聚合物體系鑽井廢水

『壹』 聚合物鹽水鑽井液控制濾失量的措施有哪些

既然是聚合物鹽水鑽井液，那主要考慮的就是通過調整鹽含量，越高濾失量越低，。

『貳』 石油鑽井廢水怎麼處理

以華北油田某深井的高濃度鑽井廢水(COD高達14 460.0 mg/L)為研究對象,提出了酸化-混凝-催化氧化-吸附的組合處理工藝。重點研製了鑽井廢水催化氧化處理催化劑(鎳基催化劑),通過實驗確定了最佳工藝參數條件。著重考察了催化氧化處理的工藝條件,在pH值為4,次氯酸鈣投加量為4.4 g/L,催化劑投加量為1.6 g/L的條件下COD降至403.5 mg/L,進一步吸附處理後COD降至139.9 mg/L、色度為30倍、石油類含量為3.8 mg/L、pH為8.0和SS濃度為52 mg/L,最終出水水質達到《污水綜合排放標准》(GB 8978-1996)二級標准,處理成本為84.8元/m3. 鑽井廢水是指在石油與天然氣鑽井過程中產生的一種特殊的工業廢水，其主要來源有'廢棄和散落泥漿、岩屑和鑽井設備的沖洗、鑽井過程的酸化和固井作業產生的廢水、鑽井事故、儲油罐與機械設備的油料散落。目前，對鑽井廢水的處理一般局限於混凝、過濾和吸附等常規處理方法，處理後的水質均較難達到/污水綜合排放標的標准要求，尤其COD較難達標。 部分鑽井廢水處理達到回注標准要求後回注到地層。採用生物法處理鑽井廢水具有較好的發展前景，但不適宜用於高濃度鑽井廢水的處理。因此，以華北油田某油井鑽井廢水為研究對象，通過研究其水質污染特性，提出了酸化-混凝-氧化-吸附的組合處理工藝，並通過實驗確定了處理工藝參數條件，對高濃度鑽井廢水的達標處理具有重要的參考價值。

『叄』 聚合物鉀鹽鑽井液的主要成分：PHP是什麼

水解聚丙稀醯胺（代號PHP）水解聚丙稀醯胺是鑽井液的絮凝劑，在鑽井液中的絮凝作用受分子量和水解度的影響，一般分子量為300—500萬，水解度為30％的聚丙稀醯胺絮凝效果最好，適當的水解度和分子量的聚丙稀醯胺是選擇性絮凝劑，既絮凝鑽井液中的鑽屑，劣質膨潤土，對水化性強的膨潤土，無絮凝作用，高水解度的聚丙稀醯胺可用於提高粘度、防漏、堵漏以及降低鑽井液的失水量。

『肆』 什麼是聚磺鑽井液

聚磺鑽井液一般是在水基鑽井液中引入聚合物，三璜體系，包括磺化單寧（SMT），磺化烤焦（SMK）及磺化酚醛樹脂（SMP），從而提高鑽井液抗高溫抗鹽性能。

『伍』 鑽井過程中有哪些污染物這些污染物是如何產生的,如何有效防治 化工概括論文

鑽井廢棄物是鑽井污水、鑽井液（鑽井泥漿）、鑽井岩屑和污油的混合物，是一種相當穩定的膠態懸浮體系，含有粘土、加重材料、各種化學處理劑、污水、污油及鑽屑等，危害環境的主要化學成分有烴類、鹽類、各類聚合物、重金屬離子、重晶石中的雜物和瀝青等改性物，這些污染物具有高色度、高石油類、高COD、高懸浮物、高礦化度等特性，是石油勘探開發過程中產生的主要污染源之一。油氣田每鑽完一口井，都要在原地丟下一個廢棄的泥漿池。一個油氣田有成千上萬口井，就有成千上萬個廢棄泥漿池，每個泥漿池中的鑽井廢棄物少則有幾百方，多則有幾千方。這些廢棄物具有的可溶性的無機鹽類污染、重金屬污染、有機烴（油類物質）污染，若在井場堆放或掩埋，一旦被雨水浸泡、河流沖刷，就會對周圍的土壤、水源、農田和空氣造成嚴重的環境風險。
防治措施：
做好區域地質及水文地質調查工作，要對擬鑽探區域的地質構造和可能發生的地質災害有較好的預判。
要合理的進行工程設計，採用先進的鑽探工藝及有針對性的鑽探方式。如對擬避讓的地質災害高發區或者是敏感保護區採用定向井或者是叢式井鑽探，先探後采。
加強井口封閉及井壁維護，確保不發生井噴或者井壁坍塌（防止含油回注水竄入地下水含水層，污染地下水），對井壁破裂及時進行封堵。
使用優質高效的鑽井工藝泥漿（環境友好型），防止井下漏油，防止鑽井管和設備腐蝕。
重要的可能發生泄露事故的儲罐、裝置周邊要設置圍堰，基礎層進行防滲處理。
鑽井區域設置污染物處理設施，設置沉澱池、調節池、事故應急池，對鑽井岩屑、鑽井廢水、鑽井廢棄泥漿分開處理，能綜合利用的盡可能利用或者回注，不能利用的進行固化後衛生填埋，覆土後恢復生態。

