海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选.pdf

东 北 石 油 大 学 学 报 J OURNAL OF NORTHEAS T PETROL EUM UNI VERSI TY 第 3 7卷 第 6期 2 0 1 3年 1 2月 V0 1 ．3 7 No ． 6 De c ． 2 0 1 3 海洋深水水基钻 井液低 温流变实验和配方优选 霍 宝玉 ，闫志怡 ，张 晓崴。 ，孔方清 ， 杨 新春 ，杜奋 飞 1 ．四川仁智油 田技术服务股份有限公 司 ， 四川 绵阳 6 2 1 0 0 0 ； 2 ．中国石油集 团长城钻探工程有限公司 钻井液公司 北 京1 0 0 1 0 1 摘要 针 对海洋深水钻井作业具有环境温度低 、 钻井液用量大、 海底页岩稳定 性差等特点 ， 通 过低温流变 实验优选 钻井液配方并 评价 配伍性 ， 研制环保 、 低伤害深水水基钻井液体 系． 考虑体 系稳定性 ， 以生物 聚合物黄原胶 稳定 流型 ， 以 聚阴离子纤维 素和改性淀粉降低滤失量 ， 以无机盐和聚合醇稳定泥页岩地层 、 提 高体 系润滑性能． 结 果表明 该钻井 液体 系密度为 1 ． 0 5 ～2 ． 0 0 g ／ c m。 ， 抗温为 1 2 0℃ ， 热滚时间为 1 6 h， 不同测试温度 6 0 、 2 0 、 4℃ 下具有恒定动切力 ， 以及 良好 的悬浮稳定性 和较强 的抑制性． 该钻井液体系可有效缓解低温钻井 液增稠 ， 防止振动筛 跑浆等 发生 ， 节约 非生产作业 时 间 ； 对岩心渗透率 伤害率 为 1 2 ． 6 3 、 对发光细菌的半数致死浓度 E C S 0 大于 1 ． 2 1 0 mg ／ L， 可降低外来流体对油气层 的伤害 ， 保护海 洋环境． 关键词 深水钻井 ；水基钻井液 ； 低温增稠 ；低伤害 ； 环保型 ；低温流变实验 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 4 1 0 7 2 0 1 3 0 6 0 0 9 40 7 0 引言 随着全球原油消耗的不断增长 ， 陆上和浅海的原油产量已不能满足需求 ， 海上能源开采 已由浅海 向深 海发展． 海洋深水钻井面临钻井平台远离海岸、 运送淡水和黏土费用昂贵 、 钻井液用量大、 海底页岩稳定性 差 、 井眼清洁困难等问题 ， 对钻井液研究提出较高要求 ] ． 常用海洋深水钻井液包括高盐木质素磺酸盐钻井液 、 高盐 PHP A 聚合物钻井液 、 无 固相 甲酸盐钻井 液 、 油基钻井液及合成基钻井液等L 4 ] ． 高盐类钻井液中盐类质量分数高， 为维护井眼清洁 ， 必须进行频繁 的短程起下钻 ， 增加钻井成本 ， 而且高盐类钻井液稳定性差 ， 常出现水土分层 、 重晶石下沉等现象 ， 给深水 钻井施工带来不利影响． 无固相甲酸盐钻井液、 油基钻井液、 合成基钻井液虽然能减少井下复杂情况的发 生 ， 但 成本 昂贵 ， 一旦 发生 井下 漏失 ， 损 失 巨大 ， 且 油基 钻井 液存 在潜 在 的安全 隐患 ] ． 海洋深水钻井的环境 、 温度特殊 ， 泥线温度低 ， 钻井液在泥线附近表现为降温过程 ， 水深 1 5 0 0 m 时泥 线温度为 4℃左右 ， 一些地 区可以降至 0℃左右． 随着温度降低 ， 常规水基钻井液动切力和低剪切速率下 的黏度波动较大， 黏切性急剧上升 ， 流变性变差 ， 甚至 出现胶凝现象_ 8 ． 钻井液低温增稠易发生振动筛 跑浆 ， 引起井漏和高当量循环密度 E C D ， 使压力难以控制[ 1 ． 海 洋深 水水 基钻 井液 应用 于海 洋深 水钻 井 ， 为保 护海 洋环 境 、 减 小 产层 伤 害 、 避 免 黏 土低 温 增 稠对 钻 井 液低 温 流变性 的影 响 ， 以及 抑制 性差 引起 的泥 页岩水 化分 散 现象 ， 钻井 液配 方应 具有 特点 1 无 生 物毒 性 ， 达 到排 放标 准 ； 2 良好 的低温 流变性 ， 即 泥线 温 度 、 动切 力 和低 剪 切速 率 下 的 黏度 波 动 尽量 小 ， 满足 正常钻进要求 ； 3 有利于产层保护 ； 4 必须具有较强 的抑制泥页岩水化分散性能_ 1 ． 