下载文档原格式
深水钻井液摘要:随着石油工业的不断发展,海洋油气勘探的水域越来越深,深水钻井难度也越来越大,介绍了深水钻井液的主要类型及深水钻井存在的主要问题，同时还结合国外海洋深水钻井液研究现状,提出了对海洋深水钻井的钻井液研究的几点建议。
关键词:深水钻井;天然气水合物;钻井液：水基钻井液;油基钻井液1 引言自1985年以来,随着第一批水深在300 m以上深水油气勘探开发项目的投入建设,国际深水油气勘探开发逐渐增多。
最初10 a的年平均增长速度为65%,西北欧、巴西、墨西哥湾的勘探开发速度最快,2001年起墨西哥湾深水区的产量已超过浅水区。
据统计,截至2000年,水深500 m的深水油气田有162个,遍及世界各海域,其中尤以美洲的墨西哥湾海域、拉丁美洲的巴西海域及西非海域最多,深水油气田探明油气储量为22·6×108t油当量,占海上油气田探明总储量的12%。
深水钻井一般是指在海上作业中水深超过450～500m 的区域。
其中,当水深大于1500m 时的海上作业我们称之为超深水钻井。
近年来随着海洋石油储量采出比例的不断增加,海洋石油勘探逐步向深水区域发展。
世界上许多国家都开始对深水钻井技术进行研究,并在一些地区取得了现场应用上的成功。
本文将重点就深水钻井所面对的主要问题以及国外深水钻井的钻井液技术发展情况进行综述。
2 深水钻井中存在的问题与浅水区域相比,深水钻井面临的主要问题有:海底页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层天然气与形成的气体水合物、低温下钻井液的流变性、地层破裂压力窗口窄等。
这些问题给钻井工作带来了诸多困难,同时对钻井液技术提出了更高的要求:在保证钻井安全的前提下,兼顾钻井成本和环境效益。
2·1 海底页岩的稳定性差在深水区中,由于沉积速度、压实方式以及含量的不同,海底页岩的活性大。
河水和海水携带小的沉积物离海岸越来越远,由于缺乏上部压实用,胶结性较差,易于膨胀、分散,导致过量的固相细颗粒分散在钻井液中,从而影响钻井液性能。
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]。
CATALOGUE目录•引言•钻井液概述•海洋深水钻井特点•钻井液在海洋深水钻井中的应用•海洋深水钻井钻井液面临的挑战与解决方案•结论与展望背景介绍研究目的和意义提高深水钻井液的稳定性和适应性为深水油气田的开发提供技术支持和保障研究深水钻井液的组成、性能及作用机理钻井液是一种流体，用于在钻井过程中润滑和携带岩屑。
它通常由水、化学剂和其他添加剂组成，用于维持井眼稳定、保护井壁和减少摩擦。
钻井液的定义水聚合物膨润土表面活性剂碱加重剂钻井液的组成钻井液的作用减少摩擦和热量生成。
润滑和冷却钻头携带岩屑维持井眼稳定保护储层将钻头切割下来的岩屑带出井眼。
保持井壁稳定，防止井塌、缩径等问题。
避免对储层造成损害，保护油气资源。
海洋深水钻井的难点深水环境复杂由于深水环境的特殊条件，需要使用高精度、高耐压、高效率的钻井设备，以满足钻井作业的需求。
设备要求高技术难度大海洋深水钻井的技术要求030201海洋深水钻井的特殊环境因素润滑性为了减少钻头和井壁之间的摩擦，应选择具有良好润滑性的钻井液。
稳定性选择具有高度稳定性的钻井液，以减少在深水压力下破裂的风险。
抗腐蚀性深海水域具有高腐蚀性，因此需要选择具有抗腐蚀性能的钻井液。
钻井液的选择钻井液的使用方法钻井液的效果评估润滑性评估抗腐蚀性评估稳定性评估面临的挑战深水环境高压实低温高成本解决方案选择合适的添加剂优化钻井液配方加强成本控制采取保温措施采取保温措施，如使用保温筒等，防止钻井液在低温下结冰。
研究结论未来随着海洋油气勘探开发向深海和极地等复杂环境发展，深水钻井液的研究将更加重要。