『陸』 乳液聚合物在正電性鑽井液體系中的應用

錢曉琳蘇長明於培志王琳

（中國石化石油勘探開發研究院，北京100083）

摘要 採用反相微乳液聚合方法合成了乳液聚合物，進行了室內性能評價、中試放大試驗與現場試驗。結果表明，乳液聚合物易溶於水，可直接加入正電性鑽井液中使用，能有效地縮短現場水化及配漿時間；乳液聚合物作為鑽井液添加劑，具有良好的增黏、提切和降失水性能，當乳液聚合物加量0.4%時，即可達到鑽井液性能的基本要求；生產路線可靠，產品性能穩定，可擴大生產；將乳液聚合物用於正電性鑽井液中，在大古1井的現場試驗中取得了理想的應用效果。

關鍵詞 微乳液聚合 乳液聚合物 合成 正電性鑽井液

Application of Emulsion Polymer in Positive Electricity Drilling Fluid

QIAN Xiao-lin，SU Chang-ming，YU Pei-，WANG Lin

（Exploration ＆ Proction Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083）

Abstract An emulsion polymer is synthesized by microemulsion polymerization.Laboratory performance evaluation and pilot synthesis and field application of emulsion polymer are studied.The results show that emulsion polymer can be solved easily in water，so it can be added directly in drilling fluid and can effectively shorten drilling fluid preparing time.The emulsion polymer as a drilling fluid additive has good performances of raising viscosity and strengthening shearing force and recing filtration.When the concentration of emulsion polymer is0.4%，it can meet the basic requirements of drilling fluid performance.A favorable field application effect in well Da-1 has been achieved.

Key words microemulsion polymerization emulsion polymer synthesize positive electricity drilling fluid

目前，我國油田用聚丙烯醯胺的產品形式基本為粉劑，現場應用時需要大型的溶解裝置。而且聚丙烯醯胺生產工藝均為20世紀90年代引入我國的大塊絕熱釜式溶液聚合，聚合溶液質量分數低，產物的相對分子質量較小，在製成乾粉過程中，高溫烘乾和剪切作用又容易使高分子鏈降解和交聯，使粉劑產品的溶解性、絮凝性等變差。

乳液聚合也是工業上廣泛使用的聚合方法，乳液聚合產物的分子量比溶液聚合物的產物高；聚合產物以膠乳形式生成，若產物直接以膠乳形式使用，操作更加容易；乳液聚合還具備其他一些優點，如聚合熱容易傳遞、聚合速率高和產物分子量易控等。由於這些獨特的優點，乳液聚合技術的開發受到很多研究人員的重視。自從20世紀80年代法國科學家Candau^［1］首次採用反相微乳液聚合法得到穩定、相對分子質量高、分布窄的聚丙烯醯胺反相微乳膠以來，國內外學者對丙烯醯胺的反相微乳液聚合做了大量研究^［2～4］。目前，只有Cytec公司取得了聚丙烯醯胺反相微乳液聚合方法的專利權，國內研究大都處於實驗室階段，離工業化生產的差距較大。本文採用反相微乳液聚合方法合成了可直接作為鑽井液添加劑使用的聚丙烯醯胺膠乳產品，探討了室內合成方法、乳液聚合物性能以及中試放大試驗，並將以其為主劑配製出的正電性鑽井液，在新疆大澇壩2號構造的大古1井進行了現場試驗。

