科研人员一起讨论钻井液方面的技术问题。 本报通讯员 裘新农 摄 本版图片拍摄于疫情前
（图片由工程技术研究院提供） 科研人员在现场进行泥浆性能检测。
钻井液是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，又称为钻孔冲洗液，被称为钻井的“血液”。作为钻井的“血液”，它在钻井过程中起到平衡地层压力、携带岩屑、传递水功率、冷却润滑钻具等作用，形成的泥饼可封堵地层裂隙，阻止钻井液及其滤液进入地层，达到提高地层承压能力、稳定井壁、防止井漏和保护油气层等目的，是实现安全、高效钻井的重要技术保障。
新疆油田钻探领域广，各区块岩性复杂，如何保持井壁稳定，是长期困扰新疆油田勘探开发钻井的“老大难”问题。在2010年以前，新疆油田钻井井壁失稳带来的复杂占总复杂时间的42%以上，其中重点储量接替领域以非常规油藏为主，同类复杂高达50.1%，严重制约增储上产。要实现此类油藏有效动用，必须解决钻井过程中的井壁失稳难题。
如何确保井壁稳定，减少地层缩径、垮塌、卡钻等复杂，提高钻井效率？优选钻井液体系成了至关重要的事情。
作为油田公司的“工程技术参谋部”，工程技术研究院钻井工程研究所钻井液研究室科研人员潜心研究，针对地层特征以及钻井复杂情况等对钻井液体系进行融合、优选、重复利用，为油田提速上产，降低成本，提供了重要的技术支持。
化繁为简
优化钻井液体系
玛湖大开发后，采用了钾钙基聚胺有机盐、反渗透等多套环保体系钻进，以满足上产和环保要求。
“钻井液体系种类繁多，各有各的优点，在井型相同、地层结构相近等条件下，不能说哪种体系的钻井液是最好的，只要是适用的，就没有问题。但是使用多套钻井液体系，不仅使得相关人员要设计多套钻井液体系，增加了工作量，还不便于管理、评价分析。”工程技术研究院钻井工程研究所钻井液研究室科研人员巩加芹说。
如何解决这一日益突出的矛盾？对多种钻井液体系进行科学融合是一条可行之路。
“知己知彼，百战不殆。”要想对钻井液进行优选，保障安全快速钻井，首先必须摸清岩性、矿物特征、孔隙特征、裂缝发育程度、地层埋深等地层特点。
而钻井液体系众多，包括钾钙基聚胺有机盐系、有机盐体系、反渗透钻井液体系、XZ钻井液体系等，每种体系涉及的处理剂种类繁杂，主要包括聚合物、抑制剂、封堵剂、润滑剂等功能性处理剂，每种处理剂都有多种类似材料。
因此，每做一个区块或者一口井的设计或者方案，钻井液研究室的科研人员都要查阅各种邻井资料，并取所需地层岩心进行钻井液体系的优选以及配方的确定。针对不同区块的地层岩性，科研人员通过调节这些处理剂的浓度来调整钻井液体系的流变性、滤失性、封堵能力以及润滑性能，而且各种处理剂要相互配伍，也就是不能影响其他处理剂的使用效果和性能。
钻井液体系和相应的各种处理剂的优选以及处理剂浓度配比需要做很多实验才能最终确定，优选过程耗时耗力。科研人员通过长期跟踪现场钻井液的应用情况及后期进行大量综合分析，不断优化钻井液配方，从各种钻井液体系中优选出性能优异且相互配伍的处理剂，最终将多种水基钻井液体系融合成一套高性能钾钙基聚胺有机盐体系，从玛湖地区开始逐渐推广应用到新疆油田各个区块，为后期的钻井液设计减少了大量工作。
按需配置
杜绝“杀鸡用牛刀”
针对具体地层，高性能钾钙基聚胺有机盐体系包含的各种处理剂的最优配比依然需要做很多的实验来确定，耗费大量时间和人力物力，在目前增产上产的油田开发进程下，这种仅靠做实验优选处理剂配比的方法来做每个设计或者方案，效率较低，而且存在钻井液体系“高配”地层钻井需要这一突显矛盾，造成了一定程度上的资源浪费。
在全球经济低迷的大环境下，国际油价持续低位震荡，为有效应对低油价挑战，钻井液研究室的科研人员积极践行工程技术研究院“成本是设计出来的，一切成本皆可控”的理念，主动开展了水基钻井液分级技术研究，杜绝“杀鸡用牛刀”这个问题。
钻井液分级，即根据地层需要，对钻井液中的每一种功能性处理剂进行优化分级，使得配置出来的钻井液更有针对性地发挥不同作用。