研究展望针对深海复杂的地质条件和工程环境，需要进一步研究和开发新型的钻井液体系和添加剂，提高深水钻井的效率和安全性。
随着环保要求的提高，未来深水钻井液的研究将更加注重环保和可持续性，需要开发更加环保和可持续的钻井液体系和添加剂。
未来还需要加强深水钻井液的现场应用和技术服务，以提高深水油气勘探开发的效率和安全性。
水平井泥页岩段高性能水基钻井液综合性能评价摘要：针对梨树断陷页岩气藏钻井研制了高性能水基钻井液体系，并在室内开展流变性、抑制性和润滑性等综合性能评价，并与国内外同类型钻井液体系进行对比分析。
结果表明，该钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、抑制性和封堵防塌性。
关键词：水平井泥页岩段；高性能水基钻井液；综合性能评价1 流变性评价研制的高性能水基钻井液与国外高性能水基钻井液相比，封堵能力范围大、抑制性强、高温老化后性能稳定，且具有较强的滤失造壁性（表1）。
表1 高性能体系与国外同类产品对比评价数据表注：150℃×16h；高温高压条件：150℃/3.5MPa。
2 抑制性评价选取梨树断陷梨页1井营城组岩屑，利用滚动回收法对体系抑制性进行评价，实验温度为150℃，结果见表40。
从表中实验数据可以看出，形成的多元抑制双效防塌高性能水基钻井液滚动回收率高达96.8%，与国外同类型钻井液抑制能力相当，接近油基钻井液（表2）。
表2 不同钻井液体系泥页岩滚动回收率对比实验数据表注：150℃，老化16h。
3 润滑性评价分别利用极压润滑仪和粘附系数测定仪对不同钻井液体系的润滑性能展开了对比评价，评价结果如表41所示。
由实验结果可知，高性能水基钻井液150℃高温热滚前后极压润滑性与粘附系数基本无变化，说明其润滑性能较稳定，且数值较低，优于国外同类型钻井液体系，能够满足长水平段水平井的润滑和防卡需求（表3）。
表3 不同钻井液体系润滑性对比评价数据表注：150℃，老化16h。
4 抗污染能力评价钻井液的抗污染能力决定了该体系在使用过程中受各种地质条件和环境因素影响的稳定性。
因此，利用膨润土粉及岩屑对高性能水基钻井液体系的抗污染能力开展了评价，结果见表4和表5。
表4 钻井液抗岩屑侵评价数据表注：150℃，老化16h。
抗污染能力评价实验结果表明，随着岩屑加入钻井液中，钻井液的流变性能发生变化，当岩屑加入量大于25%时，钻井液的流变性变化开始影响钻井液的性能，所以，高性能水基钻井液体系可抗25%岩屑侵，具有较强的抗污染能力。
水基钻井液降粘剂JNG-1的合成与性能评价明显森;彭新侠;李强;程兴春;阚兴栋【摘要】以苯乙烯磺酸钠(SSS)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为原料,合成了SSS/AM/AA共聚物降粘剂,并对其在泥浆中的降粘性能进行了评价.最佳合成方案为:n(苯乙烯磺酸钠)∶n(AM)∶n(AA)=2∶1∶4,单体质量为15％,反应温度80℃,反应时间3h,引发剂用量为2％.在此条件下,合成的聚合物降粘剂结构和预计的结构一致,具有较好的抗温能力,在盐浓度为30％的盐水泥浆中,降粘率为62.71％.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)001【总页数】4页(P124-127)【关键词】钻井液;降粘剂;聚合物;苯乙烯磺酸钠/AM/AA;抗温性【作者】明显森;彭新侠;李强;程兴春;阚兴栋【作者单位】川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,四川广汉618300;西南油气田公司蜀南气矿,四川泸州646000;青海油田钻采工艺研究院钻井室,甘肃敦煌736200;新疆油田公司采油一厂,新疆克拉玛依834000;新疆油田公司采油一厂,新疆克拉玛依834000【正文语种】中文【中图分类】TE254.4随着油气勘探开发的逐步深入，油气钻井深度越来越深，钻遇地层的温度、压力越来越高，对钻井液的性能提出了更高要求，为了保持钻井液具有较好的流变性能，需要向钻井液中加入降粘剂［1］。