1 乳液聚合物的合成

主要原料：丙烯醯胺、丙烯酸、氫氧化鉀、非離子表面活性劑、去離子水、白油均為工業級，引發劑、乙醇、庚烷均為分析純試劑，高純氮，轉相劑。

合成過程：在裝有恆壓加料器、攪拌器、溫度計和通氣排氣管（250mL）的4口燒瓶中，加入乳化劑和白油，加熱溶解，同時在加料器內加入丙烯醯胺、丙烯酸鉀溶液。乳化前加入引發劑，攪拌乳化並通氮氣20min。控制一定反應溫度至反應轉化完全。

聚合反應式：

油氣成藏理論與勘探開發技術

用乙醇對乳液聚合物進行分級處理，乾燥所得白色粉末研細後在庚烷中攪拌24h，濾餅真空乾燥後用於分子量的測定。利用特性黏數法測得乳液聚合物的黏均分子量為7.7×10⁶。

2 乳液聚合物的性能

2.1 乳液聚合物的水溶性

向200mL水中邊攪拌邊加入乳液聚合物1.0g，實驗中乳液聚合物分散迅速，完全溶解時間均小於2min。由此可見，乳液聚合物鑽井液添加劑易溶於水，可直接加入鑽井液中使用，縮短現場水化及配漿時間，在極短的時間內達到預期的效果。

2.2 乳液聚合物對鑽井液性能的影響

用4%膨潤土漿作為基漿，在基漿中分別加入乳液聚合物，高速攪拌10min，採用旋轉黏度計測試鑽井液的流變性。按照石油行業標准SY/T5621-93，採用ZNS-1型中壓泥漿濾失測定儀測定API濾失量。

乳液聚合物對鑽井液性能的影響見表1。結果顯示，乳液聚合物的加入可使鑽井液的表觀黏度、動切力增大，失水量減少。當乳液聚合物加量為0.4%時，可達到鑽井液性能的基本要求，滿足上部鑽井工程的需要。

表1 乳液聚合物對鑽井液性能的影響

2.3 乳液聚合物的抗鹽能力

在不同加量的氯化鈉的基漿中加入1.2%的乳液聚合物，測試鑽井液性能，結果見表2。可以看出，乳液聚合物具有較強的抗鈉鹽的能力，在加量較少時就顯示出好的增黏和降失水效果。適合含高礦化度水的地層鑽井及驅油。

表2 乳液聚合物的抗鹽能力

3 乳液聚合物中試放大試驗

由於反相乳液聚合的影響因素很多，在優化合成工藝的基礎上，採用國產工業品為原料，考察了合成工藝的穩定性，探索了聚合物合成的工業化，合成了8個批次的樣品，並測試了所有產品的性能。表3是乳液聚合物的特性黏數和黏均分子量。所有產品的黏均分子量穩定，且保持在4.1×10⁶～1.5×10⁷。

表3 乳液聚合物的特性黏數和黏均分子量

在鑽井液基漿中加入乳液聚合物，高速攪拌10min，採用旋轉黏度計測試鑽井液的流變性。按照石油行業標准SY/T5621-93，採用ZNS-1型中壓泥漿濾失測定儀測定API濾失量。表4是乳液聚合物對鑽井液性能的影響，可以看出，在20%氯化鈉鹽水鑽井液中，所有乳液聚合物均有效降低鑽井液濾失量，顯著提高鑽井液塑性黏度。由此可見，工藝路線成熟穩定，可以進行擴大生產，為現場先導試驗打下了良好的基礎。

表4 乳液聚合物對鑽井液性能的影響

註：1.基漿成分：5%高造漿率膨潤土+0.3%碳酸鈉+20%氯化鈉；2.0.4%為乳液聚合物的有效含量。

4 現場試驗

4.1 大古1井概況

大古1井是2006年中國石化西北分公司部署在天山南古生界碳酸鹽岩天然氣勘探領域的第一口高難度重點預探井，設計井深6400m，目的層位為奧陶系、寒武系。這一區塊鑽井難度大，不但會鑽遇高壓鹽水層，而且目的層地質情況也比較復雜。

試驗層位為新近系吉迪克組、古近系蘇維依組、庫姆格列木群及白堊系。試驗井段：4450～5900m。鑽遇地層膏質泥岩、砂泥岩發育，易造成坍塌、阻卡等事故，特別是吉迪克組存在高壓鹽水層，對鑽井液的性能維護提出了更高的要求。

大古1井主要處理劑：KPAM，NH4PAN，WFT-666，SMP-2，SPNH，CXP-2，GMP-3。正電性添加劑：乳化石蠟（RHJ-1）和乳液聚合物（DS-301）。