针对泥岩、砂泥岩地层易缩径、垮塌的问题，科研人员首先通过泥页岩水化膨胀性和水化分散性实验，确定地层不同水化特性，建立泥页岩分类方法，建立泥页岩水化特征分类图版，便于快速判断和识别井壁失稳因素。
聚合物类处理剂主要起到包被泥岩，防止泥岩水化分散的作用，并能起到携岩的作用，但其使用性能受温度影响，使用浓度与泥页岩种类、含量有关，结合聚合物类处理剂热失重情况和泥页岩水化特征，根据正交实验结果，优化出3个级别的聚合物基础配方，以适应不同水化区域和井深（温度）。
抑制剂，主要起到抑制泥页岩水化分散的作用，泥页岩种类不同，水化机理不同，使用的抑制剂的种类也会不同。封堵剂能够增强井壁的封堵能力，减少滤液侵入地层，防止井壁垮塌掉块。以强化泥页岩稳定性及地层防塌性为基准，科研人员开展了各类抑制剂、封堵剂配比与组合优化研究，分别优化出不同级别的抑制和封堵配方。
润滑剂对减小钻具的扭矩和磨损、防止钻头泥包，缩短起下钻时间具有重要作用。科研人员采用极压润滑实验，根据不同井型、井身结构对于润滑性能的不同需求，结合现场作业经验进行室内模拟，优化配比，形成润滑剂分级配方。
这些功能处理剂的各级配方分别适应不同区块不同层位和井深，并根据各个区块地层情况最终实现各区块钻井液配方标准化。优化后不同等级的钻井液体系匹配相应复杂程度的钻井需要，实现方案源头控投降本。
准噶尔盆地各区块钻井液方案相继设计分级优化后的体系配方，应用区块钻井阻卡等复杂无明显增多，井径无明显增大情况，保障了安全钻井。而且通过准噶尔盆地水基钻井液分级技术研究，科研人员开拓了钻井液体系优化新思路，拓展了钻井液方案设计新方法，简化了方案设计编制流程，对提高方案设计效率具有指导意义。该技术从方案设计的源头降低了钻井成本，可广泛应用于规模开发的区块，为新疆油田提质增效奠定了基础，对新疆油田区块高效建产具有重要意义。
对于开发逐步成熟的区块如玛湖地区，随着勘探程度逐渐增大，钻井液体系进一步完善和统一，科研人员通过对现场钻井液应用情况的长期跟踪及后期大量综合分析，不断优化钻井液配方，实现提质增效。玛湖地区上部侏罗系及三叠系白碱滩组、克拉玛依组地层为正常压力，承压能力低，复杂主要表现为渗透性漏失及井壁垮塌，安全钻井密度窗口窄。这些复杂情况主要出现在玛湖1、玛2和风南4井区，因此科研人员在优选钻井液体系钾钙基聚合物的基础上，使用超细碳酸钙增强体系的封堵性，其他复杂较少的玛18、玛131、艾湖2等区块则优化了钻井液包被剂、抑制剂和封堵剂的用量，在保障井壁稳定、安全钻进的基础上实现降本增效。对于其他钻井液体系使用成熟的油田老区，如稀油老区百21井区克下组油藏、稠油老区红003井区清水河组油藏等也已逐步进行配方优化。
“其实几年前我们就开始研究钻井液分级技术。想做到对钻井液进行科学合理分级，其前提是对准噶尔盆地各区块地层进行有效、全面梳理。推广钻井液分级技术后，钻井液米进尺成本降低了10%—17%。”钻井液研究室科研人员叶成说。
变废为宝
钻井液重复利用
在优化钻井液体系的基础上，钻井液研究室的科研人员想方设法提高钻井液的重复利用率，进一步精打细算，实现节能降本。
本着“管理上精雕细刻、技术上精益求精”的理念，科研人员打算盘、算细账，在对各种钻井液体系性能评价以及钻井液循环系统风险充分评估的基础上，针对开发井、评价井、探井等不同井别，不同井身结构的井，制定钻井液重复利用方案，充分利用地面循环钻井液和井筒内循环钻井液，达到降本增效，节能减排的目的。
通过钻井液重复利用，单井钻井液米进尺成本降低了约10%—26%，平均降低13.41%。另外，实施大井丛平台布井，可以实现钻井液最大化重复利用，重复利用钻井液占总用量的20%—30%，同时还可以缩短单井钻井工期，进一步减少钻井液的使用量。
在对钻井液性能评价以及钻井液循环系统风险充分评估的基础上，对三开井身结构开发、评价井单井大幅提高地面循环钻井液和二开井段井筒内循环钻井液的重复利用率均高达90%以上，实现了降本增效，达到了节能减排的目的。