钻井液用降粘剂是钻井液重要处理剂之一，在钻井作业中对调节钻井液流变性起着非常重要的作用。
目前国内所用钻井液降粘剂(如丹宁类、木质素类及聚丙烯酸类)的耐高温性能还不能满足高温深井及复杂井的钻井要求［2-3］。
本文以抗温抗盐钻井液降粘剂的性能要求为出发点，根据降粘剂抗高温及抗盐作用机理设计降粘剂的分子结构［4-6］，选择苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸为反应单体，采用氧化还原引发体系，通过自由基聚合，合成了一种抗温耐盐钻井液用降粘剂，并进行了室内评价。
钻井液体系和配方一. 不分散聚合物体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。
（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方3.技术关键1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30～45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5～3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
钻井液工艺学实验指导书中国地质大学（北京）2011年11月目录1.钻井液基本性能及其测试 (3)2.钻井液中膨润土含量 (8)3. 膨润土造浆率测定 (10)4. 泥浆的碱处理 (12)5. 水解聚丙烯酰胺的性能应用 (13)6. 泥浆的钙污染和处理 (15)7. 钻井液抑制性及抑制剂评价实验 (16)8. 细分散淡水泥浆体系 (19)9. 不分散低固相淡水泥浆 (20)10. 可循环微泡沫钻井液 (21)中国地质大学（北京）本科生实验报告学号：姓名：课程：钻井液工艺原理课程号：0201171 成绩：1. 钻井液基本性能及其测试一、实验目的通过实验：1）掌握钻井液基本性能指标及其测定方法；2）掌握常规钻井液性能测定仪器使用方法；理解钻井液性能对钻井作业的影响。
二、实验内容1. 比重、流变参数（漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、流性指数和稠度系数）、失水造壁（失水量、泥饼）、固相含量、含砂量、pH值等主要性能的测定仪器结构原理及操作方法。
2. 比重、粘度、切力、失水量、固相含量、含砂量、pH值等性能测定与计算。
三、实验仪器、设备及药品（一）仪器、设备天平、D90-1型电动搅拌机、GJ-1型高速搅拌机、量具、不锈钢尺、秒表、1002泥浆比重秤、1006型泥浆粘度计（漏斗粘度计）、ZNN-D6型电动六速旋转粘度计、SD型多联中压滤失仪、钻井液固相含量测定仪ZNG-A、钻井液含沙量测定仪ZNH-1、广泛pH试纸、定性滤纸等。
（二）药品膨润土粉、碳酸钠（Na2CO3）、钠羧甲基纤维素（CMC）四、实验方法及步骤（一）泥浆比重的测定1. 仪器：1002型泥浆比重秤（图1-1）图1-1 钻井液比重称构造图1-秤杆；2-主刀口；3-泥浆杯；4-杯盖；5-校正筒；6-游码；7-底座；8-主刀垫；9-挡壁1.测定步骤a)校正比重秤：先在泥浆杯中装满清水，盖好杯盖，将盖上及周围溢出的清水擦干后，再将比重秤横梁置于支架上，移动游码至比重为1.00的刻度处。