综合考虑 ， 选用 以海水为基液 ， 对黏温不敏感 、 环保 的添加剂组成 的无黏土相钻井液体系配方． 笔者设计低温流变测试装 置、 优选处理剂并评价其配伍性， 配制密度调节范围宽 、 体系性能稳定、 抑制性及抗污染性强的环保 、 低伤 害海洋深水水基钻井液体系． 收稿 日期 2 0 1 0一l O一1 4 ； 编辑 张兆虹 作者简 介 霍宝玉 1 9 8 0 -- ， 硕士 ， 工程师 ， 主要从事钻井液、 完井 液技术方面 的研究 9 4 第 6期 霍宝 玉等 海洋深 水水基 钻井 液低温 流变实验 和配方优选 1 实验 1 ． 1 实验 装置 海洋深水钻井液低温环境模拟装置主要有低温流 变仪和低温实验室． 低温流变仪测试较为繁琐 ； 低温实 验室耗能高、 利用率低_ 】 ． 考虑实验需求 ， 设计低温流 变测试装置 见图 1 ， 包括 4部分 1 恒温冰柜 ， 控温 范围为一i 0 2 0℃ ， 主要功能是模拟海洋深水泥线处 低 温环 境 ； 2 温度 计 ， 测 量 范 围 为 一 2 O ～2 0℃ ， 实 时 监控柜体内测温度变化； 3 三叶推进式搅拌器 ， 转速 调 节为 0 ～4 0 0 0 r ／ mi n ， 模 拟 钻 井 液 循 环 至 隔水 管 附 近搅拌降温 ； 4 六速旋转黏度计 F a n n 3 5 S A， 转速为 3 ～ 6 0 0 r ／ mi n ， 测 试 不 同温 度下 深水 水 基 钻井 液 样 品流 变参数． 低温流变测试装置有利于人员操作 ， 并可确保 测试数据真实 、 准确． 1 ． 2实验 样 品 图 1 钻 井液低 温流变测试装置 F i g ． 1 Th e e q u i p me n t u s e d t o t e s t t h e r h e o l o g y o f d r i l l i n g flu i d s a t l o w t e mp e r a t u r e 实验样 品制备及实验步骤为 1 取 l L海水置于配液罐 内， 首先加入 2 ． 5 g碳酸钠、 1 ． 0 g氢氧化钠 搅拌 1 0 mi n ， 去除海水中的钙镁离子 ， 使 p H 升高至 9 ． 5 ． 2 将 4 ． 0 ～6 ． 0 g生物聚合物黄原胶 DHV 缓 慢加入海水 中， 并充分 溶解 4 0 mi n ． 3 加入 1 ． 0 g聚 阴离子 纤维素 P ACL V 和 2 O ． 0 g改性淀粉 J HF ， 搅 拌 2 0 rai n ． 4 加入 5 0 ． 0 g抑制 剂 KC 1 、 1 0 ． 0 mL抑制 润 滑 剂 聚合 醇 、 5 ． 0 g泥 饼 质量 改 善 剂超 细碳酸钙 ， 搅拌 3 0 mi n ． 5 加入 2 2 0 ． 0 ～1 2 2 4 ． 0 g重晶石粉， 调节样品至实验所需密度 ， 搅拌 1 h以上． 6 配置好样品装入老化罐 ， 在温度为 1 2 0℃条件下热滚 l 6 h ， 测定不 同温度 6 0 、 2 0 、 4℃ 下样 品的高低 温 流变 性及 滤 失量 ． 2 配方优选 海洋深水水基钻井液体系主要包括基液 、 流形调节剂 、 降滤失剂和泥页岩水化分散抑制剂等部分． 其 中 流形调节剂也称为增黏提切剂 ， 主要有复合金属离子聚合物 MMAP 、 高黏聚阴离子纤维素 P AC L V 、 生物聚合物黄原胶 DHV， 普通黄原胶 X C的改性产品 、 高黏 C MC等； 降滤失剂主要有磺化类处理 剂 、 高黏聚阴离子纤维素 P AcL V 、 低黏 C MC、 改性淀粉 J HF 等． 