国外高性能水基钻井液技术发展现状
国外高性能水基钻井液研究的最新进展
国外高性能水基钻井液研究的最新进展近年来，国外高性能水基钻井液的研究成为了国际油气行业的热点研究领域之一。
高性能水基钻井液相比于传统的石油基钻井液在环保性、安全性等方面具有巨大优势。
本文将介绍高性能水基钻井液最新的研究进展。
一、高性能水基钻井液的特点高性能水基钻井液具有环保性和经济性等优点，符合现代钻井行业以环保为主题的需求。
同时，在使用过程中它具有良好的稳定性、低毒性、易清洗、可重复使用等特点，大大减少了净水的消耗，降低了钻井成本。
二、高性能水基钻井液的研究进展（一）高性能水基钻井液的制备技术高性能水基钻井液的制备技术主要分为三类：第一类是利用溶胶凝胶技术，即利用悬浮在水中的纳米颗粒形成的凝胶体系，实现钻井液体的结构加固和调节性能的方式；第二类是利用粒子-胶团-聚合物（PPP）复合体系，即利用粉粒体系、颗粒聚团体系和高分子体系相互作用，制备钻井液；第三类是利用新的改性剂，改善传统钻井液的性能，提高高性能水基钻井液的性能。
（二）高性能水基钻井液的应用研究高性能水基钻井液的应用使得钻井效率得到了显著提高，同时在满足钻井作业精度要求的同时，它还能够有效解决环境保护问题。
它在海上油田应用中减少了排放物的释放，也同时极大地降低了海洋污染。
三、结论高性能水基钻井液具有广阔的应用前景和较高的经济效益。
在制备技术和应用研究方面，国外相关学者已取得了很大的成果，但也需要继续增加研究力度，探索更多的技术方案，以逐步替代传统石油基钻井液。
四、未来展望随着全球对环保的要求越来越高，高性能水基钻井液必将成为下一代钻井液的主流。
未来，相信高性能水基钻井液将更加普及，其技术不断进步和完善，有望成为钻井液技术中不可或缺的一部分。
高性能水基钻井液的未来发展将更加多元化和专业化，同样也需要大量的资金和科技支持，以实现更加高效环保的钻井作业。
在制备技术方面，未来的研究将更加注重减少生产成本和提高制备效率。
同时，未来制备技术研究也将更加注重控制钻井液体系的稳定性和高温高压环境下的适用性，以满足更加苛刻的钻探条件。
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向近年来，页岩气的开采已成为全球能源产业的热点之一。
然而，页岩气开采过程中存在一些技术难题，其中水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
本文将从国际国内两个方面，简要分析页岩气井水基钻井技术现状，并探讨中国的发展方向。
在国际上，水基钻井液技术已经成为页岩气开采的主要技术之一。
当前，美国水基钻井液已经急速发展，成为了世界上最主要的液态钻井液市场。
因此，美国是目前全球页岩气开采最发达的国家之一。
从国外的经验可以看出，水基钻井液技术主要分为两种类型：聚合物和无机盐水基。
聚合物水基钻井液主要包含了烃类聚合物、胶状物、树脂、丙烯酸醋酸盐等成分。
这种钻井液具有良好的稳定性、强附着力、良好的防漏性能等优点，但缺点在于成本较高，不适合大规模应用。
无机盐水基钻井液成分则主要包括水、无机盐超过10种成分etc. 与聚合物水基钻井液相比，无机盐钻井液生产成本较低，但却容易对地下水质造成污染。
在国内，随着页岩气开采的稳步前进，钻井液技术也得到了长足的发展。
尽管面临诸多困难和挑战，但是在各方共同的推动下，我国页岩气井水基钻井液技术逐渐成熟，并获得了一系列的技术突破。
目前，国内的研发人员主要采用国内外先进技术，发展新的水基钻井液体系。
据悉，目前国内石油钻井液并不足以满足页岩气钻井的要求，需要结合页岩气特殊性采取适合性的钻井液体系。
