水基钻井液用润滑剂技术要求
高效水基钻井液用润滑剂的研制与现场试验
钻 采 工 艺
Ｖｏｌ４２ Ｎｏ４
ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
油田化学
·９３·
高效水基钻井液用润滑剂的研制与现场试验
赵泽宗１，卓 然２，李荷香３，曹红燕４，刘长柱５，李巍然５，李 瑾５
（１中石化中原油田分公司濮东采油厂 ２中石油煤层气有限责任公司忻州分公司 ３华北油田公司第二采油厂 ４长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司 ５中国石油渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司）
二、润滑剂 ＣＲＨ－１主要性能评价
１．常规性能 润滑剂的常规性能主要包括外观、密度、荧光级
别、沉降稳定性等。参考 Ｑ／ＳＹ１０８８－２０１２《钻井液 用液体润滑 剂 技 术 规 范 》等 技 术 标 准，评 价 了 润 滑 剂 ＣＲＨ－１的常规性能，试验结果见表 １所示。从 表 １结果可看出，润滑剂为棕褐色均匀液体，在膨润 土浆中的密度变化值仅为 ０．０２～０．０４ｇ／ｃｍ３，且荧 光级别为 １～２级，静置 １８０ｄ后无明显分层，满足 钻井液润滑剂使用的基本要求。
油、植物油及废渣油等，但普遍存在环保性能不佳、 荧光级别较高及抗温性能较差等问题。通过调研， 室内重点考虑基础油的流动性、环保性能等因素，初 步选取了多类改性植物油，对比评价基础油的运动 黏 度、荧 光 级 别 及 在 膨 润 土 基 浆 中 的 润 滑 性 能 等［８－１０］。
试验结果表明，改性植物油 ＣＶＯ－３的流动性 较好，闪点较高，荧光级别较低（１～２级），且润滑性 能良好。因此，选取改性植物油 ＣＶＯ－３作为润滑 剂制备用基础油。 ２．润滑添加剂优选及润滑剂的制备
因此，室内综合考虑环保、成本等因素，试验优 选出了环保型改性植物油 ＣＶＯ－３和有机氮化硼类 极压剂 ＮＪＹ等，通过加入其他润滑改性剂和制备条 件优化，制 备 出 了 综 合 性 能 较 优 的 钻 井 液 润 滑 剂 ＣＲＨ－１，并成功地进行了现场试验。
缓蚀润滑剂在水基钻井液中的性能评价
第51卷第6期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 6 2022年6月 Liaoning Chemical Industry June，2022缓蚀润滑剂在水基钻井液中的性能评价陈志阳（中国石化西北油田公司， 新疆 乌鲁木齐 830000）摘 要：钻井过程中，钻具与裸眼井壁、金属套管之间的磨损以及钻井液中高浓度无机盐对金属设备造成点蚀，缩短了金属设备的使用寿命，以二乙醇胺，甲醛，苯乙酮，氯乙酸钠为原料合成了曼尼希碱季铵盐缓蚀润滑剂ZE，应用在钻井液中起到保护金属的作用。
采用失重法评价缓蚀润滑剂ZE在钻井液中对N80钢的缓蚀性能。
采用极压润滑仪、四球摩擦仪评价缓蚀润滑剂ZE对钻井液的润滑性能的影响。
实验表明，随缓蚀润滑剂ZE加量增加，使N80钢在钻井液中的腐蚀速率以及钻井液润滑系数逐渐降低，当其加量为2%时，N80钢的腐蚀速率低于0.012 mm·a-1，钻井液润滑系数仅为0.084，可有效降低金属与金属之间的摩擦阻力，且与该钻井液具有良好的配伍性能。
关 键 词：季铵盐； 缓蚀机理； 曼尼希反应；水基钻井液中图分类号：TE254 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）06-0766-03随着国内工业迅速发展，对能源资源的需求日益增加，尤其是油气资源[1]。
多年来对常规油气资源的开发使其逐渐衰竭，定向井、水平井、大位移井所占开采井的比例越来越高[2]，此类井对钻井液的润滑性能、携岩性能要求高[3-4]。
油基钻井液具有优异的润滑性能，但其剪切稀释性能较差，无法有效保证钻屑在井筒内及时返出，另外油基钻井液的高成本，且不符合环境保护要求限制其使用[5-6]。
因此需要提高水基钻井液用润滑剂性能，能有效降低钻具与裸眼井壁、金属套管之间的磨损。
对于泥页岩或黏土（蒙脱石、伊利石）含量较高的地层，钻进过程中需提高钻井液的抑制性能，避免其水化膨胀引起井眼应力改变，进而导致井壁失稳、掉块卡钻等[7]。
钻井液用高性能增黏剂的研制及性能评价
DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.009钻井液用高性能增黏剂的研制及性能评价孙振峰， 杨超， 李杰， 张敬辉， 赵凯强， 王晨（中石化(大连)石油化工研究院有限公司, 辽宁大连 116045）孙振峰，杨超，李杰，等. 钻井液用高性能增黏剂的研制及性能评价[J]. 钻井液与完井液，2024，41（1）：84-91. SUN Zhenfeng, YANG Chao, LI Jie, et al.Development and performance evaluation of a high performance drilling fluid viscosifier[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid ，2024, 41（1）：84-91.摘要 为了解决钻井液用增黏剂高温高盐易降解失效的问题，以两性离子单体N-甲基二烯丙基丙磺酸（MAPS ）、甲基丙烯酰胺（MAC ）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP ）为聚合单体，以偶氮二异丁脒盐酸盐（AIBA ）为引发剂，采用自由基共聚法合成了高性能增黏剂DV-1。
通过正交实验对合成过程中的主要影响因素进行了考察，确定了最佳合成条件：反应温度为50 ℃，单体浓度为40%，引发剂用量为0.4%，反应时间为4 h 。
利用FTIR ，1H-NMR ，TG-DTA 等方法对DV-1进行了表征测试，并对产物的增黏性能、抗高温抗盐性能及长效性能等进行了评价。
评价结果显示，1%的DV-1水溶液表观黏度可达44.7 mPa·s 。
180 ℃、16 h 高温老化后，溶液黏度保持率高达53.2%；DV-1对高浓度盐离子的耐受性能较好。
经180 ℃老化72 h 和120 h 后，溶液黏度保持率能够达到50.5%和40.7%，长效性能优异。
DV-1的半致死浓度EC 50值为30 200 mg·L −1，符合水基钻井液在海域的排放标准。
钻井液用高效润滑剂RYJ的研发及应用
㊀第９期㊀㊀收稿日期：２０２１－０２－０２㊀㊀作者简介：秦波波（１９８８ ），２０２０年毕业于长江大学并获得硕士学位，现主要从事钻井液技术研究工作㊂钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ的研发及应用秦波波１，王涛２，王春雷２，申效连２，苗志鹏１（１．荆州市学成实业有限公司，湖北荆州㊀４３４０００；２．中石化华东石油工程公司江苏钻井公司，江苏扬州㊀２２５２６１）摘要：研究出一种以改性植物油为原料的钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ，通过对该润滑剂进行性能研究表明，该润滑剂加量为０．５％时其润滑性超过９０％；和现场的几种润滑剂对比，ＲＹＪ润滑性最好；样品的抗温能力达２２０ħ，还具有良好的抗盐能力；对钻井液流变性㊁滤失量都无明显影响，与不同钻井液体系的配伍性能良好㊂关键词：润滑剂；流变性；抗温性；抗盐性中图分类号：ＴＥ２５４㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０９－０１０７－０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＬｕｂｒｉｃａｎｔＲＹＪｆｏｒＤｒｉｌｌｉｎｇＦｌｕｉｄＱｉｎＢｏｂｏ１，ＷａｎｇＴａｏ２，ＷａｎｇＣｈｕｎｌｅｉ２，ＳｈｅｎＸｉａｏｌｉａｎ２，ＭｉａｏＺｈｉｐｅｎｇ１（１．ＪｉｎｇｚｈｏｕＸｕｅｃｈｅｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ㊀４３４０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｎｏｐｅｃＥａｓｔＣｈｉｎａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｉａｎｇｓｕＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ㊀２２５２６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｕｂｒｉｃａｎｔ（ＲＹＪ）ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇｍｏｄｉｆｉｅｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｏｉｌａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｗａｓｏｖｅｒ９０％ｗｈｅｎｔｈｅａｄｄｅｄａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｎｔｗａｓ０．５％．