考虑处理剂 流形调节剂加降滤失 剂加泥页岩水化分散抑制剂 选取原则 ， 认为生物聚合物黄原胶、 高黏聚阴离子纤维素、 改性淀粉满足深水 水 基钻 井 液特 点． 2 ． 1流型 调 节剂 海洋深水水基钻井液流型调节剂主要作用为提高钻井液黏度与控制失水 ， 提高悬浮、 携岩能力 ， 使钻 井 液具 有 良好 的低 温 流变性 能 ， 因此 ， 流 型 调节 剂需 满 足条 件 1 低 温 下具 有 良好 的流 变性 ， 高低 温 动 切 力波动较小 ； 2 在海水 中具有快速溶解 、 提切能力 ， 利于现场配浆 ； 3 对储层没有明显的损害； 4 稳定性 好 ， 不易降解 ， 在较高温度 1 2 0℃以上 仍然有效． 黄原胶集提切 、 悬浮 、 乳化和稳定于一体， 属于性能较为优越的生物胶 ， 具有长链高分子的一般性能， 同时 比一般高分子含有更多的官能团， 在水溶液 中呈多聚阴离子且构象多样 ， 不同条件呈现不 同特性 ， 具 有独特的物化性质[ 1 ． 一般多糖受热黏度发生变化， 但在 1 0 8 0℃温度范围内黄原胶水溶液 的黏度几乎 没有变化 ， 即使低浓度 的水溶液在很广的温度范围内也显示稳定的高黏度 ， 黄原胶溶液在一定的温度范围 内 一4 ～9 3℃ 反复加热冷冻 ， 黏度几乎不受影响． 利用黄原胶特性 ， 调节生 物聚合 物黄原胶 DHV 在海 水 中的加 量， 实验对 比不 同加量 4 ． 0 ～6 ． 0 g ／ L， 质量浓度 ， 下同 、 温度 1 2 0℃条件下热滚 1 6 h后 的样品 ， 在不同测试温度 6 0 、 2 0 、 4℃ 时动切力 YP 95 东北石油大学学报 第 3 7卷2 O 1 3年 的变 化规 律 ， 配方 为 海水 2 ． 5 g ／ L Na C O 。 1 ． 0 g ／ L N a OH 4 ． 0 ～6 ． 0 g ／ L DHV， 实验 结果 见 图 2 ． 由图 2可见 一定加量生物聚合物黄原胶 DHV 在 1 4 不同测试温度下动切力 YP波动较小 ， 表 明样 品低温增 l 2 黏不 明显 ， 与文献E 1 5 ] 描述一致． 在海水中加入生物聚合 1 0 物黄原胶 DHV 样品后 ， 溶解 和起黏速度快 ， 提 黏效果 8 明显 ， 表明样 品起到调节流型作用． 因此， 推荐生物聚合 6 物 黄原胶 DHV 加 量为 4 ． O ～5 ． 0 g ／ L ． 4 2 ． 2降滤 失剂 2 在 海洋 深水 钻井 过程 中 ， 如果钻 井液 失水 量过 大 ， 则 降滤失剂 YP ／ P a s 0 Pa ／ mi n Pa 切力 s滤 H 1 3 ． 5 4 9 ． 5 5 ． 5 ／ 9 ． 0 1 2 ／ 1 1 2 2 9 ． 5 6 0 基液 1 6 ． 0 6 1 0 ． 0 6 ． 0 ／ 1 0 ． 0 1 5 ／ 1 3 1 8 9 ． 5 2 0 2 O ． 5 1 0 1 0 ． 5 6 ． O ／ l O ． o 1 5 ／ 1 3 一 一 4 由表 1可见 分别加入降滤失剂 5 ． 0 g ／ L高黏聚 阴离子纤维素 P ACL V 和 2 0 ． 0 g ／ L改性淀粉 J HF 后， 失水量 明显降低 ， 低温动切力及低剪切速率黏度 6 ／ 3影响较小； 由于 P ACL V 和 J HF为环 保产品， 性能满足深水水基钻井液体系降滤失剂要求． 为评价降滤失 剂高黏聚阴离子纤维素 P ACL V 与改 性淀 粉 J HF 复配 效果 ， 在基 液 中加 入 2 0 ． 0 g ／ L改 性淀 粉 J HF 和 1 ． 0 ～ 5 ． 0 g ／ L的高 黏 聚 阴 离 子纤 维 素 P A CL V ， 形 成 配方 后 在 温 度 1 2 0℃ 条 件 下 热 滚 l 6 h ， 不同加量高黏聚阴离子纤维素 P ACL V 的动切力 随温 度变 化 曲线见 图 3 ． 由图 3可见 基液 中加 入 5 ． 0 g ／ L的 P ACL V， 不 同温度下动切力波动较大． 