与此同时，新开发的乳胶钻井液、纳米胶钻井液体系也在受到关注和追捧。
在我国页岩气开采过程中，水基钻井液技术的研发必须注意保护环境，避免地下水污染。
因此，未来的发展方向是把握新型水基钻井液技术的切入点，汇聚全球水基钻井液技术领域的技术优势，继续开拓、优化和完善我国的钻井液技术，充分利用自己的资源优势，推进我国页岩气井水基钻井液技术的健康持续发展。
总之，页岩气井水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
我们可以借鉴国际的先进经验，继续优化和探寻新型的钻井液技术，为我国发展页岩气提供坚强的技术支持。
国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势
国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势(Ⅱ)
抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势（Ⅱ）抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势（Ⅱ）随着钻井技术的日益发展，对于水基钻井液的性能需求越来越高，特别是在高温高压井下的应用中，其抗高温性能显得格外重要。
因此，抗高温水基钻井液技术研究越来越受到重视。
本文将在前文的基础上，进一步探讨抗高温水基钻井液技术的应用现状及发展趋势。
一、应用现状目前，国内外对于抗高温水基钻井液技术的研究主要集中在以下方面：1. 新型添加剂的研发为了提高水基钻井液的抗高温性能，研究人员大力开发新型添加剂。
比如，有机硅表面活性剂、纳米材料、聚合物等，这些新型添加剂能够有效抑制水基钻井液在高温下的降解。
2. 新型填料的应用在高温井下，水基钻井液的稳定性恶化严重，此时可以通过添加一定的填料来改良其性能。
比如，精制沥青、陶瓷珠等，这些填料不仅能够提高水基钻井液的温度稳定性，而且能够降低钻井液的黏度。
3. 环保性问题随着环保观念的普及，越来越多的钻井行业开始注重水基钻井液的环保性问题。
新型材料和技术的开发，例如无毒性添加剂的应用、水基钻井液的回收再利用等，已经成为了现代水基钻井液技术的重要组成部分。
二、发展趋势未来，随着油气勘探深度的不断拓展，抗高温水基钻井液技术将会更加重要。
其发展趋势可以从以下几个方面来进行预测：1. 高效新型添加剂的研发目前，新型添加剂的研发仍然是抗高温水基钻井液技术的重要发展方向。
今后，新型添加剂的研发将会越来越注重效率，即性能越好、使用成本越低越好。
2. 自适应抗高温体系的研究传统的钻井液技术是通过一次性设计调配出钻井液的配方，而自适应抗高温体系则是指钻井液系统可以自动调整配方，以适应不同的工况和环境。
这种技术的发展将会极大提高钻井液的性能。
3. 环保性问题钻井液处理的环保性问题是未来水基钻井液技术发展中不可忽略的方面。
随着国内外环保法规不断升级，未来的水基钻井液技术将更加注重回收再利用、循环使用等环保性问题，从而降低对环境的影响。
国内外水基钻井液的发展现状调研
国内外水基钻井液的发展现状调研作者：李虎来源：《商情》2013年第38期【摘要】随着经济发展的需要，近年来，国内外的钻井数据剧增，因此使用的钻井泥浆性能得以不断完善，发展很快，特别是在高效阻止油气层伤害、井眼稳定、润滑性能等的新型泥浆的研制工作，对提高钻井速度、效率、可采性能都有很大作用。
本文详细调研各大石油公司最近几年来，钻井液方面的发展，挑选有代表性的高性能泥浆做以介绍，也为国内钻井液技术的发展提供部分参考。