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｅｖｅｒａｌｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｕｓｅｄｉｎｆｉｅｌｄ，ＲＹＪｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｌｕｂｒｉｃｉｔｙ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓ２２０ħ，ａｎｄｉｔａｌｓｏｈａｓｇｏｏｄｓａｌｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｉｔｈａｓｎｏｏｂｖｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｆｌｕｉｄｌｏｓｓｏｒｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ．Ｉｔｈａｓｇｏｏｄｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｕｂｒｉｃｉｔｙ；ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｓａｌｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ㊀㊀随着石油勘探开发技术的不断发展，钻井工程中面临的复杂情况日益突出，大位移水平井，定向井和长裸眼深井，复杂结构井逐渐增多，在降低摩擦阻力和提高机械钻速方面对钻井液性能尤其是水基钻井液提出了更高的要求㊂目前现场所使用的润滑剂都存在加量大㊁易起泡㊁易增黏㊁荧光级别高㊁抗温性能差［１－９］㊂针对上述的问题，研制出一种钻井液用高效润滑剂，该润滑剂具有加量少㊁润滑性好㊁低荧光㊁不起泡㊁不增黏㊁无毒等特点㊂１㊀润滑剂ＲＹＪ的制备及理化性能１．１㊀润滑剂的制备称取一定量的改性植物油于三口烧瓶中，边搅拌升温至７０ħ，在其中加入适量的摩擦改性剂，使其均匀分布在油中，然后再加入一定量的表面活性剂，反应３０ｍｉｎ，再加入泡沫改性剂和抗高温处理剂进行改性，反应２ｈ得红棕色油状液体，即为ＲＹＪ㊂１．２㊀理化性能产品的理化性能如表１所示㊂表１㊀润滑剂ＲＹＪ的理化性能项目标准检测结果外观－红棕色油状液体ｐＨ值６ ８７η２５ħ／（ｍＰａ㊃ｓ）７ １１８．５η－１０ħ／（ｍＰａ㊃ｓ）８ １２９荧光级别ɤ３２毒性低（无）毒无毒㊀㊀注：η２５ħ为２５ħ时ＲＹＪ的粘度；η－１０ħ为－１０ħ时ＲＹＪ的粘度㊂２㊀ＲＹＪ性能评价２．１㊀加量对基浆润滑系数的影响在５％的膨润土基浆加入不同量的ＲＹＪ，评价钻井液的流变性㊁滤失量和润滑性，实验结果见表２㊂表２㊀ＲＹＪ加量对基浆性能的影响ＲＹＪ加量／％ＡＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＰＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＦＬ／ｍＬρ／（ｇ／ｃｍ３）ＫｆＫｆ降低率／％基浆１２．３８．３２１．３１．０３０．５５１－０．２５１２．２８．３２１．２１．０３０．１２１７８．００．５０１２．３８．４２０．８１．０３０．０４２９２．４０．７５１２．４８．２２０．５１．０３０．０４１９２．６１．００１２．３８．３２０．１１．０３０．０３９９２．９１．２５１２．５８．４１９．７１．０３０．０３７９３．３１．５０１２．３８．３１９．４１．０３０．０３５９３．６㊀㊀注：ＡＶ为表观粘度；ＰＶ为塑性粘度；ＦＬ为ＡＰＩ滤失量；ρ为试验浆高搅静置１ｍｉｎ后的密度；Ｋｆ为极压润滑系数㊂下同㊂从表２可以看出，随着ＲＹＪ加量的增加，钻井液的润滑系数明显降低，表观粘度和塑性粘度基本不变，滤失量略有下降；ＲＹＪ加量为０．２５％时，润滑系数下降７５％以上；加量为０．５％时，润滑系数下降９０％以上㊂所以表明ＲＹＪ在加量很少的情况下具有良好的润滑性能㊂２．２㊀与其它润滑剂的对比ＲＹＪ加量对基浆性能的影响见表３㊂㊃７０１㊃秦波波，等：钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ的研发及应用山㊀东㊀化㊀工表３㊀ＲＹＪ加量对基浆性能的影响样品加量／％ＡＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＰＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＦＬ／ｍＬρ／（ｇ／ｃｍ３）ＫｆＫｆ降低率／％ＲＹＪ０．５１２．３８．４２０．８１．０３０．０４２９２．４１１２．３８．３２０．１１．０３０．０３９９２．９１．５１２．３８．