钻井液性能评价与控制技术研究随着石油勘探和开发的不断深入，钻井液在油气勘探和生产中的重要性不断凸显。
其中，钻井液性能评价与控制技术则是保障钻井作业顺利进行的前提条件之一。
一、钻井液性能评价的意义1. 保障钻井作业的安全钻井液的性能直接影响着钻井过程的安全性。
较为常见的有钻井液对井壁稳定性的影响、水包囊的形成、井槽和井眼的悬浮、井下环境的控制等。
因此，有必要通过对钻井液性能的评价来控制钻井过程的安全性。
2. 保障钻井作业的效率安全是效率的前提，而钻井液的性能对钻井作业的效率也有着重要的影响。
例如，优良的钻井液的性能可以提高钻头的钻进速度和减少钻头的磨损等，从而保证钻井作业的效率。
3. 保障钻井作业的经济性钻探的成本包括勘探和采油等多个环节，而钻井液则是其中的重要组成部分之一。
如果钻井液性能得不到保障，很容易导致勘探成本的提高，对采油的经济效益产生不良影响。
二、钻井液性能评价的内容钻井液性能评价的主要内容包括钻井液的物理性能、化学性能、机械性能和环保性能等。
1. 物理性能物理性能是钻井液性能评价的基础，它包括密度、黏度、过滤性能和溶解性等。
这些基本的物理性能会直接影响到钻井液的流变特性和调整能力等。
2. 化学性能化学性能是评价钻井的重要方面之一。
钻井液通常由水和多种化学添加剂组成，如膨润土、酸化剂、碱性剂等。
因此，化学性能可表现为钻井液的碱度、酸度和盐度等特性。
3. 机械性能钻井过程中，钻井液还需要承担防止井壁塌方的作用，这就需要考虑钻井液的机械性能，也包括钻井液的黏附力、界面张力等。
4. 环保性能环保性能是近年来钻井液性能评价的重要趋势。
因为钻井液在钻井过程中会把井口地层带上来的灰尘、泥土和生物等物质带到地面上，如果不经过削尖减量或重复消毒，就会对环境产生不良影响。
因此，评价钻井液的环保性能也日益受到了关注。
三、钻井液性能控制技术除了钻井液性能评价以外，钻井液性能控制技术也是钻井液技术中的重要部分。
深水水基钻井液的配方优选与性能评价
深水水基钻井液的配方优选与性能评价
随着石油工业的发展，越来越多的石油公司开始在深水地区进行勘探和开发工作。
深水区域地质条件复杂，环境恶劣，因此需要一种稳定性好、环保型的水基钻井液。
本文将探讨深水水基钻井液的配方优选与性能评价。
深水钻井液的主要组成成分是基础液体、弱碱液、黏土和助剂。
基础液体可以选择以天然水或加工水为主要成分，弱碱液可选用碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸盐等。
黏土主要包括膨润土、高岭土和伊利石等。
助剂包括凝聚剂、排泥剂、抗菌剂、泡沫剂等。
深水钻井液的制备需要根据不同的环境、油层地质条件等因素，进行精细化的配方优选。
深水水基钻井液的配方优选应优先考虑液体稳定性，随后是钻井效率和环保性能。
钻探深水储层时，井深和井径增大，井液体积增大，因此液体稳定性是评价水基钻井液配方优选的重要因素。
同时，液体中的粘度对液体稳定性也有很大影响。
因此，在选择黏土类型和浓度时，应注意不要过度增加粘度，影响液体稳定性。
钻井液的环保性主要表现在以下四个方面：对地层的污染性、对水体的污染性、对鱼类等水生物的危害性和对环境的影响。
因此，要选用环保型的助剂，并适当减少有害物质的使用。
此外，应根据塑性指标和化学组成适当选择基础液体和弱碱液以提高环保性能。
钻井液的性能评价主要包括物理性能、化学性能和机械性能。
深水水基钻井液在高温、高压下能够保持稳定，流动性要好，粘度适中，有效的抑制井壁、封堵小裂隙，减少漏失和井壁塌陷的发生。
同时，钻井液的化学成分应与钻井井壁和钻井作业涂料相适应，以避免与下洞剂和作业涂料发生不良反应。
综上所述，深水水基钻井液的配方优选与性能评价需要考虑到多方面的因素。