【关键词】水基泥浆钻井液高性能发展现状随着全球各主要油田的勘探开发逐渐进入中后期，勘探开发的对象主要面向隐蔽油气藏，薄层储层等非典型油气藏，而开发模式也逐渐转移为水平井开发，因此钻井作业的工作量和难度，以及油气井的生产成本都在飞速上涨。
典型的高难度水平井有鱼刺井，高狗腿度井和台阶井、深水井等等，从钻井施工上来看，由于这些井本身设计复杂，加之目前油气藏主要以隐蔽油藏为主，因此钻井过程中将遇到各种各样的复杂情况，如在钻探高狗腿度水平井时会经常遇到有卡钻、起下钻遇阻、扭矩过大、机械钻速低、井眼失稳、井漏和地层伤害等的问题；而在钻探鱼骨状水平井等复杂工程时经常碰到机械钻速低、井眼失稳、井漏和地层伤害等的问题。
因此为提高钻井的效率，减轻钻井工作量等，国外从多方面来研制新的解决方案，其中采用新型钻井泥浆就是解决这些问题主要方法之一，新型泥浆往往采用油基和合成基钻井液。
但后期随着人们对钻井液的污染问题认识清楚，因此合成的钻井液使用在后来使用的越来越少，因此各各大石油公司开始研制出了一系列的性能良好，而且环保的钻井泥浆，在后来钻井过程中大量使用，大大提高了钻井的效率。
一、国内外优良水基钻井液简介国外各大石油公司的科研人员，从考察水基泥浆的逆乳化钻井液所具有的特性入手，通过大量的基础实验，现场实验，挑选多种材料进行筛选实验，并使用了不少各大公司专利材料，最终配置出了一批高性能泥浆，这些高性能泥浆的总体思路是必须保证钻遇目的层的总体稳定，，改善一些在不同储层中的钻井性能：如果在常规砂岩、碳酸盐岩储层段，必须保证砂岩、碳酸盐岩的稳定性，如果在页岩层段，就必须保证页岩和粘土的稳定性，在此基础之上，通过配置泥浆的材料比例例如提高机械钻速、防止钻具泥包及降低扭矩、起下钻遇阻现象等。
国内外高密度水基钻井液体系研究现状
文章编号:1004—5716(2006)05—0139—02中图分类号:TE927+13 文献标识码:B 国内外高密度水基钻井液体系研究现状刘常旭1,张茂奎2,王平全1,钟 显1,王朝平3(1.西南石油学院石油工程学院,四川成都610500;2.中石化西北分公司塔河采油一厂,新疆库尔勒8416003.胜利油田钻井工艺研究院,山东东营257000)摘 要:详细叙述了国内外高密度钻井液体系研究应用现状,包括高密度钻井液体系的理论、体系、处理剂的研究情况和应用情况,介绍了对高密度水基钻井液体系的研究情况的认识。
关键词:高密度(超高密度);钻井液体系;现状 在我国,由于我国深井特有的套管程序使6000～7000m超深井段常有2000～3000m的长段裸眼。
因此,钻遇高压油气水层的可能性极大,因此我国深井几乎无一不用高密度钻井液,而且钻井液密度高于2.00g/cm3的深井各地均有。
高密度钻井液通常因地层较特殊,如有断层、压力体系不同、地层倾角大、存在多层复合盐层及流动性极强的“软泥岩”等因素而使用。
普遍使用高密度钻井液目的是:(1)压住高压气层、水层、盐水层,保证正常钻进(地层压力系数高);(2)控制盐层、盐膏层的迅速蠕变,减缓蠕变速度(井壁缩径、垮塌、井眼不稳定);(3)抵抗“软泥岩”的塑性流动(井壁缩径、垮塌、井眼不稳定);(4)保证井壁稳定,防止溢流、井喷。
在勘探新区块时,由于对新区块的情况不是十分清楚,所使用钻井液密度也往往过高。
1 国外高密度水基钻井液体系研究现状目前国外钻高压、不稳定地层主要采用密度为2.0g/cm3以上的钻井液及其它配套的工艺技术。
国外所用的钻井液基本为聚合物或油基钻井液体系,体系中的相关处理剂均具有抑制盐膏污染、抗泥岩膨胀的作用。
为了保护油气层,目前已开始向无固相钻井液体系发展,所使用的加重剂为溴盐,密度可达到2.3g/cm3以上,但成本较高。