4.2 室內試驗

為了觀察乳液聚合物DS-301 對現場鑽井液性能的影響，進行了乳液聚合物對井漿性能的影響評價實驗（表5）。結果表明，在室內溫度下，井漿中加入0.3%DS-301後對原鑽井液塑性黏度和動切力有微弱增大的趨勢，瞬時失水增大但對API失水量幾乎沒有影響，可以入井試驗。

表5 乳液聚合物DS-301對井漿性能的影響

註：1.表中T∗為中壓失水實驗中失水流出的時間，單位為s；2.實驗井漿的其他性能如下：密度為1.56kg/L，pH值為8.5，V_s為21.8%，V_b為39g/L；3.實驗過程均為6000r/min，高速攪拌20min測量其性能。

4.3 入井試驗

大古1井是中石化的重點預探井，鑽探的目的在於發現和保護油氣層，按新的錄井標准（或規范）全烴含量（基值）必須控制在0.5%以內，超過此值後必須停鑽處理鑽井液。按循環周慢慢加入100 kg DS-301。加入前鑽井液的全烴值為0.15%，1.5個循環周以後鑽井液的全烴值最大達到0.17%；在對比性不太強的情況下，鑽井液的漏斗黏度增加2s，PV和YP有微增的趨向。從對比實驗中發現：加入DS-301後鑽井液的瞬時失水增大但鑽井液的API失水沒有太大的變化。

4.4 應用效果

（1）鑽井液包被抑制性強、鑽屑成型度好、稜角分明。大古1井二開鑽屑照片如圖1所示。可以看出，鑽井液良好的防塌抑制性使大古1井在整個二開施工過程中返出的錄井岩屑層次極為分明，成型度極好，PDC鑽頭切削的痕跡幾乎沒有任何變化。

圖1 大古1井二開鑽屑照片

（2）短起及起下鑽極為順利，無任何阻卡現象。大古1井二開2300～4964m井段總共短起17次，每次短起都暢通無阻，沒有任何阻卡現象，短起下一次到底率為100%。充分說明了二開鑽井液攜岩洗井效果好、潤滑性良好。

（3）鑽井液抗污染能力強，成功穿越多套純石膏層和高壓鹽水層。大古1井4802m岩屑照片圖2所示。根據實鑽資料分析和地質錄井提示：大古1井二開鑽遇了兩層可能的高壓鹽水層，分別是：4746～4748m段和4859～4860m段；鑽遇的3套純度較高的石膏層是：4754～4756m段、4800～4802m段和4820～4822m段，純石膏含量達到50%～70%。尤其是在4514m進入大段的膏質泥岩以後，增加了抗鹽抗鈣處理劑用量，鑽井液性能一直保持相對穩定。

圖2 大古1井4802m岩屑照片

（4）井徑極為規則，井身質量優秀。大古1井二開電測井徑曲線如圖3所示。圖3顯示出，φ311mm鑽頭井眼最大井徑為353mm，最小井徑為278mm，平均井徑為329mm，平均井徑擴大率為5.76%，整個二開沒有出現「大肚子」井段，充分說明了該井段鑽井液防塌抑制性極強，鑽井液和鑽井工程施工措施到位。大古1井三開井徑曲線如圖4 所示。通過對大古1井三開井徑的統計分析，三開平均井徑擴大率為3.03%。

圖3 大古1井二開井徑曲線

圖4 大古1井三開井徑曲線

① 1 英寸=0.0254m

（5）鑽井液清潔，沒有出現任何鑽頭和扶正器泥包現象。大古1井二開鑽井施工中使用一隻牙輪鑽頭、兩只PDC鑽頭（一隻DBS三次入井、一隻保瑞特鑽頭）總計5趟鑽。從未因鑽井液的問題進行起鑽，每趟鑽起出的鑽頭、扶正器、鑽桿接頭處均無任何泥包現象。這正說明了鑽井液攜岩效果好、鑽井液清潔。

（6）全烴值及熒光級別控制良好。整個二開、三開鑽井施工中，通過對入井處理劑全烴值和熒光級別的密切監測，並對有些處理劑的加量進行調整和控制，使全烴值大多控制在0.25%以下，保證泥漿錄井資料的真實性和准確性。

5 結論

採用反相微乳液聚合方法合成了可作為鑽井液添加劑使用的乳液聚合物，具有良好的水溶性、增黏、提切、降失水和抗鹽性能，當乳液聚合物加量0.4%時，即可達到鑽井液性能的基本要求。乳液聚合物中試放大試驗結果表明，工藝路線成熟穩定，可以進行擴大生產。

