合成基钻井液的优缺点

一、聚合物钻井液概述1．发展概况聚合物钻井液最初是为提高钻井效率开发研究的。

早在1950年就有研究资料指出：钻井液的固相含量是影响钻井速度的一个主要因素。

这里的固相含量是指体积分数，起主要作用的是低密度固体的含量。

依此推知，清水的钻井速度应最高。

但当时并没有能够有效清除钻井液中固相的手段。

直到1958年首次应用了聚合物絮凝剂聚丙烯酰胺(简称PAM)后，才实现了真正的清水钻井。

PAM可同时絮凝钻屑和蒙脱土，称为完全絮凝剂。

在钻井液中加入极少量的PAM即可使钻屑絮凝而全部除去。

清水钻井大大提高了钻速，但因其携带钻屑能力差，滤失量大，影响井壁稳定等缺点，不能广泛使用，只能用于地层特别稳定的浅层井段。

因此，人们试图配制低固相钻井液，但随着钻井的进行，钻屑不断混入，时间一长就变成了高固相钻井液。

当时人们对此束手无策，因而称之?quot;无法控制的低固相钻井液"。

1960年，发现有两类高聚物，即部分水解聚丙烯酰胺(简称P HPA或PHP)和醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物(简称VAMA)，具有选择性絮凝作用。

它们可絮凝除掉劣质土和岩屑，而不絮凝优质造浆粘土。

同时，它们对钻屑的分散具有良好的抑制能力，处理过的钻井液体系中亚微米颗粒含量明显低于其它类型的水基钻井液，这对提高钻井速度是十分有益的。

这类新型的聚合物钻井液体系称为"不分散低固相聚合物钻井液"。

1966年，泛美石油公司在加拿大西部油田首次系统地使用了这种不分散低固相聚合物钻井液，大幅度提高了钻速。

随后，这种钻井液体系在世界范围内推广应用，经受了不同地层、不同井深和不同密度等方面的考验，在提高钻井速度和降低钻井成本等方面效果显著，证明是一种技术先进的钻井液体系。

1971年，在第八届世界石油大会上，有专家分析认为，当时对降低钻井成本最有影响的新进展主要有：(1)不分散低固相聚合物钻井液的成功开发；(2)镶嵌硬合金齿钻头的设计和钻头轴承寿命的改进；(3)钻井最优化技术的应用。

合成基钻井液技术应用浅析【摘要】合成基钻井液是以人工合成或改性的有机物为连续相，盐水为分散相，并由乳化剂、流型调节剂等组成，是一种非水溶性合成油基钻井液，具有油基钻井液的作业性能。

1990年代初合成基钻井液作为油基钻井液的替代产品，被研制出来，经过了近20年的研究与应用，目前已经发展到了第二代合成基钻井液。

本文概述了合成基钻井液的组成以及特点，并结合国内外的研究现状对合成基钻井液的优势缺点以及未来的发展前景进行了分析预测，为油田工作者学习了解钻井液提供了理论指导。

【关键词】合成基钻井液应用随着能源问题与环境问题的逐渐突出，以及石油钻探技术的高速发展，人们对于能源开采尤其是石油开采提出了越来越高的要求。

传统的水基钻井液适用范围较窄，在当今逐渐复杂化的井下情况，越来越不能满足需求，而油基钻井液因为对环境有较大的污染，迫于相关环保法规的约束，一直难以推广使用。

因此，作为二者的替代体系出现的合成基钻井液在既保留水基钻井液的环保特性的同时，又很好的继承了油基钻井液的性能特点，成为了海上复杂地层以及其它敏感陆地区域钻井过程中必不可少的钻井液体系。

根据现场的使用情况反映：合成基钻井液具有携砂能力强，润滑性好以及抑制页岩等一系列优点，同时其有效地避免了油基钻井液所出现的污染环境、影响测井和试井资料等问题。

1 合成基钻井液组成特点合成基钻井液一般由人工合成或由改性有机物连续液相、分散液相、分散固相作为基液，通过加入乳化剂、降滤失剂、稳定剂、流型改进剂和加重剂等来合成，是一种非水溶性合成油基钻井液，因此其具有油基钻井液的特性。