其间,国外钻井液工作者不断实践,提出了一些针对于高密度钻井液的理论:(1)Chiligcrian G V等认为,重晶石的加重极限可以达到2.64g/cm3,超过此极限,钻井液的流变性与沉降稳定性之间的矛盾将不可调和,出现顾此失彼的困难。
国内外钻井液技术发展现状
国内外钻井液技术发展现状钻井液技术是石油钻探的重要环节，近年来在国内外得到了广泛关注和发展。
以下是国内外钻井液技术发展现状的概述：1. 国内钻井液技术现状：近年来，我国钻井液技术取得了显著的进步。
通过持续研究和现场实践，国内钻井液技术在多个方面取得了新的进展。
在钻井液体系方面，研究者们关注提高钻井液的抑制性，适用于页岩气水平井和强水敏性易塌地层，以及深井超深井、海洋深水钻井的需要。
此外，还开展了新的研究和应用探索，尤其是近油基钻井液的成功应用，为水基钻井液部分替代油基钻井液奠定了基础。
在钻井液材料方面，国内研究者重视低成本钻井液开发，简化钻井液配方，完善钻井液固相控制技术等。
此外，还针对不同地层和钻井条件，研发了微泡钻井液、强封堵钻井液、环保钻井液和无土/固相水基钻井液等。
2. 国外钻井液技术现状：国外钻井液技术发展较为成熟，主要体现在以下几个方面：（1）水基钻井液：国外水基钻井液研究主要聚焦于提高钻井液的抑制性、抗污染能力和稳定性，以适应复杂地层和环境敏感地区的钻井需求。
（2）油基钻井液：油基钻井液在国外得到了广泛应用，特别是在深井、海洋钻井等领域。
研究者关注提高油基钻井液的性能，如抗高温、抗盐、抗钙等特性。
（3）合成基钻井液：合成基钻井液在国外研究较为成熟，如烃类合成基钻井液、生物质合成基钻井液等。
这些钻井液具有优良的性能，可适应不同钻井条件。
（4）环保钻井液：随着环保意识的提高，国外研究者关注开发环保型钻井液，以减少钻井液对环境的影响。
总之，国内外钻井液技术均在不断发展，研究方向主要集中在提高钻井液的性能、降低钻井液成本、开发环保型钻井液等方面。
未来钻井液技术将继续朝着高效、环保、智能化的方向发展。
钻井液技术的现状_挑战_需求与发展趋势
文章编号：1001-5620（2011）06-0067-10钻井液技术的现状、挑战、需求与发展趋势孙金声， 张希文（中国石油集团钻井工程技术研究院，北京）摘要 介绍了国外钻井液技术的新进展，包括井壁稳定、防漏堵漏、抗高温钻井液、提高机械钻速的钻井液、低密度钻井流体、大位移井钻井液、储层保护、绿色钻井液等技术，以及“十一五”期间中国钻井液技术的主要成果，分析了当前钻井液技术面临的主要挑战及“十二五”发展需求，并讨论了钻井液技术的发展趋势。
关键词 钻井液；现状；发展趋势；综述中图分类号：TE254.3 文献标识码：A近年来，钻井液在保障钻井井下安全、稳定井壁、提高钻速、保护储层等方面的作用日益突出，但随着当前复杂地层深井、超深井及特殊工艺井越来越多，人们对钻井液技术提出了更高的要求。
为此，国外开展了大量的应用基础理论和新技术研究，取得了一系列的研究成果和应用技术，而“十一五”期间中国钻井液技术也取得了较大进展，但与国外相比仍有差距。
因此，为了更好地为钻井作业提供优质高效的钻井液技术，同时也为中国“十二五”钻井液技术发展方向提供科学依据，概述了钻井液技术现状、挑战、需求与发展趋势。
1 国外钻井液技术新进展1.1 井壁稳定技术1.1.1 高性能水基钻井液技术国外各大钻井液公司均研发了一种在性能、费用及环境保护方面能替代油基与合成基钻井液的高性能水基钻井液（HPWM），其典型配方如下。
（2%～4%）聚胺化合物+（1%～2%）铝酸盐络合物+（2%～4%）钻速提高剂+（2%～3%）聚合物（可变形封堵剂）+（0.2%～0.4%）改性淀粉+（0.15% ～0.3%）XC+（0.1%～0.2%）PAC代表性技术有M-I公司的ULTRADRIL体系、哈利伯顿白劳德公司的HYDRO-GUADR TM体系[1-2]。