乳液聚合物用於正電性鑽井液中，在新疆大澇壩2號構造的大古1井的現場試驗表明，鑽井液包被抑制性強、鑽屑成型度好、稜角分明；短起及起下鑽極為順利、無任何阻卡現象；鑽井液抗污染能力強、成功穿越多套純石膏層和高壓鹽水層；井徑極為規則、井身質量優秀；鑽井液清潔、沒有出現任何鑽頭和扶正器泥包現象；全烴值及熒光級別控制良好，取得了理想的應用效果。

參考文獻

［1］Leong Y S，Candau F.Inverse microemulsion polymerization［J］.J Phys Chem，1982，86（12）：2269～2271.

［2］哈潤華，侯斯健.（2一甲基丙烯醯氧乙基）三甲基氯化銨一丙烯醯胺反相微乳液共聚合特徵研究［J］.高等學校化學學報，1993，（14）：1163～1166.

［3］王德松，羅青枝.高單體濃度范圍丙烯醯胺反相微乳液聚合［J］.高分子材料科學與工程，2003，19（4）：79～81.

［4］劉祥，晁芬，范曉東.高固含量聚丙烯醯胺反相微乳膠的制備.精細化工，2005，22（8）：631～633.

『柒』 石油鑽井廢水處理

我所在的油田一般廢水是採用污水坑自然蒸發處理。有些廢水會到處理站處理。或者鑽污水回注井注入地下。

『捌』 國外深井鑽探鑽井液發展現狀

3.1.1 鑽井深度

超深井鑽探國外起步較早。1984年，前蘇聯在科拉半島鑽成世界第一口超深井CΓ-3井，井深12260m，1991年第二次側鑽至12869m，至今仍保持著世界最深井的記錄。美國成功鑽成多口9000m以深的井，羅傑斯1井，井深9583m；已登1井，井深9159m；瑟弗蘭奇1-9＃井，井深9043m；Zmmalon 2井，井深9029m。德國KTB科學深鑽，井深9101m。

3.1.2 井內溫度

前蘇聯科拉半島CΓ-3井，井底溫度215℃；美國索爾頓湖高溫地熱科學鑽探，井深3200m，溫度353℃；德國KTB科學鑽探，井溫280℃；日本葛根田地熱區WD-1A井，井深3729m處曾鑽遇500℃超高溫地層。

3.1.3 高溫處理劑

國外深井、超深井鑽井起步較早，20世紀60年代，研製成功了抗鹽、抗鈣和抗150～170℃的鐵鉻鹽降黏劑；70年代，研製成功了磺化褐煤、磺化丹寧、磺化酚醛樹脂及它們與磺化褐煤的縮合物，這類處理劑的抗溫能力大部分在180～200℃之間；同時，也研製出了改善高溫流變性的低分子量聚丙烯酸鹽和降高溫濾失量的中分子量聚丙烯酸鹽。由於褐煤類產品高溫熱氧化降解，被鹽和鈣污染後使鑽井液增稠，降濾失效果下降；聚丙烯酸鹽類不含鉻，熱穩定性好，但抗二價陽離子能力差；磺化酚醛樹脂需和磺化褐煤類配合使用才能達到明顯效果，但抗溫和抗鹽效果有限。為此，國外工作者在80年代以後進行了廣泛而深入的研究，研製了很多耐溫超過200℃的高溫泥漿處理劑。

Dickert以AMPS、AM和N-乙烯基-N-烷基醯胺（NVNAAM）等為原料研製開發了兩種耐高溫降濾失劑，在超過200℃條件下均具有良好的降濾失效果，它們形成的鑽井液體系在pH值為8～11.5的范圍內綜合性能最佳。

美國的Patel以AMPS為聚合單體，以N，N′-亞甲基-雙丙烯醯胺（MBA）為交聯劑，通過可控交聯合成了一種用於水基鑽井液的高溫降濾失劑，該劑在400℉（205℃）條件下抗溫能力良好，而且抗鈣鎂性能出眾，是一種優良的高溫水基鑽井液降濾失劑。

Thaemlitz等研究開發了兩種新型鑽井用聚合物，並以此為主劑獲得了一種新型環境友好型抗高溫水基聚合物鑽井液體系，該體系主要用於高溫高壓鑽井，耐溫可達232℃。