３１９．４１．０３０．０３５９３．６ＤＢＬＵ－２０００．５１２．３８．４２０．４１．０３０．１６７６９．７１１２．３８．３１９．８１．０３０．１０２８１．５１．５１２．３８．３１９．６１．０３０．０６３８８．６ＤＢＬＵ－１０００．５１２．３８．４２０．８１．０３０．１３７７５．１１１２．３８．３２０．５１．０３０．０９８８２．２１．５１２．３８．３２０．３１．０３０．０８５８４．６ＲＨ－１０．５１３．４８．７２０．５０．９２０．０７３８６．８１１４．２９．３２０．１０．８５０．０６２８８．７１．５１５．９９．６１９．５０．７８０．０５８８９．５ＳＲ－１０．５１２．３８．４２０．３０．９８０．１２１７８．０１１２．３８．３２０．１０．９５０．１０２８１．５１．５１２．３８．３１９．７０．９２０．０９１８３．５㊀㊀从表３可以看出，对比检测五种润滑剂在膨润土浆中的各项性能，ＲＹＪ的综合性能最好，具有加量少，润滑性好，不起泡㊁不增粘且具有一定的降滤失效果㊂２．３㊀抗温能力现场常用的润滑剂，在温度大于１４０ħ时会发生严重的降解，不仅会严重影响其润滑性能，而且还容易引起钻井液的起泡，不能满足高温钻井要求㊂室内在膨润土浆中分别加入０．５％的５种润滑剂（ＲＹＪ㊁ＤＢＬＵ－２００㊁ＤＢＬＵ－１００㊁ＲＨ－１㊁ＳＲ－１），测定其在不同温度下，热滚１６ｈ后的润滑性㊂试验结果见表４㊂表４㊀ＲＹＪ加量对基浆性能的影响温度／ħ检测结果ＲＹＪＤＢＬＵ－２００ＤＢＬＵ－１００ＲＨ－１ＳＲ－１１２０润滑系数降低率／％９３．２６８．３７２．４８５．２７８．６起泡率／％５．１１１．８５．２８．３１０．５１４０润滑系数降低率／％９３．８６５．１７０．８８４．７７４．３起泡率／％５．３１４．６６．７８．５１２．４１６０润滑系数降低率／％９４．１６１．４６７．５８６．２７１．５起泡率／％５．２１６．７７．９８．９１３．９１８０润滑系数降低率／％９４．５５４．９６６．２７５．３６８．７起泡率／％５．１１７．４８．４１１．４１５．１２００润滑系数降低率／％９４．９５２．０６３．５７０．１６４．９起泡率／％５．２１９．３９．１１３．８１６．８２２０润滑系数降低率／％９５．４４７．２６０．７６１．２６０．２起泡率／％５．３２１．０１０．５１５．７１８．３㊀㊀由由表４可以看出ＤＢＬＵ－２００㊁ＤＢＬＵ－１００㊁ＲＨ－１㊁ＳＲ－１这四种润滑剂初期的润滑效果较好，但持效性不强，耐温效果不太理想，高温下容易起泡，影响润滑剂的使用效果㊂而ＲＹＪ不仅初期润滑效果好，而且高温热滚后其润滑效果不仅没有降低，还有所升高，说明ＲＹＪ的抗温性能良好，能抗温２２０ħ以上㊂２．４㊀ＲＹＪ抗盐性能评价进一步考察了润滑剂ＲＹＪ在加有１％㊁３％㊁５％㊁１０％㊁３０％ＮａＣｌ的钻井液中性能，结果如表５所示㊂可以看出，润滑系数降低率都超过了８５％，表明ＲＹＪ具有良好的抗盐能力㊂表５㊀ＲＹＪ抗盐性能评价配方ＲＹＪ加量／％ＡＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＰＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＦＬ／ｍＬＫｆＫｆ降低率／％１＃＋１％ＮａＣｌ０１９．５１２．３２４．８０．４８５－０．５１９．７１２．６２４．１０．０５２８９．３１＃＋３％ＮａＣｌ０１２．３７．４２８．４０．４７６－０．５１２．７７．２２７．６０．０５１８９．３１＃＋５％ＮａＣｌ０１１．９６．９４２．３０．４２３－０．５１２．１７．１４０．９０．０５７８６．５㊃８０１㊃ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２１年第５０卷㊀第９期表５（续）配方ＲＹＪ加量／％ＡＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＰＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＦＬ／ｍＬＫｆＫｆ降低率／％１＃＋１０％ＮａＣｌ０１１．７６．８６６．２０．４０１－０．５１１．９６．８６５．８０．０５９８５．３１＃＋３０％ＮａＣｌ０１１．３６．７１０４．９０．３７９－０．５１１．１６．７１００．２０．０５２８６．３㊀㊀注：１＃，５％膨润土基浆＋１％ＲＹＪ㊂２．５㊀配伍性能评价润滑剂加入到钻井液中，一般要求具有良好的润滑性，还需要不影响钻井液的流变性㊁滤失量㊂室内评价ＲＹＪ在正电胶钻井液㊁聚合物钻井液㊁聚磺钻井液中加入不同加量的ＲＹＪ，在１５０ħ下热滚１６ｈ后钻井液的流变性滤失量及润滑性㊂试验结果见表６㊂表６㊀ＲＹＪ对体系性能的影响体系加量ＡＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＰＶ／（ｍＰａ㊃ｓ）ＹＰ／ＰａＦＬ／ｍＬＫｆＫｆ降低率／％正电胶钻井液０２５．