该钻井液体系中，聚胺盐的胺基易被黏土优先吸附，促使黏土晶层间脱水，减小水化膨胀；铝酸盐络合物进入泥页岩内部后能形成沉淀，与地层矿物基质结合，增强井壁稳定性；钻速提高剂能覆盖在钻屑和金属表面，防止钻头泥包；可变形聚合物封堵剂能与泥页岩微孔隙相匹配，形成紧密填充[3]。
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文章编号:100125620(2007)0320074204国外高性能水基钻井液技术发展现状张启根 陈馥 刘彝 熊颖(西南石油大学化学化工学院,四川成都)摘要 介绍了贝克休斯公司开发的高性能水基钻井液的基本组成、优良性能以及在世界部分油田的现场应用情况。
该钻井液具有油基钻井液的各种性能,可有效稳定页岩、提高岩屑整体性和机械钻速、减小扭矩和阻力,且有利于环保,已被广泛应用于各种钻井。
从应用效果看,无论是PDC 钻头还是牙轮钻头,机械钻速都达到了27.4m/h ,实现了较低的稀释率和较高的固相清除率,其摩擦系数与油基钻井液相同,最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象。
与油基钻井液相比,可大幅度节省钻井期间的完井时间,解决了高性能钻井与环保要求的协调问题。
关键词 高性能水基钻井液 钻井液性能 钻速 井眼稳定 综述中图分类号:TE254.3文献标识码:A 随着全世界各油田的开发逐渐进入中后期,钻井作业的难度和油气井开发成本都在急剧地增加。
典型的高难度井有超深井、高温井、高压井、大位移井和深水井,在多数情况下,井身剖面设计越复杂,在钻井中遇到的井下复杂情况也越多,经常遇到的问题有扭矩过大、起下钻遇阻、卡钻、机械钻速低、井眼失稳、井漏和地层伤害等。
在国外,解决这些问题的传统方法是采用油基和合成基钻井液。
但是,随着环保部门对钻井液和钻屑毒性的控制日益严格,油基和合成基钻井液的使用受到了很大程度的限制。
因此各国石油工作者做了大量的工作,研制出了一系列的功能独特的新型环保钻井液,它们在解决世界各油田的复杂钻井过程中发挥了各自的作用。
其中具有代表性的是美国贝克休斯公司近期开发出的高性能水基钻井液,其性能与油基钻井液相似,且具有环保和低成本的特点。
1 高性能水基钻井液介绍贝克休斯公司的研究人员从考察油基逆乳化钻井液所具有的特性入手,研究了油基逆乳化钻井液的作用机理,做了大量的基础试验、处理剂的筛选试验、体系配伍性试验,采用了一系列来自于非石油行业领域的技术,研制、筛选、改性以及复配了各种新型处理剂,并使用了一些独特的专利产品,最终开发出了这种高性能水基钻井液。
该体系的设计思路采取了“总体抑制”理念,即在保证页岩、黏土和钻屑稳定性的同时,改善一些关键性能,如提高机械钻速、防止钻具泥包及降低扭矩、起下钻遇阻现象等。
开发出的高性能钻井液基本配方为[2]:25.7kg/m 3膨润土+4.3kg/m 3P HPA +10.0kg/m 3铝络合物+14.3kg/m 3聚胺+3.1kg/m 3低黏度PAC +2.0kg/m 3常规PAC +11.4kg/m 3沥青颗粒该体系已在世界范围内得到广泛应用,其应用效果已在墨西哥湾、巴西、利比亚、澳大利亚和沙特阿拉伯等地区的现场试验中得到证实。
在中东钻井时测得的钻井液性能[2]如下。
<444.5mm 井眼:密度为1.28g/cm 3,塑性黏度为24mPa ・s ,动切力为104.3Pa ,胶凝强度为28.7Pa/71.8Pa/86.2Pa ,滤失量为4.8mL ,p H 值为10.8,高温高压滤失量为15.0mL ,膨润土含量为64.2g/L ,L GS (低密度固相)为7.49%(V /V )。
