钻井液介绍

3、硅酸盐钻井液技术
国外对硅酸盐化学、硅酸盐钻井液稳定 井壁机理等方面进行了大量的研究工作， 近年来石油大学又对其进行了更为深入 的研究，综合他们研究结果可以得出以 下结论:
(1)硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒-离 子状态的、胶体状态的、和分子状态的，这些 颗粒通过吸附、扩散等途径结合到井壁上，封 堵地层孔喉和裂缝。
在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方 面，M-I泥浆公司研制成功了可以模拟井底条 件 的 润 湿 性 能 装 置 ， 可 以 200 度 以 上 高 温 及 6895Kpa 压 力 条 件 下 对 液 体 润 滑 剂 、 固 体 润 滑剂以及钻井液的润滑性进行测量。上述仪 器国内部分科研单位己有购进者。
而UF技术则是上述技术的发展，是在钻井
过程中加入适量的BFS(高炉矿渣)并使流变参
数满足钻井液的要求，固井前在钻井液中加入
激活剂(主要是碱性物质，如NaOH、NaC03、 NaSi03)使高炉矿渣活化产生 “水硬性”性能。 达到固井工艺的要求。
15. 井眼稳定技术方面
井眼稳定性一直被认为是卡钻及一系列井 下复杂问题的根源，是影响钻井成本的最大因 素。国外用X射线层析成像法进行了井眼的模 拟研究；用计算机程序预测井壁的稳定度，并 求出所需钻井液的密度；通过超声波井下照像 工具(VBI)以声波传递时间和声幅的大小对井 眼进行3600的扫描，可以给出某处地层的横断 面情况以了解其构形及裂缝状态；
11.钻屑回注工艺技术
由于日益要求严格的环保要求。在第26届 海洋技术年会上，在钻井技术方面重点讨论了 四个论题即：酯基油包水钻井液、毒性检验、 钻屑的回注和排放及高温高压钻井问题。可以 说这四方面问题都是涉及到环保问题的。关于 酯基油包水钻井液本文前面己做了介绍。关于 钻屑的回注据文献介绍己进入实践成功阶段。 其大概流程是将钻屑通过再磨细后与海上混合 用泵注入疏松层段。
近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对
油田深井、大斜度井、浅海及滩海钻井的井壁 稳定、润滑防卡及环境问题研制了聚合醇/有 机硅钻井液体系和聚合醇/氯化钙钻井液体系； 针对低压渗透油藏的油层保护问题，研制了聚 合醇/KCL聚合物钻井液和射孔液。先后己用 于各类井几百口，对安全快速钻井，减少井下 复杂情况，保护环境、保护油气层发挥了积极 作用，取得了良好的效果。
2、聚合醇类钻井液技术
钻井液中使用的聚合醇大多是聚乙二醇(聚丙 烯乙二醇)聚丙二醇、乙二醇/丙二醇共聚物、 聚丙三醇或聚乙烯乙二醇等。
江汉石油学院于九十年代初研究开发出聚合醇 产品和聚合醇钻井液体系，以聚合醇JLX为主 剂组成的聚合醇钻井液在渤海、南海西部、东 海、辽河、大港、塔里木和江苏等油田使用， 取得了较好的效果。
10.测试仪器方面
为了量测泥浆在高温高压条件下的流变性 能，国外研制了不少各类流变仪、稠度仪等。 如Haake(哈克公司)D1000/300高温高压流变仪 (剪切速率0-1200秒-1)动态高温高压试验仪(可 测动滤失和流变性、最高温度644K，工作压 力140MPa)环路流变仪(可测室温及260K；压 力6000磅/英寸，2.50-5000秒-1剪切速率)等。 其他还有Fann90型高温高压旋转粘度计 :Chandle公司的7300型流变仪等。
自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次
应用成功后，合成基钻井液的种类不断增加， 先后发展了第一代的酯类、醚类、聚-α -烯烃 类和缩酯类合成基钻井液，以及第二代的线性 α -烯烃类、内烯烃类、线性烷基苯类和线性 链烷烃类合成基钻井液。第二代的粘度和钻井 液成本低于第一代，但其环境友好性比第一代 稍差。国内近年在合成基钻井液的研究方面也 开展了一定的研究工作，并取得了一些初步研 究结果。