１１５．２１０．１５．２０．２１７－０．５２５．３１５．３９．８５．００．０６２７１．４１．０２５．５１５．５９．９４．９０．０４９７７．４１．５２７．９１５．７１０．２４．７０．０３５８３．９聚合物钻井液０２８．４２２．４６．３４．５０．２５８－０．５２８．５２２．６６．２４．５０．０６７７４．０１．０２８．７２２．９６．５４．４０．０５４７９．１１．５２９．１２３．１６．４３．３０．０５１８０．２聚磺钻井液０２６．７１８．７８．６４．６０．２７４－０．５２６．６１８．９８．６４．５０．０５９７８．５１．０２７．１１９．１８．７４．６０．０４５８３．６１．５２７．４１９．３８．８４．４０．０４１８５．０㊀㊀注：ＹＰ为为动切力，下同㊂㊀㊀从表６可以看出，ＲＹＪ加量的增加，钻井液表观粘度塑性粘度㊁动切力略有上升，滤失量下降，润滑系数下降明显，表明该剂与现场钻井液体系的配伍性好㊂加量为０．５％时现场钻井液润滑系数下降７０％以上；加量为１％时，现场钻井液润滑系数下降７５％以上㊂表明钻井液体系中ＲＹＪ加量为０．５％ １％时就能体现出良好的润滑性㊂３㊀现场应用ＲＹＨ润滑剂在中石油江汉油田分公司焦页７－３ＨＦ井进行应用，焦页７－３ＨＦ井是江汉油田的一口水平评价井，属于川东南地区川东高陡褶皱带包鸾－焦石坝背斜带焦石坝构造，Ａ靶点垂深２３２０ｍ；Ｂ靶点垂深２３５８ｍ；水平段长１６１６ｍ；完钻井深４３２０ｍ㊂目的层属于上奥陶统五峰组－下志留统龙马溪组下部页岩气层，以黑色粉砂质㊁炭质泥页岩夹放射虫炭质泥页岩为主㊂该井井眼复杂，水平位移大（１５３９ｍ），钻进摩阻大，短程起钻至２５３７ｍ遇阻，多次上提下放无法通过㊂这对钻井液润滑能力和极压抗磨性能提出了严格的要求㊂钻至井深２５４２ｍ时加入２ｔ高效润滑剂ＲＹＪ㊂室内测得滤饼黏滞系数从０．１５降至０．０７，极压润滑系数从０．３１降至０．０９㊂起下钻阻力从１５ｔ降至７ｔ㊂后续不断加入一定量的润滑剂ＲＹＪ保持其含量在１％ ２％之间，保证了较低的扭矩和起下钻阻力，降低了卡钻发生的频率，焦页７－３ＨＦ井顺利完钻㊂４㊀结论（１）合成了钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ，具有良好的润滑效果，加量为０．５％时，其润滑系数降低率超过９０％㊂（２）ＲＹＪ和现场几种润滑剂相比，具有润滑性好㊁起泡低㊁不增粘等效果㊂（３）样品具有良好的抗温能力，在２２０ħ热滚后仍有良好的润滑效果，且具有良好的抗盐能力㊂（４）与不同体系的钻井液体系的配伍性良好，对体系流变性㊁滤失量都无明显影响㊂（５）ＲＹＪ在现场使用效果良好㊂参考文献［１］邱正松，王伟吉，黄维安，等．钻井液用新型极压抗磨润滑剂ＳＤＲ的研制及评价［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１３，１７（２）：１８－２１．［２］郭建彬，刘峰，魏云，等．钻井液用无荧光植物油润滑剂的研制与应用［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１５（２）：５８－５９．［３］罗春芝，王越之．ＮＭＲ低荧光抗高温润滑剂的室内研究［Ｊ］．石油天然气学报，２０１０，３２（３）：１１３－１１６．［４］李广环，龙涛，田增燕，等．利用废弃动植物油脂合成钻井液用润滑剂的研究与应用［Ｊ］．油田化学２０１４，３１（４）：４８８－４９１．［５］解洪祥，王绪美，赵福祥，等．钻井液用泥饼粘附润滑剂ＢＨ－ＭＡＬ的研究［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１４，３１（５）：２２－２４．［６］阚艳娜．大位移井环保型润滑剂的性能评价［Ｊ］．油田化学２０１７，３４（４）：５８１－５８４．［７］李斌，蒋官澄，王金锡，等．水基钻井液用润滑剂ＳＤＬ－１的研制与评价［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１９，３６（２）：１７０－１７５．［８］刘云峰，邱正松，杨鹏，等．一种钻井液用高效抗磨润滑剂［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１８，３５（５）：８－１３．［９］董兵强，邱正松，邓智，等．钻井液用微乳液润滑剂ＮＥ的研究和应用［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１８，３５（３）：５４－５９．（本文文献格式：秦波波，王涛，王春雷，等．钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ的研发及应用［Ｊ］．山东化工，２０２１，５０（９）：１０７－１０９．）㊃９０１㊃秦波波，等：钻井液用高效润滑剂ＲＹＪ的研发及应用。