其中，连续液相主要有酯类、醚类、聚α-烯烃类、线性石蜡、线性α-烯烃和异构烯烃等；分散液相一般为CaCI2饱和盐水；分散固相一般为有机土。

合成基钻井液因很好的融合了水基钻井液的环保特性以及油基钻井液的性能特点，同时其所具有的润滑效果能够有效的提高钻速，是近年来发展较快的一类钻井液。

与传统的钻井液相比，其具有以下特点：（1）较好的抑制性能以及较强的抗污染能力。

具有恒流变特性的深水合成基钻井液耿娇娇;鄢捷年;李怀科;赵胜英;李红梅;李学彬【摘要】合成基钻井液(SBM)以其特有的环保性能及机械钻速高、井壁稳定性好等特点,已成为国际上海上油气钻探的常用钻井液体系.但是在深水钻探作业中,由于温度和压力对流变性的影响常导致井漏和当量循环密度(ECD)不易控制.为了解决该技术难题,近年来国外首先研制出一类新型的具有恒流变特性的合成基钻井液(CR-SBM),其流变性,特别是动切力、静切力和低剪切速率下的黏度等参数基本上不受温度压力的影响.阐述了该新型钻井液的典型组成及性能特点,对比了传统SBM和CR-SBM在不同温度、压力下的流变性、抗岩屑污染和毒性测试结果,并介绍了国外CR-SBM的现场应用情况.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2010(038)002【总页数】4页(P91-94)【关键词】深水钻井;恒流变特性;合成基钻井液;钻井液性能;流变调节剂【作者】耿娇娇;鄢捷年;李怀科;赵胜英;李红梅;李学彬【作者单位】石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京,昌平,102249;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京,昌平,102249;中海油田服务股份有限公司,油田化学事业部,河北,燕郊,065201;中国石化,国际石油勘探开发有限公司,北京,100083;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京,昌平,102249;中国石油,长城钻探工程有限公司,北京,100101【正文语种】中文【中图分类】TE254+.3深水钻井一般指钻井水域水深超过900 m,水深大于1 500 m时为超深水钻井。

近年来,随着海洋石油工业的不断发展和开采量的逐年增加,海洋石油勘探已逐渐向深水进军。

然而深水钻井时温度变化明显,钻井液的流变性受温度的影响很大,特别是动切力和低剪切速率下的黏度难以控制,由此引发的井漏、当量循环密度(ECD)高,压力控制难等一系列问题正在成为深水钻井所面临的挑战[1]。

1.易于生物降解, 对环境无污染, 钻井污水、钻屑和废弃钻井液均可向海洋排放；2.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, 特别适用于水平井、大斜度井、大位移井和多底井的钻进；3.滤液是基液而不是水, 稳定井壁, 保护油气层；4.合成基液的闪点比矿物油高, 凝固点低；5.液相黏度高，利于悬浮和携带钻屑，且热稳定性高，可达200℃，高温时仍能满足携屑的需要；6.常规性能稳定, 易于控制和操作；7.对某些特殊井, 钻井液综合成本低；8.不含荧光物质, 对测录井和试油影响小。

9.其缺点是成本较高。

为了满足环境保护的需要，外国公司在80年代开始研究第一代合成基钻井液，1990年3月在北海首次使用酚基钻井液并获得成功。

合成基钻井液是以人工合成或改性的有机物为连续相，盐水为分散相，再加入乳化剂、降滤失剂、流型改进剂(有机土、生石灰等)、加重材料等组成。

使用的合成基液有醋类、醚类、聚α-烯烃(PAO)、醛酸醇等。

该类钻井液无毒，可生物降解，对环境无污染，钻井污水、钻屑和废弃钻井液均可向海洋排放；润滑性能好，可用于大位移井、水平井等；滤液是基液而不是水，有利于井壁稳定。

对油气层损害程度低；不含荧光物质，解决了影响测井和试油资料解释问题。

为了降低合成基钻井液成本与油水比，又研制出第二代合成基钻井液。

第二代合成基钻井液的连续相是线性烷基苯、线性α-烯烃(LAO)、内烯烃、线型石蜡(LP)。

第一代合成基液比第二代合成基液润滑性能好、毒性低。

但第二代合成基液来源较广，生物降解(无论在有氧或厌氧条件下)速度快、粘度低，可配制低油水比(60/40~65/35)的钻井液(而第一代合成基液仅能配制较高油水比(70/30~75/25)的钻井液)；因而第二代合成基钻井液成本低、对环境影响小、钻井效率高。