综合以上技术，可以认为90年代以来更 加重视泥页岩/钻井液相互作用的微观机理研 究，逐步从宏观到微观，由定性到定量，采 用力学与化学相结合的方法(化学一力学藕合 研究)来实现钻井液配方的优选达到实现井壁 稳定的目的。
16. 流变学方面
新版(1993年版)API RP13D《油井钻井液 流变学推荐作法》中与1985年版比较，增加了 较多的内容，摘要有:认为钻井液的流变特性 很复杂，很难用一种流变模式表达出来，因为 钻井液的连续相和分散相在改变，其中:固相 、油、气含量也在改变，其相互间还在不停的 起着物理的、化学的作用，另外还受到流速、 流道的几何尺寸等因素的影响。
(7)钻井液常规性能稳定、易于控制； （8)环保要求严格的地区钻井，可以就地处理
钻屑，节省费用； (9)用于某些特殊井，钻井综合成本低于油基
和水基钻井完井液； (10)多数合成基液不含荧光物质，对荧光录井
基本无影响； (11)基液进入储层不会引起水敏、水锁和无机
结垢损害，保护油气层效果好。缺点是本身 的成本较高。
为了解决"泥浆"与"水泥浆"的不相容问题 ，简化固井工艺流程节约时间和成本。国外在 MTC技术(Mud to cement)的基础上又进一步 发展成功了UF技术。MTC技术是首先在泥浆 中加入足够的强分散剂ຫໍສະໝຸດ Baidu如SSMA(苯乙烯磺酸 顺式丁烯二酸酐)、SST(磺化苯乙烯亚胺)等， 使之与水泥浆有极好的相容性，然后再在泥浆 中加入水硬性材料(如水泥、高炉矿渣等)和辅 料如速凝剂等，使上述混合浆符合注水泥浆的 流变性和理化指标(如抗压强度)。
1、合成基钻井液 2、聚合醇类钻井液 3、硅酸盐钻井液 4 、钾酸盐钻井液 5、甲基葡萄糖甙钻井液 6、黑色正电胶钻井完井液 7、正电胶钻井液 8、 新型暂堵型钻井完井液
9、新型无固相钻井完井液 10、连续油管用钻井液 11、不损害油气层的钻井完井液 12、稳定井壁的钻井液完井液 13、超深井钻井液完井液 14、正电性钻井液
合成基钻井完井液体系的优点
(l)合成基液易于降解，本身毒较小，利于环境保 护；
(2)合成基液的闪点比矿物油高，发生火灾和爆炸 的可能性小；
(3)其凝固点比矿物油低，低温可泵送性好，可在 寒冷地区使用；
(4)液相粘度比矿物油高，利于悬浮和携带钻屑； (5)热稳定性高，可达到200℃，高温时，仍能满 足携屑的需要； (6)有较强的抑制性和井眼稳定性，以及较好的润 滑性和携屑性能，特别适合于水平井、大斜度井、大 位移井和分支井的钻进；
13. 用冷却泥浆的方法来解决高温问题
目前大多数的处理剂都是有机聚合物类 ，在高温、高压条件下就会产生降解而失去 原有性能，将导致泥浆性能的破坏。为了解 决这一难题，除了在化学剂的结构上下功夫 外，另辟了一条新径，就是降低泥浆温度的 方法(目前主要是使用平板式热交换器)来保 持井下的正常状态。
14. 双功能流体技术UF(Universal fluid)
12. 泥浆处理剂的"大容量"包装技术
继水泥、般土粉、重晶石粉的运输采用散 装吹灰技术之后，近期国外对泥浆处理剂(不论 是固体或液体)的包装进行了改进，使用了所谓 “大容量”(Bulk)包装，即做成类似集装箱的 不锈钢罐，其容积可装入干料2000磅或液体料 5000磅。既便于运输，又便于使用。据称得用 此“大容器”后，不仅节约了成本(约较原包装 方法节省10-20%)，还减少了人员操作时的伤 害。这一改革预计会普遍在海上和陆上推广使 用。
8. 防漏技术与封堵技术的发展
在原堵漏物料的基础上又提出了防漏物料。另外 在降低失水量材料的研制方面，打破了过去“吸附” 为基础的理论，而提出以“封堵”为基础的理论。例 如己应用的超细碳酸钙，单封等均具有降失水和堵漏 作用。近期国外文献中又提出了用聚合物使之在固定 的级配细颗粒下，制成具有可溶、部分溶、不溶三种 状态同时存在的产品，具有很好的防漏作用，另外还 开发了一些如膨胀性填料等新产品。据称这类产品不 仅可起到防漏的效果，而且还可增强井壁强度，使破 裂压力提高。既有很好的防漏作用又有很好的润滑性。
认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉 模式的。目前测量的AV(表观粘度)、PV(塑性粘 度)值等只是习惯使用。