钻井液润滑性评价方法对比研究
2020年10月第36卷第10期石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryOct.2020Vol.36No.102021年4月第37卷第4期Apr.2021Vol.37No.4钻井液润滑性评价方法对比研究赵虎中国石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院（河南濮阳457001）摘要摩阻和扭矩高是长水平井、三维井和长裸眼段井等作业中普遍存在的问题，提高钻井液的润滑防卡能力是解决该问题的主要措施之一。
较为精准地评价钻井液的润滑减磨性，选取合理的钻井液体系和润滑剂成为关键技术。
分析了几种常用钻井液润滑性评价方法的优缺点，结合实际需要，在不同条件下选择合理的评价方法。
关键词钻井液；润滑防卡；评价方法Comparison of Evaluation Methods for Lubricity of Drilling FluidZhao HuDrilling Engineering Technology Research Institute,PetroChina Zhongyuan Petroleum Engineering Co.,Ltd.(Puyang,Henan457001,China)Abstract High friction and high torque is common problem in long horizontal wells,three-dimensional wells and long open hole wells. One of the main measures to solve this problem is to improve the lubrication and anti sticking ability of drilling fluid.It is the key to ac⁃curately evaluate the lubrication and wear reduction performance of drilling fluid and reasonably select drilling fluid system and lubri⁃cant.This paper analyzes the advantages and disadvantages of several commonly used evaluation methods of drilling fluid lubricity, and in practice,reasonable evaluation method should be selected under different conditions.Key words drilling fluid;lubrication for anti sticking;evaluation method赵虎.钻井液润滑性评价方法对比研究[J].石油工业技术监督,2021,37(4):24-27.Zhao parison of evaluation methods for lubricity of drilling fluid[J].Technology Supervision in Petroleum Industry,2021, 37(4):24-27.钻井液润滑性是影响实钻过程中定向顺利、起下钻通畅、电测与下套管成功等的重要因素，尤其是长水平井、三维井和长裸眼段井等对钻井液润滑性提出了更高的要求[1-5]。
中国石油天然气集团公司钻井液技术规范标准
中国石油天然气集团公司钻井液技术规第一章总则第一条钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。
为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规。
第二条本规主要容包括：钻井液设计，现场作业，油气储层保护，钻井液循环、固控和除气设备，泡沫钻井流体，井下复杂的预防和处理，钻井液废弃物处理与环境保护，钻井液原材料和处理剂的质量控制与管理，钻井液资料管理等。
第三条本规适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。
