2改善深水低温钻井液的流变性能

　　目前世界上深水钻井最活跃的地区主要包括墨西哥湾、西非和巴西等地。深水钻井作业时的低温给钻井液带来了2个关键性问题：①低温时，钻井液增稠、黏度和切力升高，甚至凝固，尤其当处理井下复杂问题或者关井时钻井液长时间静止时，钻井液的流变性是首要考虑的问题；②浅层含气砂岩所引起的天然气水合物生成问题，在海底较高的静水压力和较低的温度环境下增加了气体水合物生成的可能性，如果形成气体水合物可堵塞节流管汇、隔水导管和海底防喷器等，给海洋石油钻井带来严重的事故。目前深水钻井最常用的钻井液体系有高盐／PHPA（部分水解聚丙烯酰胺）多元醇钻井液体系和油基、合成基钻井液体系[18]。深水海底温度一般在4℃左右，有些地区温度可低至-3℃，如挪威深水海域，海底温度可低至-2.5℃，加上不断变化的海洋环境和严格的环保要求，使区域的钻井液设计非常困难。低的海水温度和约11MPa的高静水压力，最适于形成具有潜在危害的气体水合物，因此要求钻井液具有良好的低温流变性能和水化物抑制能力。多元醇较低的凝点使其具有良好的低温流变性，有效地解决了深水钻井的低温流变性、井壁稳定性、钻头泥包、天然气水合物生成、漏失带来的高成本、环境敏感性等许多钻井难题[19]。HaleAH等人[9，10]研究出了多种分子结构的聚1，4二噁烷二羟甲基醇，作为深水天然气水合物抑制剂、凝点调节剂和页岩抑制剂。中国徐加放[20]、刘天乐[21]在分析海洋深水钻井、水合物和地层特点的基础上优选出了多元醇水合物抑制剂，实验表明，该多元醇钻井液在低温环境下具有良好的流变性、页岩膨胀和水合物生成抑制性，且能够较好地满足钻井对保护井壁、悬浮钻屑、清洁井底的要求。

　　3在替代油基钻井液的高性能水基钻井液中的应用

　　多元醇一直是用来替代油基钻井液、提高水基钻井液页岩抑制性能的首选产品。1996年，BakerHughes公司的BlandR[22]等人发明了一种可替代油基钻井液的环保型多元醇水基钻井液，该多元醇的分子量在500～2000之间，能有效进入地层孔隙，浊点温度可以通过加入可溶性盐来改变，以适应不同井眼循环温度。在KRA油田的现场应用表明，该多元醇能明显抑制钻井液黏切升高，大幅度减少稀释水的用量。2002年，BlandR[23]进一步证实这种两相多元醇钻井液体系通过引入一种ROP石蜡钻速提高剂可以替代OBM/SBM，这种钻井液通过抑制黏土膨胀和孔隙压力传递保持钻屑和井壁稳定，并提供良好的润滑性能和高温稳定性能。2口邻井的对比试验表明，水基钻井液比合成基钻井液更能节省钻井周期和费用。SamaeiSM、ChegnySJ[24]等人针对伊朗低渗油气田开发，研究出了替代油基钻井液的、环境可接受的多元醇水基钻井液，其流变性能和抑制性能均和油基钻井液相当。US5586608[25]、US8071509[26]专利介绍了一种多元醇，其分子量在200～2000之间，加量在5%～20%之间，在浊点以上温度条件下，多元醇呈油状析出，使体系形成一种水包油钻井液，其性能接近于油基钻井液的性能。在专利US6291405[27]中甚至要求多元醇的浓度不低于70%，以使体系显现出和油基钻井液一样的超强页岩抑制性能。

　　4在页岩气井钻井中的应用

　　油基钻井液一直是页岩气水平井钻井首选的钻井液体系，但随着对页岩气地层认识的逐渐深入和钻井液技术的不断进步，油基钻井液钻井带来的生态环境污染、固井质量问题、影响地质录井以及天然气侵入导致的井喷失控等问题也开始受到重视，一些石油公司逐渐开始使用水基钻井液进行页岩气水平井的钻探。哈里伯顿公司的技术人员针对北美Haynesville、Fayetteville和Barnett三大页岩气产区的地层特点和钻井工程要求，通过进行岩石XRD数据、测井数据、井壁稳定因素（井温、流体密度、可溶盐、CO2、井身结构）、环境影响等方面的分析，设计开发出了一套硅酸盐多元醇水基钻井液体系，该体系以硅酸盐、多元醇、磺化沥青为页岩稳定剂。室内实验结果表明，该液体系能够很好地起到抑制页岩地层矿物水化、膨胀的作用，能够克服常规水基钻井液导致的页岩失稳问题，现场应用表明该体系具有较非水基钻井液更好的环境效益和经济效益，具有优先主导页岩气水基钻井液的市场前景[28]。中国四川盆地长宁构造宁206页岩气井，三开采用有机盐多元醇钻井液钻井，该体系对碳质页岩有着很强的抑制封堵防塌能力，井壁稳定，钻井液性能维护周期长，防卡性能好，能够较好地满足工程和地质的需要，对今后页岩气井通过采用水基钻井液钻井达到提速提效目的具有很好的参考价值[29]。结论

　　1.目前中国对环氧乙烷环氧丙烷共聚醚的合成机理、合成工艺已经有比较深入的研究，但是钻井液用聚醚多元醇的分子结构设计等方面还有很大的拓展空间，甚至可以在聚醚多元醇分子中引进不同基团，以进一步促进聚醚的多样化和系列化。

　　2.聚醚多元醇分子结构的多样性，决定了产品种类的多样性，同时也暴露了中国钻井液市场上部分聚醚多元醇产品质量存在的众多缺陷，给钻井液现场维护处理造成了一定的影响。相关机构应该制定更为科学严密的高质量企业标准，在产品质量检测上除考虑其浊点效应、聚氧烯含量和页岩抑制性能外，更要重点考虑其对钻井液的流变性能影响以及作为一种环境友好型处理剂，应充分考虑其环保指标。最终规范中国钻井液用聚醚多元醇使用技术标准，提高产品质量。

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