认为幂律模式较宾汉模式准确。 认为卡森模式在低剪切速下较宾汉模式或幂 律模式要好，但在高剪切速率下不准。不能用 它来进行压力损失的计算。 对钻井液的粘弹性进行了研究。
二、国内钻井完井液新技术
这一自控系统包括有:固控设备自控监视器、 泥浆处理剂自动加料器、主要泥浆指标连续监 视器三项主要部位并由中心监视和综合控制系 统进行调正监控操作。其功能是:自动控制各类 固控设备的开启运转，自动分析固相含量的组 分;自动添加泥浆处理剂，自动控制加药速度 (如在一个循环周内加入定量的药品，加重剂)， 并能自动连续测量显示主要泥浆性能的指标;可 随时提供压井泥浆，节省了为压井而准备的储 罐及泥浆。可谓集所有泥浆作业于一身，对于 海上高温高压钻井地区多了一个有利的助手。
钻井液完井液新技术
胜利职业学院 刘日华
主要内容 一、国外钻井液技术发展动态 二、我国钻井液技术的发展 三、气体型钻井完井流体 四、需要进一步发展的新技术
一、国外钻井液技术发展动态
1. 阴离子型聚合物水基钻井液的研制 2. 阳离子型聚合物水基钻井液的研制 3. 合成基油包水钻井液 4. 乙二醇类水基钻井液(glycol) 5. 甲基葡萄糖甙水基钻井液 6. 甲酸盐类水基钻井液 7. 微泡气体钻井液
(2)进入地层的硅酸根与岩石表面或地层水中的 钙离子发生反应形成硅酸钙沉淀，覆盖在岩石 表面起封堵作用。
（3）进入地层中的硅酸根遇到PH值小于9的地层水， 立即变成凝胶封堵地层孔喉和裂缝。
（4）在温度低于80℃时，稀硅酸盐钻井液稳定泥页 岩的机理是以通过多个氢键、静电力和范德华力叠 加，与泥页岩中的粘土矿物形成超分子化学力结合 为主，缩和反应为辅:而当温度超过80℃(在105℃以 上更明显)时，硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基 发生缩和反应，产生胶结性物质，把粘土等矿物颗 粒结合成牢固的整体，封固井壁。
合成基钻井完井液体系在组成上与传统的
油基钻井液类似，各添加剂的加量也大致相同， 也主要由有机合成物基液、乳化剂、水相、加 重剂和其它性能调节剂组成。其中有机合成物 为连续相，水相为分散相，加重剂用于调节密 度，乳化剂和其它调节剂用于分散体系的稳定 及调节流变性。
多元醇(Polyols)类和甲基多糖(Methyl Glucoside)类是合成基钻井完井液中广为使用 的两种多功能添加剂，它们具有乳化、降滤失、 润滑和增粘的功效，也可以单独作为多元醇钻 井液和甲基多糖钻井液两种新体系的主要添加 剂。合成基钻井液的乳化剂有专用的，如水生 动物油乳化剂:但多数使用与普通油基钻井液相 同的乳化剂。
9. "自控"技术发展方面
国外特别针对海上作业者，研制成功一 种 " 综 合 自 控 泥 浆 系 统 "(Intergrated automation for a mud system)，据称该装置 己在海上平台进行了l000口井的试验，其中 有150口井是油基泥浆的井，效果良好，大 大提高了海上作业的安全性并降低了成本， 其实用性和可靠性己得到海上作业者的认可 。据称目前除准备在新造的钻井平台上安装 外，还计划在现用平台上安装此设备。
1、 合成基钻井完井液
合成基钻井完井液是以人工合成或改性的 化学品(如酯类、醚类、合成烃类等)为基液 的一类钻井完井液。合成基钻井完井液为了 克服水基钻井完井液难以满足某些复杂条件 和特殊要求下的钻井，油基钻井完井液毒性 大、易着火、影响荧光录井等缺点而发展起 来的。国外从八十年代后期开始研究，九十 年带初开始使用，并取得好效果，1994年被 列为API认可的钻井液体系。
利用其射线荧光法(XBF)来测量钻井液的组
分，重晶石，低固相等的浓度；利用多孔弹性 理论，把力学因素和化学因素联在一起考虑， 使钻井液和页岩中水的摩尔自由能差引起的化 学诱发应力变化与力学诱发应力变化相结合， 开发出了一种井壁稳定性新模式，利用这一模 式计算，可以使井壁稳定问题大为减轻。另外 还用不同的方法和仪器对泥页岩中钻井液组份 迁移动力学方面进行了研究。