第二章钻井液设计第一节设计的主要依据和容第四条钻井液设计是钻井工程设计的重要组成部分，主要依据包括但不限于以下几方面：1. 以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规、规定和标准进行钻井液设计。
2. 钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益等因素的基础上，制定相应的钻井液技术措施。
主要有：地层岩性、地层应力、地层岩石理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息；储层保护要求；本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况；地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求；适用的钻井液新技术、新工艺；国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。
第五条钻井液设计容主要包括：邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测；分段钻井液类型及主要性能参数；分段钻井液基本配方、钻井液消耗量预测、配制与维护处理；储层保护对钻井液的要求；固控设备配置与使用要求；钻井液仪器、设备配置要求；分段钻井液材料计划及成本预测；井场应急材料和压井液储备要求；井下复杂情况的预防和处理；钻井液HSE管理要求。
第二节钻井液体系选择第六条钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。
第七条不同地层钻井液类型选择1. 在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。
润滑剂最新标准
中原油田企业标准Q/SH1025 0512—2011代替 Q/SH1025 0512—2007 钻井液用润滑剂技术条件2011-10-01发布2011-12-01实施中原油田发布前言本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准代替Q/SH1025 0512—2007《钻井液用润滑剂通用技术条件》。
主要技术变化如下：——新增了钻井液用油酸脂类润滑剂的技术要求；——液体润滑剂外观指标更改为：均匀状液体；——更改了原标准中细度测试的叙述方式，不再描述为“引用SY/T 5559—1992中第6章”，而是直接明确了测试步骤。
本标准由中原油田石油化工油田化学专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：中原油田技术监测中心。
本标准主要起草人：何卫、孙明卫、朱玉萍、湛玉玲、魏玲艳。
本标准2007年首次发布，本次为第一次修订。
钻井液用润滑剂技术条件1 范围本标准规定了钻井液用润滑剂的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、质量检验单及使用说明书。
本标准适用于中原油田钻井液用液体润滑剂、固体润滑剂、油酸脂类润滑剂的准入、验收和质量监督检验，不适用于小球类润滑剂。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 6678—2003 化工产品采样总则GB/T 16783.1—2006 石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液SY/T 5490 钻井液试验用钠膨润土3 要求钻井液用润滑剂应符合表1的规定。
表1指标项目液体润滑剂固体润滑剂油酸脂类润滑剂外观均匀状液体松散状流动粉末或颗粒均匀状液体细度（筛孔0.25 mm筛余），% ≤—10.0 —水分，% ≤—7.0 —酸值，mg/g ≤——35荧光级别*≤ 4.0 4.0 4.0表观粘度升高值，mPa•s ≤ 3.0 3.0 2.0润滑系数降低率，% ≥75 60 84 注：荧光级别指标仅限于钻井液用低荧光润滑剂。
钻井液材料规范
加50 ml 士 1 ml去离子水至滴定容器。加约2 ml缓冲溶液和足量硬度指示剂，以呈现明显的蓝色。摇动使之混匀。如这时溶液呈现的颜色并非明显蓝色，则表明仪器或水被污染。寻找并消除污染源，重新进行实验。
实验步骤（以重晶石粉为例）
实验步骤（以重晶石粉为例）
实验步骤（以重晶石粉为例） a.黏度效应指密度为2.50 g/cm3的重晶石粉蒸馏水悬浮液，经搅拌并养护24h后，该悬浮液在加人硫酸钙前后的表观黏度。 b.用250 ml蒸馏水配制密度为2.50 g/cm3的重晶石粉蒸馏水悬浮液，其重晶石粉加量可按下式求得：
滤失仪：低温低压式，符合GB/T16783.1-2006；