<311.1mm 井眼:密度为1.88g/cm 3,塑性黏度为36mPa ・s ,动切力为119.7Pa ,胶凝强度为38.3Pa/71.8Pa/91.0Pa ,滤失量为4.0mL ,p H 值为10.7,高温高压滤失量为12.5mL ,膨润土含量为57.1g/L ,L GS 为6.20%(V /V )。
从以上数据可以看出,高性能钻井液的组成与常规水基钻井液有较大的区别,其性能与油基钻井液相差很小,是性能优良又环保的新型水基钻井液。
第一作者简介:张启根,1981年生,西南石油大学在读研究生,主要从事油田应用化学的研究。
地址:四川省成都市西南石油大学硕05级5班;邮政编码610500;E 2mail :zhangqigen1981@ 。
第24卷第3期 钻 井 液 与 完 井 液 Vol.24No.32007年5月 DRILL IN G FL U ID &COMPL ETION FL U ID May 20072 高性能水基钻井液的特点2.1 页岩稳定性[3]在钻井过程中,大约有占总数75%的地层为页岩层,而且超过90%的井眼失稳问题是由页岩不稳定所引起的,所以提高页岩稳定性是高性能钻井液的重要指标之一。
保持页岩稳定最重要的方法是防止压力传递入页岩中,这是一个依时性的过程,并且页岩在钻井液中的浸泡时间比钻屑在钻井液中的浸泡时间高出许多倍。
页岩自身实际上扮演了半透膜的作用,因为其富含黏土矿物的基质能够抑制溶质的移动。
滤液的侵入改变了近井壁地层的压力分布情况并促使页岩失稳。
当滤液侵入减少,支撑压力稳定时,便可实现页岩稳定。
1)力学角度分析。
高性能水基钻井液中加入了一种微细且可变形的聚合物来封堵页岩孔隙、喉道和微裂缝。
该聚合物即使在高浓度的盐溶液中依然能保持稳定的颗粒尺寸分布。
特殊的颗粒尺寸分布再加上它的可变形特点,使其可以与页岩上的微孔隙相匹配并沿着裂缝架桥同时紧密充填,从而提高钻井液的封堵效率[425]。
对于常规的封堵剂,如碳酸钙等超细颗粒,其粒度经常不能与这些微孔隙和微裂缝很好匹配,因此不能实现有效的封堵。
2)化学角度分析。
高性能水基钻井液中还加入了一种铝酸盐的络合物。
这种络合物在强酸性水溶液中以[Al(O H2)6]3+的形式存在;当p H值为4.6时,两个羟桥又连接形成双核的铝离子的络合物[Al(O H)(O H2)5]2+;当溶液碱浓度继续升高时,铝的羟化络合物又转化成白色羟化铝沉淀[6]。
根据铝络合物的这一原理,其在钻井液中是可溶的,但当它进入页岩内部后,由于碱浓度的升高以及与多价阳离子的反应,则会生成沉淀[2]。
一项关于孔隙压力传递和页岩膜效率的研究表明,在水基钻井液中使用铝酸盐可以获得最高的膜效率。
一组常规聚合物钻井液、油基钻井液和高性能水基钻井液对页岩抑制作用的比较数据如下:回收率分别为97.6%、101.7%和103.6%;水化率分别为17.6%、-3.0%和4.2%;膨胀率分别为23.0%、12.8%和11.3%。
高性能水基钻井液之所以比常规聚合物钻井液具有更高的页岩稳定性,是因为该体系采用了这种独特的新方法来获得选择性半透膜,其中既用到了力学方法,也用到了化学方法。
研究结果表明:使用常规水基钻井液,地层压力随时间延长而升高;而使用高性能水基钻井液和合成基钻井液,地层压力随时间的延长而降低。
这是因为:后2种钻井液的压力传递及膜效率特性十分高,使地层中流体单向流入钻井液中,而普通水基钻井液的膜效率极低,使钻井液中水单向流入页岩中,使地层压力高,导致页岩不稳定[5]。
2.2 对黏土、钻屑的抑制性[7]钻井过程中若钻井液不能有效地抑制黏土矿物的水化分散,钻井就会出现一系列的问题,如钻头泥包、钻井液净化不良、很高的稀释效率以及流变参数和滤失量难以控制等。
