。

5.油基钻井液的选择

（1）抗高温油基钻井液

在油基钻井液的环境下使用定向随钻仪器钻井的时候，往往由于温度的过高的原因，会对定向随钻仪器造成一定的影响，所以在选择油基钻井液的时候可以选择抗高温油基钻井液，这种钻井液在300℃的时候仍有较好的流动性，这样更利于工作的开展。

（2）植物油钻井液

这种钻井液主要是以棕桐油为基础研制而成的，这种钻井液并不含芳香烃等有毒成分，并且在自然条件下就能讲解并且可以直接排放，对环境的影响较小，是一种相对环保的油基钻井液。

6.总结

在油基钻井液的工作环境下使用随钻仪器，其要克服的因素还是较多的，所以在使用的时候，仪器的操作人员应对仪器的性能充分了解，若是在井下存在突发的状况应灵活面对，避免由于仪器故障而耽误工期的情况出现。对于随钻仪器而言，其在油基钻井液的环境下工作还是存在不足的，所以应对随钻仪器进行改进，使其能够在油基钻井液的环境中工作，并取得较好的工作效果。

参考文献

[1]任金萍.油基钻井液技术进展研究[J].西部探矿工程,2019,31(08):55-56.

[2]王海琦.随钻定向测量仪器的研究与应用[J].西部探矿工程,2017,29(12):56-58.

[3]李岩.油基钻井液录井技术改进试验及应用[J].石化技术,2017,24(11):53.