滤纸：Whatman 50 型，或等效物；
容器：带盖，容量约为500ml；
去离子水或蒸馏水；
量筒：两只，容量 500ml±5ml和10ml±0.1ml；
计时器：两个，机械式或电子式。
实验步骤（以钻井级膨润土为例）： 流变性： a.制备膨润土悬浮液。边在搅拌器上搅拌边向350 ml 士5 ml去离子水中加入22.5g士0.01g膨润土 (收到的样品)。 b.在搅拌5 min±0.5 min后，从搅拌器上取下搅拌杯，用刮刀刮下粘在杯壁上的所有膨润土。将粘在刮刀上的所有膨润土混到悬浮液中。 c.将撹拌杯重新放到撹拌器上继续搅拌。必要时，再过5 min和10 min后从搅拌器上取下搅拌 杯,刮下粘在杯壁上的所有膨润土。总搅拌时间应为20 min士 1 min。
用移液管量取b中的滤液10 ml转移至c中的溶液中，摇匀。若溶液呈现蓝色则表明硬度为零，试验结束。如果有钙或镁存在，将出现酒红色。将滤液体积记作V4。
水基钻井液作业指导书
水基钻井液技术服务指导书1 目的水基钻井液技术服务指导书规定了服务的程序和要求，旨在控制和保证水基钻井液服务的质量。
2 适用范围适用于水基钻井液技术服务的指导和控制。
3 参照文件《钻井液技术服务控制程序》4 职责5 技术要求5.1一般直井水基钻井液：5.2密度按具体井设计执行。
5.3定向井、水平井等特殊井的技术指标按具体的设计要求执行。
5.4表中技术指标如与设计书中要求冲突，按具体井的设计要求执行。
5.5如井下出现特殊情况，性能调整以满足井下施工正常为主。
6 工作程序6.1接受指令：现场服务人员接受现场队及研究所领导指令。
6.2技术交底：根据客户提供的设计，研究所负责人形成该井施工方案，对现场工程师进行技术交底。
6.3准备：6.3.1仪器准备：对钻井液性能检验所需的仪器和计量器具，由仪器室专业检验人员检验合格后交付现场泥浆工程师，并进行检查验收。
6.3.2材料准备：a）在开钻前或分阶段，由顾客按钻井液设计，提供质量合格的钻井液材料。
b）组织质量合格的钻井液材料。
6.4协调固控设备：有现场泥浆工程师对现场应用的固控设备及循环系统与井队技师进行协商，对安装质量不合要求的提出口头整改措施。
7方法7.1一开至小循环段：用密度为1.05g/cm3，粘度为（35-50）s的膨润土浆打表层。
用一开泥浆混清水二开，钻进中不断混进聚合物，保持聚合物含量在0.2%-0.3%范围内，抑制地层造浆。
7.2改小循环后，开启固控设备，并用清水调整钻井液性能，是自然密度小于1.15g/ cm3，加入降滤失剂，控制失水小于10ml。
钻井中高分子聚合物胶液维护，其含量达0.3%-0.5%，用小分子聚合物做降粘剂，用中分子聚合物和CMC或改性淀粉作降滤失剂。
用NaOH 调整PH值达8-10。
用预水化膨润土浆或高分子聚合物或HV-CMC 作增粘剂。
7.3斜井段：7.3.1造斜段：造斜前，加入SN-1固体乳化剂（200-500）kg，混入5%原油充分乳化，使Kf小于0.1，起钻下动力钻具，造斜钻进，用少量聚合物胶液维护，使钻井液性能达到：马氏漏斗粘度（30-35）s，API失水FL≤10ml；粘附系数Kf≤0.1，一般在造斜段不作大幅度处理。
4 水基钻井液技术
• 2.固相类型的影响 搬土>劣土>砂，重晶石。（对粒度影响不同）
• 3.粒度分布的影响 塑粘大小主要由小于1um粒子浓度来决定，如果亚微米粒子 浓度愈大，因此，使用分散泥浆和不分散泥浆体系将会得到不 同的钻速。
• (2)影响因素 • ①分子量
目前国内使用的=300～600万 • ②水解度
H=30%效果最佳 • ③絮凝剂浓度
小于临界浓度 • ④PH值
PH=7～8.5时（此时H=30%）PHP的絮凝效果最 佳。 • ⑤分散剂 分散剂抵消PHP的絮凝效果
⑥电解质
电解质加入，如CaCl2 、NaCl等加入，使PHP成 为完全絮凝剂。
三、无固相钻井液（聚合物清水）
• (一)聚合物清水使用条件
• 1.所钻井段无高压油气层
• 2.所钻井段无力学不稳定而需要用高比重泥浆来克 服井塌地层。
• (二)聚合物清水钻井工艺
• 1.对于井壁稳定的地层，可以絮凝为主，尽可能降 低比重，最大限度提高钻速。简单工艺如下：
• (1)使用PAM=50～100PPm.或者使用 PAP=10～30PPm。H=30%，即可将所有钻屑 全部絮凝，保证r=1.01
700ppm的Ca2+，而只要200ppm的Ca2+ 就可使泥浆失去聚结不稳定性。
• 2.性能变化 第一阶段：粘、切、失水↗，泥饼增厚 第二阶段：粘、切↘失水↗，泥饼增厚 • 3.作用机理 阳离子交换 Ca2+与Na交换→钠土转换为钙土→粘土ξ电 势减小，水化膜变薄。 • 4.石膏侵，水泥侵区别 石膏侵，PH值一直下降 水泥侵：PH值增加