高性能钻井液可以通过以下途径使钻屑变得稳定:抑制黏土膨胀,减小膨胀压力;堵塞孔隙,防止逆向渗透,使水流入钻屑内部的趋势减弱;利用聚合物的包被作用,防止钻屑分散。
高性能水基钻井液使用了一种具有保持性、易溶于水的聚胺类衍生物的混合物CHS来抑制黏土的水化分散。
CHS的作用机理与KCl一样,通过利用阳离子交换抑制黏土和钻屑的水化分散,但是不存在像KCl那样潜在的环境保护问题[7]。
表1是基浆和加了聚胺类黏土抑制剂的钻井液对黏土的抑制作用的对比。
表1 聚胺对黏土的抑制作用[1]体系硬度变化率/%水化率/%膨胀率/%基浆23.4014.2931.49加了聚胺的钻井液13.8311.2223.50因为C HS可有效地抑制黏土和黏性页岩地层的水化和塑化作用,所以它还具有防止钻头泥包的作用。
低分子量聚胺类处理剂与黏土的反应机理包括:氢键力、偶极作用和离子交换作用,此外还有与低分子量的胺所发生的相互作用[8]。
高性能水基钻井液还使用了一种高分子量的部分水解聚丙烯酰胺来包被钻井过程中产生的钻屑,防止钻屑在环空中循环时发生破裂。
因为P H PA 是一种高分子量的阴离子型聚合物,它吸附钻屑带正电荷的部位后可以起包被作用,从而使钻屑的分散程度尽可能降低,提高固控设备的清除效率。
高性能水基钻井液通过加入部分水解聚丙烯酰胺和聚胺类,使固相清除效率和所钻地层稀释效率的效果比常规水基钻井液高许多,在不少情况下能达到油基钻井液的效果[5]。
75 第24卷第3期 张启根等:国外高性能水基钻井液技术发展现状 2.3 提高机械转速和防止钻头泥包特性[9]钻头泥包和机械钻速的提高受许多因素的影响,如钻井液的类型、水马力、冲击压力和钻头类型,钻屑的尺寸和黏附性也影响钻头泥包的趋势。
用于提高钻速的最有效添加剂是能够在金属和岩石表面产生润湿性反转并形成亲油膜的处理剂,这样就可以减弱甚至在多数情况下可完全消除水化黏土和钻屑对金属表面的黏附作用。
在高性能水基钻井液中使用了一种获得了专利的抗泥包添加剂,该处理剂可覆盖在金属和岩石表面,而且其所用基液和表面活性剂都具有良好的环保特性。
该处理剂还具有防止钻屑聚结的能力,因而可以提高井眼净化效率。
加入抗泥包/提高钻速添加剂还可以降低在钻具组合、钻杆与井眼之间的摩擦阻力。
目前,使用高性能水基钻井液的平均摩擦系数为0.23。
典型乳化钻井液的摩擦系数为0.16～0.57,水基钻井液摩擦系数为0.21～0.23。
2.4 温度稳定性[1,10]当钻井液达到更深地层的时候,由于地层处于高温高压,钻井液要求更高的性能以维持在高温条件下的稳定。
目前油基钻井液已经能在232℃的高温条件下保持较好的钻井性能并进行正常钻进。
但是,高性能钻井液还不能达到232℃这个极限,此钻井液不抗高温主要是由于含有水溶性聚合物所造成的,在本体系中水溶性聚合物主要用来作为抗滤失剂和黏度控制剂。
因此将来的工作需要扩大钻井液在高温下维持体系的稳定和保证钻井液性能,目前高性能水基钻井液的最高使用温度为149℃。
2.5 环境保护方面目前,处理钻屑和废弃钻井液的方法主要有3种:直接排放到海里、回注井下和陆上处理。
在美国、英国、挪威和黑海等地区,对控制环境污染的要求更为严厉,现场操作人员使用多种方法处理钻井废弃物,因为管理钻井废物的总成本大大高于收集和排放钻井废物的理论成本[11]。
在许多地方,操作人员必须考虑钻井液对环境的长期潜在的危害和当今对钻井废弃物管理的法令。
英国北海的环保部门规定如果油基钻井液和合成基钻井液在钻屑上的滞留质量超过了总量的1%,那么就不能向环境排放。
因此油基钻井液和合成基钻井液必须经过处理,做到“零排放”。