原 因是 P ACL V属于聚合 物类降滤失剂， 当超过一定加量范围时 ， 低温动切力大幅 增 加 ； P ACL V 加 量 为 1 ． 0 ～ 3 ． 0 g ／ L时 ， 动 切力 波动 较为平缓． 因此 ， 推荐高黏 聚阴离子纤维素 P ACL V 加 量范 围 为 1 ． 0 ～3 ． 0 g ／ L ． 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 f c 图 3 不 同加量聚 阴离子 纤维 素动切 力随温度 变化 曲线 Fi g ．3 Di f f e r e n t a dd e d a mou nt PAC yi e l d p oi nt wi t h t h e t e mp e r a t u r e c h a n g e c u r v e M 8 6 4 2 日 第 6期 霍 宝玉等 海 洋深水 水基钻 井液低 温流变实验和配方优选 2 ． 3 抑 制剂 黏土渗透水化理论认为， 在钻井液中加入适量无机盐类成分 ， 可提高钻井液的矿化度 ， 抑制页岩黏土 水 化 膨 胀 ． 如 含 有 K 的无 机 盐 常 用 KC 1 ， 因 K 的 直 径 2 ． 6 6 A 与 蒙 脱 石 层 间 六 角 环 晶 格 的 直 径 2 ． 8 0 A 接近， K 可以嵌入其中， 使蒙脱石层 间晶格 由电荷引力作用产生的膨胀现象受到抑制． 这种特殊 作用使 K C I 有较强 的黏土稳定能力 ， 特别对蒙脱石含量较高地层 ， 作用更为明显， 海上钻井用量较大． 针对海底页岩稳定性问题 ， 在海洋深水水基钻井液中加入页岩稳定剂 KC I ， 通过实验考察不同加量下 对页岩水化膨胀 的抑制性 ， 结果见表 2 ． 由表 2可见 随着钻井液样品中页岩稳定剂 KC I 不断增加 ， 由回收 率反映的钻井液抑制性分散能力逐渐提高 ， 当加量达 5 0 ． 0 g ／ L以上时增势趋缓 ； 再次加入 1 0 ． 0 g ／ L聚合 醇抑制性又有所提高． 原因为温度超过浊点 3 0℃ 时 ， 聚合醇析出并附着在泥页岩表面 ， 形成一层类似油 的憎水 膜 ， 从 而提 高钻 井液 的抑 制 、 防塌 性 能． 表 2抑制分散性 能评 价实验 Ta bl e 2 I n hi b i t i o n o f di s p e r s i on pe r f o r ma nc e e v a l ua t i o n e x pe r i me n t 介 质 回收率／ 介质 回收率／ 基浆 8 8 ． 9 6 7 0 ． 0 g ／ LKC 1 9 4 ． 7 5 3 0 ． 0 g ／ i KC 1 9 1 ． 9 4 5 0 ． 0 g ／ I Kcl 1 0 ． 0 g ／ L聚合 醇 9 5 ． 3 7 5 O ． 0 g ／ LKC 1 9 4 ． 5 0 2 ． 4优化 配 方 通过实验确定流型调节剂 提切剂 生物聚合物黄原胶 DHV 、 降滤失剂高黏聚阴离子纤维素 P A C L V 、 改性淀粉 J HF ， 以及海上钻井常用无机盐类页岩抑制剂 KC 1 和封堵润滑剂聚合醇 浊点为 3 O ℃ ， 以合理配 比， 优化密度为 2 ． 0 g ／ c m。的海洋深水水基钻井液配方 为 海水 2 ． 5 g ／ L Na 。 C O 。 1 ． 0 g ／ L Na OH 4 ． 0 ～ 5 ． 0 g ／ L DHV 1 ． 0 ～3 ． 0 g ／ L P ACLV 2 0 ． 0 ～3 0 ． 0 g ／ L J HF 5 0 ． 0 ～ 7 0 ． 0 g ／ L KC 1 1 0 ． 0 g ／ L聚合 醇 3 0 ． O ～5 0 ． 0 g ／ L 超细 碳酸 钙 重 晶石． 3 性能检 测 海洋深水钻井液应具有低温切力恒定 、 强抑制 、 储层保护、 无毒等特性， 对优化配方钻井液进行高低温 流变 性 、 抑制 泥 页岩分 散 性 、 抗 污 染性 、 储层 保 护性 及 生物毒 性 实验测 试 ， 以评 价性 能． 