由于地质条件的不同，钻井液的组成也需要进行差异化调整以适应不同的井下环境。
除了配方优选和性能评价，深水水基钻井液的钻井工艺也是至关重要的一部分。
深水区域的环境条件复杂，对钻井液的性能和使用要求较高。
因此，在钻井过程中要密切关注钻井液的性能变化，根据实际情况及时调整配方。
钻井液的循环系统应该合理设计，以确保钻井液流动性，同时避免油气泄漏等问题。
在深水钻井中，钻井液循环系统中还需配置足够的剖面排砂设备、排气设备等以避免砂层垮塌和气体爆炸等问题的发生。
此外，需要具备自动控制装置，保证钻井液的循环量和质量，有利于提高钻井效率。
在深水钻井中，岩层磨损大，速度快，因此，需要对钻井液进行定期检测。
常规检测内容包括粘度、密度、滤失、电导、
PH值等物理性能，以及化学测量如击穿（KR）值、钾离子浓度、钠离子浓度等。
只有在检测到问题后及时进行调整，才能更好地保护油气资源和环境。
通过对深水水基钻井液的配方优选和性能评价以及相关工艺流程的规范化，可以大大提高钻井效率和钻井质量。
此外，由于深水区域技术难度较大，深海深度大，钻探难度大，同时还产生更加复杂的技术问题和环境保护问题，需要石油公司的技术实力储备和投入，以完善深水钻井技术。
因此，在钻探深水储层时，需要对钻井质量和环境保护高度重视，定期进行技术创新和优化，以实现能源的高效、绿色开发。
总之，深水水基钻井液的配方优选和性能评价是深水钻探的重要研究方向之一。
在具体实践中，需要科学规划和实现细致化的钻井工艺，完成前沿技术的研究和应用，并积极推进优质发展，以推动深水钻井产业的发展，保护环境，提高能源利用效率。
除了钻井工艺的合理设计和精细管理外，深水水基钻井液的使用还需要满足环保要求。
随着对环境保护意识的提高，地球资源的消耗和环境变化等问题影响日益显著。
因此，在钻井液的选择和使用中，环保因素不容忽视。
深水钻井液的使用会产生一些固体、液体和气体废物。
这些废物中含有有害物质，对环境及人体健康较为危害。
因此，在深水钻井过程中，需要控制废物的产生，做到资源的最大化利用和环境的最小化危害。
同时，在废物处理方面，需要建立规范系统，对钻井液产生的固体、液体和气体废物进行妥善处理。
深水钻井液的使用还需要满足地球资源的可持续利用。
深水区域资源储量丰富，开发压力越来越大，因此，在钻井液的选择和使用中，需要考虑其对储层产生影响的问题。
对于石油公司而言，需要在确保资源开发和环境保护的前提下，提高资源的
利用率，实现可持续发展。
深海深度大，环境特殊，加上钻井过程中工艺、设备等诸多因素，在深水钻井中存在多种技术难点。
需要进一步完善配方、加强性能评估、规范钻井工艺、提升废物处理能力等方面的工作。
只有这样，才能更好地保护环境、提高能源利用效率，为深水钻井产业的发展提供坚实支撑。
综上所述，深水水基钻井液的使用在深水钻井过程中具有不可或缺的作用。
在进行深水钻井前，需要对深水钻井液的配方和性能进行评估和优化，制定合理的使用方案。
在钻井过程中，需要注意钻井工艺和废物处理，同时还需要考虑环保和可持续发展等因素。
在这个过程中，石油公司需要充分发挥技术创新能力，为深水钻井产业的发展贡献力量。
深水水基钻井液的使用对于深水钻井过程是十分重要的，可以提高钻井效率和钻头寿命。
深水钻井液的使用需要满足环保要求，应该在价格、性能、环保等方面进行全面考虑。
深水钻井液的使用会产生一些固体、液体和气体废物，需要进行妥善处理。
在钻井过程中，需要注意钻井工艺和废物处理，并且需要考虑环保和可持续发展等因素。
石油公司需要充分发挥技术创新能力，为深水钻井产业的发展贡献力量。
通过全面考虑以上因素，可以更好地保护环境、提高能源利用效率，为深水钻井产业的发展提供坚实支撑。
同时，深水钻井液的配方和性能需要根据不同的地质条件进行优化和调整，以确保深海钻井的成功实现。