国外已在海上水平井或大位移井中推广应用合成基钻井液。

中国江汉石油学院已在室内研究成功醚基钻井液，石油大学也研究成功。

可以满足地层钻井技术需求。

建立体系的关键性因素为开发抗温超过200℃的乳化剂、降滤失剂、有机土。

其中，乳化剂是保证钻井液处在高温下乳化稳定的主要材料，对钻井液的滤失性、流变性和固相颗粒油润湿性可以发挥协同增效的作用。

现阶段，国内和国外传统合成机钻井液应用的软化剂所具备的抗温性能较差，当处在高温环境下，便会出现降解。

在这一情况下，导致体系稳定性降低，例如，滤失量增加、高温增稠，不能满足高压井、高温的要求。

除此之外，有机土、降滤失剂等核心材料的配伍性、热稳定性较为重要。

“气制油合成基钻井液体系”是具备环境保护的钻井液体系，不仅具备抗盐钙侵和抗高温、润滑性能好等优点，还具备机械钻速快和运动黏度低等优点。

“气制油合成基钻井液体系”具备润滑性能好等优点的原因是气制油是借助天然气利用催化加氢进行合成，不含有胺和硫等有害物质，对环境比较友好、易降解。

并且，在40℃下，运动黏度较低，0#柴油与5#白油运动黏度分别是3.40mm 2/s 、3.86mm 2/s ，利于提升固相含量、降低钻井液循环密度。

3 高性能合成基钻井液体系的性能研究3.1 凝胶性能根据对气制油性凝胶性能的实验结果分析，DR-GEL 在气制油中有着较高的黏度、切力，通过高温分散后，其胶体率能够达到98%左右。

其外显黏度为14mPa ·s ，塑性黏度为11mPa ·s ，在220℃的温度范围内有着十分稳定的性能。

而DR-GEL 在对比国外有机土性能的实验结果中，常温状态下在气制油中黏度切力和胶体率相对较低，凝胶性能相对较差。

在经过150℃的高温老化后，有机土样品的黏度、胶体率、切力等都相应有所增加，通过分析出现这种情况可能是由于有机土样品中添加了促凝胶激活剂，因高温环境的影响，导致激发所致。

在对其它几种有机土样品进行实验数据分析后发现，其样品老化后凝胶性能变化不大，其凝胶性能相对较差。

DR-GEL 在经过高温老化前，其本身在结构上的层片间特点为大且疏松，证实有机插层剂能够进入润土层片间，其层片状态分布对有机土在气制油中的分散较为有利。

新型合成基钻井液在 CBP8XX井的应用摘要：CBP8XX井是一口位于渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起埕岛东部斜坡带的水平探井，该井在东营组施工中钻遇不等厚油页岩，当钻井液滤液进入页岩缝隙时降低了页岩间的胶结强度，且该井钻井液密度设计的相对较低，油页岩在水化膨胀后的坍塌压力高于钻井液静液压力，发生滑脱式坍塌，导致井眼报废，后采用新型合成基钻井液完成施工。

关键词：合成基；钻井液；井壁失稳；环保1.概况1.1地质概况CBP8XX井位于渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起埕岛东部斜坡带，目的层在东营组IV砂组。

埕北低凸起是在埕北潜山带基础上发育起来的地质构造，其构造形态受沉积基底及埕北大断层影响和控制，新近系地层披覆于古近系地层之上，在燕山运动末期埕北大断层剧烈活动，对该区地质构造的形态有较大影响，在埕北大断层两侧发育了一系列与主断层平行的次级断层，将整个埕北构造切割成若干细碎小块，由于地层的超覆或披覆，岩性在横向产生变化，导致地层存在明显的微裂缝。