3 ． 1 流 变性 以优 化 配方 钻井 液 为基 础 ， 配制 不 同密 度 1 ． 2 O ～2 ． o o g ／ c m。海洋 深 水水 基钻 井 液样 品 ， 在温 度 1 2 0 ℃条件下热滚 1 6 h ， 测试样品高低温流变性 ， 实验结果见表 3 ． 表 3不 同密 度钻 井液样品高低流变性 实验 结果 Ta bl e 3 Th e r he o l o gy o f dr i l l i ng f l i ud s f o r di f f e r e n t d e ns i t y 东北石油大学学报 第 3 7卷2 0 1 3年 在流变性实验中， 表观黏度、 塑性黏度 、 动切力 Y P、 1 0 s ／ l O mi n静切力和低剪切速率黏度 6 ／ 3反映 样 品 的流变 性能 ， 其 中 1 0 s ／ 1 0 rai n静 切 力反 映样 品 的触 变性 能 ； 动 塑 比反 映样 品 的剪 切 稀释 性 和 携岩 能 力． 由表 3可见 海洋深水水基钻井液样品在不 同测试 温度下 6 0 、 2 0 、 4 o C ， 均具有较好 的流变性 和触变 性 ， 具有较强 的剪切稀释性 ， 携岩能力强， 易形 成平板流． 样 品失水造壁 性能好 ， 泥饼薄且致密 ； 体系静止 2 4 h不 析 水 、 不 下沉 ， 稳定 性 良好． 不 同密 度钻 井液样 品 动切力 Y P随温 度 变化 曲线见 图 4 ． 由图 4可 见 动切 力 随 温度 波 动 较 小 ， 有利 于 钻井 液低 温 性能 的稳 定 ， 防止钻 井液 经海 底泥 线 附近增 稠 ， 避 免 井下 复 杂情况 发生 ． 3 ． 2抑 制分散 性 由于沉 积速 度 、 压 实方 式及 含水 量 的不 同 ， 海底 地层 页 岩活 性较 大． 海 水携 带 细小 的沉积 物离 海岸 越来越 远 ， 由于 缺 乏 上 部 压 实 作 用 ， 页岩 储 层 胶 结 性 较 差 ， 易 于 膨 胀 、 分散 ， 导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中． 因 此 ， 深水水基钻井液必须具有较强的抑制泥页岩水化分 散 的性 能 ． 根 据 S Y ／ T 5 6 1 3 2 0 0 0 泥 页 岩理 化 性 能 测试 ， 选 取 高分 散性 泥页 岩 ， 分 别进 行水 化分 散 和线性 膨胀 实验 ， f ／ ℃ 图 4 不 同密度钻 井液样 品动切 力随温度 变化 曲 线 Fi g ． 4 Di f f e r e n t d e n s i t y o f d r i l l i n g f l u i d s a mp l e s yi e l d po i n t wi t h t e mpe r a t ur e c ha ng e I 1 rVe 评 价清 水 、 海 洋 深水水 基 钻井液 样 品 的热 滚 回收率 和线 性膨胀 率 ． 1 水化分散实验． 选取经 6目和 1 O目的双层分样筛筛选岩屑颗粒 ， 各称取 5 0 ． 0 g 精确至 0 ． 1 g 岩 屑颗粒 ； 分别装入盛有 3 5 0 mL蒸馏水 、 海洋深水水基钻井液于高温老化罐 中， 在 1 2 0℃温度条件下老化 1 6 h后； 冷却至室温， 过 4 O目的分样筛 ， 干燥冷却后称岩屑颗粒质量， 计算滚动回收率． 2 线性膨胀实验． 用 1 0 ． 0 g过 1 0 0目筛的岩屑粉做成岩心样 品， 在 5 ． 0 MP a压力机下压 5 rai n ， 与浸 泡介质 蒸馏水、 钻井液滤液 接触 ， 测定岩心样品在温度 1 2 0℃ 、 压力 3 ． 0 MP a条件下老化 1 6 h后 的线性 膨胀 率 ． 实验结果 海洋深水水基钻井液样品泥页岩热滚回收率为 9 5 ． 3 0 ， 膨胀率为 9 ． 