美國的Soric和德國的Heier以乙烯基胺（VA）和乙烯基磺酸（VS）單體為原料，通過共聚獲得了一種抗溫能力超過230℃的新一代抗高溫降濾失劑Hostadrill 4706。室內試驗表明，這種相對分子質量在5×10⁵～10×10⁵之間的降濾失劑具有出眾的抗鹽性能（在飽和鹽水中仍具有良好的性能），而且還可以顯著改善鑽井液的流變性能。

Polydrill是德國BASF公司（原SKW公司）推出的一種高溫降濾失劑，美國的Baker Hughes公司也有與之相似的商品出售，這是一種相對分子質量在2×10⁵左右的磺化聚合物，其耐溫能力可以達到260℃；Polydrill不僅可以保持鑽井液或完井液體系具有穩定的流變性能，而且它能夠抵抗多種污染物對鑽井液性能的影響；Polydrill的耐鹽能力同樣突出，它可抗KCl和NaCl至飽和，抗鈣、鎂含量可達4.5×10⁴～10×10⁴μg/g。

Mil-Tem是ARCO公司生產的一種抗高溫降濾失劑，它由磺化苯乙烯（SS）和馬來酸酐（MA）共聚而成，相對分子質量較小，在1000～5000之間，該產品抗溫可達229℃。

Pyro-Trol和Kem Seal是Baker Hughes公司開發的兩種高溫鑽井液用降濾失劑，二者均為該公司的專利產品。其中Pyro-Trol是AMPS和AM的共聚物，而Kem Seal為AMPS與N-烷基丙烯醯胺（NAAM）的共聚物，一般兩者配合使用。現場使用效果表明，兩者均具有出眾的高溫穩定性能，可用於260℃高溫地層。

M-I鑽井液公司研製出一種新型共聚物，是一種有效地高溫高壓降濾失劑。降濾失劑Hostadrill4706，是在乙烯磺酸鹽和乙烯氨基化合物的基礎上開發出的，抗溫穩定性高達230℃。

3.1.4 鑽井液體系

3.1.4.1 前蘇聯科學鑽探用鑽井液體系

前蘇聯主要採用兩種鑽井液體系，即抗高溫低密度聚合物鑽井液體系和抗高溫高密度聚合物鑽井液體系。

（1）抗高溫低密度聚合物鑽井液體系

科拉半島CΓ-3超深井在結晶岩中鑽進採用了抗高溫低密度聚合物體系。體系組分為見表3.1。

表3.1 科拉半島採用的低固相聚合物泥漿體系組分

（2）抗高溫高密度聚合物鑽井液體系

秋明SG-6井深7502m，7025m時井溫205℃，地層異常壓力1.85g/cm³，採用抗高溫高密度聚合物鑽井液體系，其組分見表3.2。

由於前蘇聯科學深鑽起步較早，聚合物等很多優良處理劑尚未用於鑽井行業，因此為了適應井深、井溫高以及其他復雜地質條件，其泥漿體系的特點是：固相含量高，處理劑品種繁多、用量大。

表3.2 秋明超深井採用的高密度聚合物泥漿體系組分

3.1.4.2 德國KTB科學鑽探用鑽井液體系

KTB井分先導孔和主孔用鑽井液。先導孔開始用Dehydrill HT無固相鑽井液，D-HT是一種硅酸鹽化合物，高溫下流變性穩定，但失水量大，腐蝕性強。主孔以此為基礎，加入人工鋰蒙脫石黏土、Hostadrill 3118，稱D-HT/HOE體系，井深7100m後泥漿性能惡化，高溫條件下泥漿黏度降低，攜屑困難，井眼擴大。經克勞斯特爾大學研究，轉化為D-H/HOE/Pyrodrill體系，其組分為見表3.3。

表3.3 D-H/HOE/Pyrodrill鑽井液體系組分

轉換後泥漿低剪黏度提高，高溫失水降低，攜屑能力改善，但漏斗黏度和高剪黏度增加到無法接受（FV≥240s，直至不流）。

KTB井鑽井液管理人員開始只注重流變性穩定，採用D-HT無固相改性硅酸鹽鑽井液。鑽進施工中，性能惡化，井壁坍塌，攜屑困難，因此不得不轉化為控制高溫失水的鑽井液體系。採用了大量的磺化高聚物和共聚物，體系在高溫下（280℃）導致流變性失調，承載岩屑能力更差，固相無法控制，井壁縮徑嚴重（地質專家解釋為岩層流動）。最後在9101m（設計井深10000m）提前終孔。