1.2施工概况该井为一口水平井，先施工导眼段，再侧钻施工水平段。

水平段井斜85°～95°，水平位移1229.94米，岩性为渗透性较好的砂岩，其间夹杂着不等厚油页岩。

当钻井液滤液进入页岩缝隙时降低了页岩间的胶结强度，且该井钻井液密度设计的相对较低，油页岩在水化膨胀后的坍塌压力高于钻井液静液压力，发生滑脱式坍塌，导致井眼报废。

2.合成基钻井液体系选择2.1钻井液技术难点由于该井在施工过程中发生多次井壁坍塌，导致井眼报废，无法完成施工，总结前期施工情况，该井存在一下钻井液技术难点。

（1）在垂深3665m～3687m（对应斜深3800～3900米，井斜74°）为灰色泥岩集中段，岩石较硬，吸水性、可塑性中等。

两端各发育一套厚度10m左右的深灰色泥岩，部分含灰质，深灰色泥岩中见零星油泥岩钻屑，该段泥岩地层发育，为易破碎垮塌地层。

（2）本井在3100m开始造斜，设计井底位移1265m，井斜大，水平位移长，排量和携岩矛盾明显易形成岩屑床，要求钻井液具有良好的悬浮能力和流变特性。

气制油合成基钻井液研究与应用气制油合成基钻井液研究与应用摘要：随着石油资源的逐渐减少，越来越多的石油公司将目光投向了气制油这一新兴领域。

为了保证气制油的高效率开采，需要开发出一种适用于气制油开采的高效、低污染的钻井液。

本论文以气制油的开采为背景，探讨了气制油合成基钻井液的研究与应用情况，并分析了其优缺点。

研究发现，气制油合成基钻井液具有高效、低污染、安全可靠等优点，但同时存在成本高、技术难度大等缺点。

本文提出了具有可行性的改进方案，以期为气制油开采提供参考。

关键词：气制油；合成基钻井液；优缺点；改进方案一、引言随着石油资源的逐渐减少，越来越多的石油公司将目光投向了气制油这一新兴领域。

气制油是指通过煤、页岩、天然气等非常规资源制造石油产品的一种方法，其具有开采成本低、能源环保等优点。

然而，气制油的开采过程需要使用钻井液来保障井下的钻掘进度和井壁稳定性。

由于气制油开采过程中涉及到氧气、天然气等易燃易爆物质，钻井液的选择和使用对于开采效率和安全性有着至关重要的影响。

目前，常用的钻井液主要有水基钻井液、油基钻井液和合成基钻井液。

相比于水基钻井液和油基钻井液，合成基钻井液由于其含氟碳化物、耐高温等特殊属性，在气制油开采中受到了越来越多的关注和应用。

本文旨在探讨气制油合成基钻井液的研究与应用情况，并分析其优缺点，最终提出具有可行性的改进方案。

二、气制油合成基钻井液的研究与应用合成基钻井液是指通过合成液体来构成的钻井液，其种类比较繁多，如合成水玻镁石钻井液、合成水硅酸盐钻井液等。

对于气制油来说，其最常用的是含氟碳化物的合成基钻井液。

因为含氟碳化物可以提高钻井液的耐高温、抗腐蚀、控制渗漏等性能，而且不会对地下水源造成污染。

当前，气制油合成基钻井液的研究和应用较为广泛，其成分主要包括聚合物、表面活性剂、胶体颗粒等。

研究表明，气制油合成基钻井液可以提高开采效率，减少地层污染，具有很好的安全可靠性。

此外，由于合成基钻井液具有良好的耐高温、阻突破性等特性，在高温、高压条件下使用时能够显著减少钻井事故的发生。

合成基钻井液的配方研究合成基钻井液（SBM）是一种新型泥浆体系，它以合成有机物为连续相，盐水为分散相，有基土为固相，加入乳化剂，增粘剂，润湿剂等组成一种逆乳化悬浮分散体系。

作为环境可接受和保护储层的泥浆体系，合成基钻井液具有以下特征：①不含芳香烃，毒性小，可生物降解；②高闪点，低凝固点，可在寒冷地区和深水海域使用；③在水中易生物降解，钻屑可以直接排海。

合成基钻井液（SBM-EBM）是由中海技服与江汉石油学院共同研究开发的一种新型泥浆体系，它于三年前在市厂上推广应用。

该合成基的基液为醚类物质，具有优越的理化性能和环保特性。

此次的合成基钻井液的配方研究是针对渤海地区的1Km试验井而开展的。

为满足该井的实际需要，充分利用现有成熟技术和库存产品，在原有合成基泥浆配方设计的基础上，由中海技服和江汉石油学院有关人员在室内共同开展了一个星期的试验工作。

现将试验情况汇报如下：1实验部分1.1 材料：合成基液（甲方.技服）；主乳化剂（甲方.技服）；辅乳化剂（甲方.技服）；有机土（甲方.天津）；增粘剂（甲方.技服）；润湿剂；氧化钙；氯化钙1.2 仪器：高速搅拌器；旋转粘度计；API失水仪；电炉；破乳电压测定仪；高温磙子炉1.3 泥浆配制方法在高速搅拌下，在合成基液中缓慢加入主乳化剂辅乳化剂高搅20min，加入氯化钙水溶液高搅20min，加入润湿剂后高搅20min，形成乳状液之后，加入有机土，高搅30min，加入增粘剂，高搅30min，加入氧化钙，高搅20min 1.4 测试条件于50℃下测试泥浆性能。

2材料优选根据《保护环境和储层的钻井完井液体系的技术研究（SBM-EBM）》中的有关配方及库存材料的实际情况，分别配制甲方和技服泥浆，进行对比实验，配方如下：合成基液/氯化钙溶液（20% ）=7：3；加入6.0%主乳化剂；加入6.0%辅乳化剂；加入3.0%润湿剂；加入6.0%有机土；加入2.0%增粘剂；加入1.0%氧化钙。