4 8 ， 抑制能力远高 于清水的 热滚回收率为 1 6 ． 2 9 ， 膨胀率为 2 4 ． 5 7 ， 表明钻井液样品具有较强的抑制泥页岩水化分散 的能力 ． 3 ． 3抗污 染性 在海洋深水钻井过程 中， 钻井液中易溶人无机盐、 岩屑等污染物 ， 引起钻井液流变性能变化． 实验中海 洋深水水基钻井液样品抗无机盐、 岩屑等污染物特性见表 4 ． 由表 4可见 随着污染物加量的增加 ， 海洋深 水水基钻井液样 品流变性能变化不大． 无机盐类污染物主要与黏土发生离子交换 ， 使黏土水化能力 降低 ， 影响钻井液流变性及滤失量 ； 优化配方海洋深水水基钻井液样品为无黏土体系， 能够避免无机盐类污染物 的影响， 具有良好的抗岩盐污染能力． 表 4 优化配方样 品抗污染性能评价 实验结果 Ta b l e 4 Po l l ut i o n p e r f o r ma n c e e v a l u a t i o n t e s t 污 染 物 。 删P a s 需切 力 。 滤 H 原浆1 ． 6 0 3 9 ． 5 1 9 2 0 ． 5 5 ． 0 ／ 7 ． 5 1 4 ／ 1 1 6 ． 5 9 ． 5 5 0 ． 0 g ／ L岩屑 1 ． 6 3 4 6 ． 0 2 5 2 1 ． 0 6 ． 5 ／ 1 1 ． o 1 4 ／ 1 3 6 ． 5 9 ． 0 i 0 0 ． 0 g ／ L Na C1 1 ． 6 3 4 4 ． 5 2 4 2 0 ． 5 7 ． O ／ l O ． o 1 7 ／ 1 4 6 ． 8 7 ． 5 2 0 ． 0 g ／ LC a C l z 1 ． 6 2 4 6 ． 0 2 6 2 0 ． 0 6 ． 0 ／ 7 ． 0 1 5 ／ 1 3 7 ． 5 9 ． 0 3 ． 4储 层保 护 性 根据 S Y／ T 6 5 4 O 一2 0 0 2 钻井液与完井液损害油层室内评价方法 ， 选用人造岩心 ， 利用 J HDS高温高 9 8 第 6期 霍宝玉等 海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选 压动失水仪 ， 模拟井下条件 1 2 0℃温度 、 3 ． 0 MP a压力 ， 分析优化配方海洋深水水基钻井液的储层保护 效果 见表 5 ． 由表 5 可见 2块岩心平均渗透率伤害率为 1 2 ． 6 3 ， 切片测量污染段小于 0 ． 5 c m， 表明岩 心受污染程度较浅 ， 优化配方海洋深水水基钻井液具有较强储层保护能力 ， 利于射孔完井、 释放产能． 表 5储层保护性能评价 实验结果 Ta b l e 5 Re s e r v o i r pr o t e c t i on pe r f o r ma nc e e v a l u at i o n t e s t 3 ． 5 生 物毒 性 将优化配方海洋深水水基钻井液与 3 ． 0 Na C 1 溶液按 19 体积 比 混合均匀 ， 静置 6 0 mi n ， 取 中层 悬浮液 定义为 1 0 mg ／ L 作为实验液 ， 稀释成不同质量浓度的样 品液 0 ． 5 1 0 ， 1 ． 0 1 0 ， 1 ． 2 1 0 rag ／ L ． 根据 S Y／ T 6 7 8 8 2 0 1 0 水溶性油田化学剂环境保护技术评价方法 ， 采用标准菌种， 用生物毒性测试 仪测试不 同质量浓度实验液相对于 3 ． 0 Na C 1 溶液的发光度 ， 当发光细菌的相对发光度减弱一半时 ， 实 验液 的质量 浓度 即为 钻井 液样 品的半 数致 死 质 量 浓 度 E C 。 ， 实 验 结果 见 表 6 ． 由表 6可 见 优 化 配方 深 水水基钻井液 E C 5 。 大于 1 ． 2 1 0 mg ／ L， 按标准大于 0 ． 2 1 0 mg ／ L属无毒级 ， 大于 0 ． 3 1 0 mg ／ L达到 环保排放指标． 