3.1.4.3 美國科學鑽探鑽井液

1974年美國在俄克拉何馬鑽成了當時世界最深井——羅傑斯1號井，孔深9583m。由於泥漿密度對井內壓力異常失控，誘發井噴，地層流體以硫磺為主，在井內迅速凝固而終孔。1985年在索爾頓S2-14孔，以研究高溫地熱為中心的科學鑽探（SSSDP計劃）孔，孔深3220m，地溫353℃；1988年巴耶斯井1762m，井底溫度295℃。美國高溫井鑽進所採用的鑽井液主要有：

1）聚磺鑽井液體系，如由Magcobar公司提供的抗高溫DURATHERM水基鑽井液體系，主要材料為黏土、PAC、XP-20（改性褐煤）、Resiner（特殊樹脂），pH為10.5～11.5。

2）海泡石聚合物鑽井液：將黏土換成海泡石土，抗溫能力明顯提高。

3）分散性褐煤-聚合物鑽井液體系：由Chevorn服務公司研製，採用該體系在密西西比海域，成功鑽進7178.04m，井底溫度212.8℃。

4）日本科學鑽探鑽井液

據日本《深鑽泥漿》（佐野守宏）報道，日本基本上使用分散體系，不採用聚合物組分。推薦了木素磺酸鹽泥漿，其特點是有一定的抗高溫和抑制能力，固相（岩屑）承載能力大，其主要組分見表3.4。

表3.4 日本高溫地熱井鑽探所使用的泥漿體系

該體系具有非常好地抗溫性能，但組分中含鉻離子的材料對環境有影響。

近幾年，日本研究使用溫度在210℃以上的水基鑽井液，該鑽井液以Therma Vis及G-500S兩種超高溫材料為主體，外加造壁劑、高溫降濾失劑、井眼穩定劑和高溫潤滑劑。使用該體系在「三島」基地完成6300m深井鑽進，井底溫度為225℃。

『玖』 水基鑽井液和油基鑽井液的優缺點是什麼哪個是未來的發展趨勢

首先，水基鑽井液和油基鑽井液各有優缺點，適應不同的地層情況，因此沒有孰優孰劣，不能武斷地說哪一個就是未來的發展趨勢。API及IADC把鑽井液體系共分為九類，前七類為水基型鑽井液，第八類為油基型，最後一類以氣體為基本介質。1、不分散體系，2、分散體系，3、鈣處理體系，4、聚合物體系，5、低固相體系，6、飽和鹽水體系，7、完井修井液體系，8、油基鑽井液體系，9、空氣、霧、泡沫和氣體體系。水基鑽井液具有成本低、配置處理維護較簡單、處理劑來源廣、可供選擇的類型多、性能容易控制等優點，並具有較好的保護油氣層效果，因此事國內外鑽開油氣層常用的鑽井液體系。油基鑽井液是指以油作為連續相的鑽井液。早在20世紀20年代，人們就曾使用原油作為鑽井液以避免和減少鑽井中各種復雜情況的發生。但在實踐中發現使用原油有以下缺點：切力小，難以懸浮重晶石，濾失量大，以及原油中的易揮發組分容易引起火災等。於是後來逐漸發展成為以柴油為連續相的兩種油基鑽井液——全油基鑽井液和油包水乳化鑽井液。在全油基鑽井液中，水是無用的組分，其含水量不應超過7%；而在油包水鑽井液中，水作為必要組分均勻地分散在柴油中，其含水量一般為10%~60%。與水基鑽井液相比較，油基鑽井液具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利於井壁穩定、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等多種優點，目前已成為鑽高難度的高溫深井、大斜度定向井、水平井和各種復雜地層的重要手段，並且還可廣泛地用做解卡液、射孔完井液、修井液和驅心液等。但是，油基鑽井液的配製成本比水基鑽井液高得多，使用時往往會對井場附近的生態環境造成嚴重影響，而且與使用水基鑽井液相比機械鑽速一般較低。以上缺點大大地限制了油基鑽井液的推廣應用。為了提高鑽速，從70年代中期開始，較廣泛地使用了低膠質油包水乳化鑽井液。為保護生態環境，適應海洋鑽探的需要，從80年代初開始，又逐步推廣使用了以礦物油作為基油的低毒油包水乳化鑽井液。目前全油基鑽井液已較少使用，因此通常所說的油基鑽井液主要指以柴油或低毒礦物油（白油）作為連續相的油包水乳化鑽井液。

