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塔里木油田钻井液起泡及其解决办法探讨

赵善波

报告择要：报告详细分析了塔里木油田钻井液起泡的原因，认为引起塔里木

油田钻井液起泡的根本原因是钻井液中含有起泡的表面活性材料。这些表面活性材

料的来源一是个别加入钻井液中的处理剂本身就是表面活性剂;二是部分钻井液处

理剂在合成生产过程中由于原料和工艺控制等问题产生了具有表面活性的物质;三

是部分天然材料改性生成了有机羧酸盐和磺酸盐具有表面活性。四是有些钻井液处

理剂部分成分为表面活性剂。钻井液中表面活性材料的种类及含量随钻井液处理剂

的种类不同而不同。钻井液中这些表面活性材料的存在,且浓度过高消耗不掉是引

起钻井液起泡的根本原因。钻井液中处理剂加量过大，钻井液粘切较高，钻井液体

相和液相粘度较大，形成泡沫的液膜表面粘度大，排液速度慢，泡沫中的气体分子

不易膨胀变大逸出，泡沫都处于小泡状态，不易破裂消失。这就是钻井液泡沫细小

稳定不易消除的原因。造成钻井液起泡的外因是钻井液中钻屑、膨润土以及各种固

相含量的多少，这些固相会吸附消耗上述这些表面活性材料，如果表面活性材料少

不足以固相的消耗，钻井液就不会发生起泡，反之，固相少消耗不了过多的具有表

面活性的材料，就会造成钻井液的起泡。引起钻井液起泡的导火线常常是加某种含

有表面活性的处理剂，如磺化沥青、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、润滑剂、聚合

醇、乳化石蜡等等，以及钻遇油气侵、盐水侵、钻水泥塞（Ca2+侵）、CO3=与

HCO3-污染、加钻井液结构的处理剂等等。

一.塔里木油田钻井液起泡的特征

塔里木油田钻井液起泡问题近几年时有发生，轻的加消泡剂可以消除，不影

响钻井施工，严重的密度下降，影响泵上水，不得不停工处理钻井液，如满加1井

和英深1井等。塔里木油田钻井液起泡常见于探井，且主要发生在深井段，井深大

多超过5000米。钻井液起泡发生的区块主要在塔中地区，少部分发生在其他地

区。起泡发生的地层主要为目的层下古生界奥陶系和志留系，少数为下第三系和白

垩系。起泡时使用的钻井液体系大多为盐水磺化钻井液，部分为复合盐水弱凝胶体

系。起泡时的钻井液性能，大多为低密度（1.20g/cm3左右），少数为中高密度。

钻井液起泡时的工况大多是在钻进加处理剂过程中，部分是在钻水泥塞、钻遇盐水

浸、油气浸时发生。

二．塔里木油田钻井液起泡的原因分析

一般说钻井液起泡是指钻井液从井筒内循环出井口，经架空糟和震动筛震动

裹进空气后在钻井液中产生的泡沫，并经过钻井液循环糟和罐后不易消失，我们就

称之为钻井液起泡。塔里木油田钻井液起泡的原因很多，归纳起来可分为内因和外

因两大类。

内因，首先是使用的钻井液处理剂中含有起泡的表面活性材料。这些表面活

性材料的来源：一是处理钻井液使用的部分处理剂本身就是表面活性剂，如清洁

剂、乳化剂SP-80等；二是部分生产钻井液处理剂的原料中含有表面活性剂，如聚

合醇、乳化石蜡等，三是使用的部分钻井液处理剂在生产过程中产生的具有表面活

性作用的物质，如磺化酚醛树脂类中的苯甲基磺酸钠；褐煤腐植酸改性生产的磺化

褐煤树脂（SPNH）、磺化铬腐殖酸（PSC）、磺化褐煤（SMC）和腐植酸盐类（K

（Na）Hm）等含有具有表面活性的腐植酸盐或磺酸盐；沥青磺化生成的磺化沥青类

(SAS、FT-1、FT-1A)实际是生成部分具有表面活性的沥青磺酸钠。四是钻井液用油

基润滑剂原料油酸中含有少量皂甙,它的水溶液振摇后可产生持久的肥皂样的泡

沫。这些处理剂原材料来源不同，生产工艺配方不同，产生和含有的具有表面活性

材料的多少也不同。

其次是钻井液用处理剂，特别是含有表面活性的处理剂加量过大，总浓度过

高，消耗不掉，也是钻井液起泡稳定不易消除的原因之一。因为是深井，又是重点

探井，就要求钻井液要抗高温、抗盐膏、强抑制、防坍塌，所以要低滤失、低渗

透、保护油气层等，钻井液处理剂加入种类多，数量也大。又因为磺化钻井液体系

为分散体系，使用的都是较小分子的处理剂，所以，处理剂的浓度可以加得很大而

不会造成钻井液粘切过高，特别是低密度。无固相弱凝胶体系是复合无机盐水，使

用的处理机大多分子量较小，浓度加的较大而粘切也不会很高。钻井液中高浓度的

处理剂会造成钻井液体相粘度和液相粘度大，一旦里边含有表面活性材料，形成泡

沫的液膜表面粘度大，排液速度慢，泡沫中的气体分子不易膨胀变大逸出，泡沫都

处于小泡状态，不易破裂消失。这就是有时钻井液泡沫细小稳定不易消除的原因。

如满加1井钻井液清水限已达20%以上，中古