因此 ， 深水水基钻井液无生物毒性 ， 可有效保护海洋环境． 表 6 不 同浓度钻 井液样 品生物毒性评价实验结果 Tab l e 6 Th e b i o l o g i c al t o x i c i t y e v a l u a t i on t e s t o f dr i l l i ng f l i u d s wi t h di f f e r e nt c o nc e nt r at i o n s 4 结论 1 设计低温流变测试装置 ， 以恒温冰柜为主体 ， 采用三叶推进式搅拌器 ， 模拟钻井液循环至隔水管附 近搅拌降温 ， 配备旋转黏度计测试流变参数 ， 既有利于人员操作 ， 又确保 测试数据真实、 准确 ， 使之适应海 洋 深水 水基 钻 井液 实验 需要 ． 2 选取生物聚合物黄原胶 DHV 作为流型调节 剂， 高黏聚阴离子纤维素 P ACL V 和改性淀粉 J HF 作为降滤失剂 ， 无机盐 KC 1 和聚合醇作为抑制剂． 各处理剂低温增黏效果不显著 ， 各项指标满足海 洋深水水基钻井液要求 ， 根据实验结果形成优化配方为 海水2 ． 5 g ／ L Na C O。 1 ． 0 g ／ L Na OH 4 ． 0 ～ 5 ． 0 g ／ L DHV 1 ． 0 ～3 ． 0 g ／ L PAC L V 2 0 ． 0 ～3 0 ． 0 g ／ L J HF 5 0 ． 0 ～ 7 0 ． 0 g ／ L KC1 1 0 ． 0 g ／ L聚合 醇 3 ． 0 ～ 5 ． 0 g ／ L 超 细碳 酸钙 重 晶石 ． 3 对 优化 配方 进 行性 能测 试 ， 深水 水基 钻井 液抗 温 为 1 2 0℃ ， 热滚 1 6 h ， 不 同测试 温度 6 0 、 2 0 、 4℃ 下具有恒定动切力 ， 抑制性强、 具有较强的抗岩盐污染能力及储屋保护性能 ， E C 。 值大于 1 ． 2 1 0 mg ／ L， 满足海洋深水钻井对环境保护的要求． 参考文献 [ 1 ] 吴彬 ， 向兴金 ， 张岩， 等． 深水低 温条 件下水 基钻井 液的流变性研究r J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 6 ， 2 3 3 1 2 1 9 ． Wu B i n g ，X i a n g X i n g j i n ， Z h a n g Ya n ， e t a 1 ．R h e o l o g y o f t h e wa t e r b a s e mu d i n d e e p wa t e r a n d l o w t e mp e r a t u r e [ J ] ．Dr i l l i n g a n d C o rn p l e t i o n F l u i d s ，2 0 0 6， 2 3 3 1 2 1 9 ． [ 2 ] 王松 ， 魏霞 ， 胡 三清． 保 护储 层与环境的深水钻井液室内研究C J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 5 3 5 3 9 ． W a n g So ng，W e i Xi a ，H u S a nq i n g ． L a b o r a t o r y r e s e a r c h o f t h e d e e p wa t e r d r i l l i n g f l u i d wh i c h c a n p r o t e c t t h e r e s e r v o i r a n d t h e e n v i r o n me n t[ J ] ．Oi l D r i l l i n g T e c h n o l o g y ，2 0 1 1 ， 3 9 5 3 5 3 9 ． 