『拾』 鑽井液的組成類型

鑽井液類型：
依據基液和主要處理劑的不同，鑽井液可以分為以下幾類：
（1）氣體配製成的：空氣、氮氣鑽井液；
（2）水配製成的：充氣--泡沫鑽井液、硬膠黏土鑽井液、聚合物鑽井液；
（3）非水配製成的：油基或合成基鑽井液、全油基鑽井液和逆乳化鑽井液。
鑽井液由分散介質、分散相和添加劑組成。
鑽井液按分散介質（連續相）可分為水基鑽井液、油基鑽井液、氣體型鑽井流體等。
鑽井液主要由液相、固相和化學處理劑組成。液相可以是水（淡水、鹽水）、油（原油、柴油）或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液）。固相包括有用固相（膨潤土、加重材料）和無用固相（岩石）。化學處理劑包括無機、有機及高分子化合物。
水基鑽井液
水基鑽井液是一種以水為分散介質，以粘土（膨潤土）、加重劑及各種化學處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。其主要組成是水、粘土、加重劑和各種化學處理劑等。水基鑽井液基本經歷了五個階段，即天然鑽井液（1904-1921年）、細分散鑽井液（1921-1946年）、粗分散鑽井液（1946-1973年）、不分散低固相鑽井液（1966年至今）、無固相鑽井液（1968年至今）、聚合物鑽井液（1978年至今）階段等。
水基鑽井液還可分為：
（1）淡水鑽井液。氯化鈉含量低於10mg/m^3，鈣離子含量低於0.12mg/m^3。
（2）鹽水鑽井液（包括海水及鹹水鑽井液）。氯化鈉含量高於10mg/m^3。
（3）鈣處理鑽井液。鈣離子含量低於0.12mg/m^3。
（4）飽和鹽水鑽井液。含有一種或多種可溶性鹽的飽和溶液。
（5）混合乳化（水包油）鑽井液。含有3%-40%乳化油類的水基鑽井液
（6）不分散低固相聚合物鑽井液。固相含量低於4%，含有適量聚合物。
（7）鉀基鑽井液。氯化鉀含量高於3%。1978年以來開始在我國鑽井現場使用。
（8）聚合物鑽井液。它是以聚合物為主體，配以降粘劑，降濾失劑、防塌劑和潤滑劑等多種化學處理劑所組成的鑽井液。它是20世紀80年代發展起來的一種新型鑽井液體系。包括陽離子聚合物鑽井液、兩性離子聚合物鑽井液、全陽離子聚合物鑽井液、深井聚合物鑽井液和正電膠鑽井液等。
油連續相鑽井液
油連續相鑽井液（習慣稱為油基鑽井液）是一種以油（主要是柴油或原油）為分散介質，以加重劑、各種化學處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學處理劑和水等。它基本經歷了原油鑽井液（1930年初）、油基鑽井液、油包水（反相乳化）鑽井液（1960年至今）等三個階段。
（1）原油鑽井液。主要成分是原油。
（2）油基鑽井液。以柴油（或原油）為連續相，以氧化瀝青為分散相，再配以加重劑和各種化學處理劑配製而成。
（3）油包水（反相乳化）鑽井液。一柴油（或原油）為連續相，以水為分散相呈小水滴分散在油中（水可佔60%的體積），以有機膨潤土（親油鵬潤土）和氧化瀝青等穩定劑，再配以加重劑和各種化學處理劑等配製而成。1978年以來開始在我國鑽井現場使用。
氣體型鑽井流體
氣體鑽井液是以空氣或天然氣作為鑽井循環流體的鑽井液。
泡沫鑽井液是以泡沫作為鑽井循環流體的鑽井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩定劑等。
20世紀80年代我國標准化委員會鑽井液體系分委會把鑽井液分為：不分散地固相聚合物鑽井液、淡水鑽井液、鹽水鑽井液、飽和鹽水鑽井液、鈣處理鑽井液、鉀基鑽井液、油基鑽井液、氣體鑽井液等八大體系。
API(美國石油學會)及LADC(國際鑽井承包商協會)認可的鑽井液體系如下：
不分散鑽井液體系、分散性鑽井液體系、鈣處理鑽井液體系、聚合物鑽井液體系、低固相鑽井液體系、飽和鹽水鑽井液體系、修井完井鑽井液體系、油基鑽井液體系和空氣、霧、泡沫和氣體體系。