9g 东北石油大学学报 第 3 7卷2 0 1 3年 [ 3 3 E 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 o ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ i 5 ] 聂朝强 ， 荆文波 ， 张玉宁 ， 等． 吐哈油 田无渗透钻井液评 价[ J ] ． 大庆石油学院学报， 2 0 0 9 ， 3 3 5 8 6 8 9 ． Ni e Ch a o q ia n g ，J in g We n b o ，Z h a n g Y u n i n g ，e t a 1 ．E v a l u a t i o n o f t h e n o p e n e t r a t i o n d r i l l i n g f l u i d i n d r i l l i n g f l u i d[ J ] ．J o u r n a l o f Da q i n g Pe t r o l e u m I n s t i t u t e ，2 0 0 9， 3 3 5 8 6 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6 4 5 9 6 3 ． W a n g Yu，H u o Ba o y u，W a n g Xi a n z h o u，e t a 1 ． No c l a y c o mp l e t i o n f l u i d t e c hn o l o g y a n d i t s a pp l i c a t i o n i n t h e Yu a n b a g a s r e s e r v o i r s [ J ] ．J o u r n a l o f No r t h e a s t P e t r o l e u m Un i v e r s i t y ， 2 0 1 2 ， 3 6 4 5 9 6 3 ． J o h n L， Ge o r g e S ，T a y l o r G， e t a 1 ．N e w f l u i d s y s t e m g o o d i n d e e p w a t e r [ J ] ．Th e Ame r i c a n Oi l Ga s R e p o r t e r ，2 0 0 2 ， 4 5 8 9 2 9 5 ． 王胜 ， 陈礼仪 ， 张永勤． 无 固相低温钻井液的研制[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 9 ， 2 9 6 5 9 6 2 ． Wa n g S h e n g ， Ch e n L i y i ， Z h a n g Yo n g q i n ．De v e l o p me n t o f t h e s o l i d f r e e a n d c r y o g e n i c f l u i d s[ J ] ．N a t u r a l Ga s I n d u s t r y ， 2 0 0 9 ， 2 9 6 5 9 6 2 ． 徐加放 ， 邱 正松 ， 毕波 ， 等． 深水水基钻井液的配方优选与性能评 价[ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 1 1 ， 2 8 4 4 7 ． X u J i a f a n g ，Qi u Z h e n g s o n g ，B i B o ，e t a 1 ．F o r mu l a t i o n p r e f e r r e d a n d e v a l u a t i o n o f t h e w a t e r b a s e d d r i l l i n g f l u i d s[ J ] ．D r i l l i n g a n d Co mp l e t i o n Fl u i ds ，2 01 l ， 2 8 4 4 7 ． P