福山油田钻井液处理剂检测评价综述

崔露，曾思云，谭晓峰，张晓东，罗文丽，樊健

1.中国石油渤海钻探工程技术研究院(河北任丘062552)

2.中国石油南方石油勘探开发有限责任公司(海南海口570100)

3.中国石油大港油田分公司石油工程研究院(天津300270)

福山油田钻井液处理剂检测评价综述

崔露1，曾思云2，谭晓峰3，张晓东2，罗文丽1，樊健2

1.中国石油渤海钻探工程技术研究院(河北任丘062552)

2.中国石油南方石油勘探开发有限责任公司(海南海口570100)

3.中国石油大港油田分公司石油工程研究院(天津300270)

钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。随着福山油田石油勘探开发的发展，钻井深度不断增加、钻遇地质环境日趋恶劣等，该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。而优质高效的钻井液主要取决于钻井液处理剂质量和性能的水平。因此，福山油田于2014年针对在用入井钻井液处理剂开展检测评价，确保入井钻井液处理剂满足井下要求、提高机械钻速、降低井下复杂率、缩短钻井周期、保护油气层。检测表明:福山油田钻井液处理剂样品合格率达到基本要求，还存在很大的提升空间，同时为今后检测评价提供了借鉴意义。

福山油田;钻井液处理剂;检测评价;井下复杂率

随着福山油田石油勘探开发向深部地层和近海区域发展，深井、水平井、大位移井及特殊工艺井钻探越来越多，钻遇地质环境日趋恶劣。为了满足复杂地层条件下钻井的需求、降低井下复杂事故率、提高机械钻速、缩短钻井周期、确保安全顺利完钻和达到保护油气层的目的。钻井工程对钻井液工艺技术提出了更高、更严的要求，且越来越得到普遍的重视，而钻井液处理剂的质量和性能是保证钻井液优良性能的先决条件。钻井实践表明:一般情况下，虽然钻井液成本只占钻井总成本的7%～10%，但是高效的钻井液体系和优良的钻井液性能往往可以成倍地节约钻时，从而大幅度降低钻井成本，带来十分可观的经济效益。

2014年度，福山油田为了进一步提高钻井工程质量，保障入井的钻井液处理剂满足标准指标要求，减少或杜绝钻井过程中与钻井液相关的事故复杂的发生，并提高各产能井的油气层保护效果，实现高效、优质快速钻井的目的。针对福山油田钻探所用钻井液处理剂开展了检测评价。

1 福山油田在用钻井液体系和处理剂

福山油田勘探开发主要采用二开、三开井身结构。钻井液主要应用搬土钻井液，井深小于2 500m (垂深)上部地层应用聚合物钻井液，深部地层流沙港组钻探分别应用胺基钻井液、聚磺钻井液、有机盐钻井液、有机硅钻井液(表1)。

根据福山油田钻井所用钻井液体系，合计统计有82种在用钻井液处理剂，其产品共来源29个厂家:一是按材料类别，钻井液处理剂主要包括合成树脂、合成聚合物、纤维素衍生物、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、改性腐植酸、拷胶或单宁、沥青和改性沥青，表面活剂或其复配物，同时提比重的矿物质;二是按钻井液处理功用类别划分，主要包括包被剂、有机胺类抑制剂、防塌抑制剂、高温高压降滤失剂、降黏剂、润滑剂、缓蚀剂、堵漏剂、消泡剂等。

表1 钻井液处理剂产品检测明细

2 钻井液处理剂检测评价

根据福山油田钻井在用钻井液处理剂材料清单，与各生产厂家、钻井液服务单位联合收集每种处理剂性能标准，包括企业标准、行业标准及国家标准等。利用检测评价仪器共完成82种处理剂检测，实现检测覆盖率100%。针对不合格产品，开展了指标复检。一是胺基钻井液不合格指标数14项，复检指标数7，复检率50%;二是聚磺钻井液体系不合格指标数30项，复检指标数22，复检率73.3%;三是有机盐钻井液体系不合格指标数19项，复检指标数13，复检率68.4%;四是有机盐钻井液体系不合格指标数17项，复检指标数12，复检率70.6%。

检测评价整体情况，合格产品41种，合格率为50%，指标合格率达85.8%。其中胺基钻井液体系样品合格率达58.8%，指标合格率达89.7%;聚磺钻井液体系样品合格率达40.9%，指标合格率达80.3%;有机盐钻井液体系样品合格率达42.9%，指标合格率达85.6%;有机硅钻井液体系样品合格率达59.1%，指标合格率达88%。

3 处理剂不合格项检测性能及影响分析

3.1 胺基钻井液体系

3.1.1 钻井液乳化沥青

钻井液乳化沥青检测不合格项为固相含量和软化点。这两个因素主要作用:一是固相含量表征产品中含有固体沥青的含量，沥青类产品在一定条件下能够发生塑性流动，挤入页岩孔隙、裂缝和层面，封堵地层层理与裂缝，提高对裂缝的粘结力，在井壁形成具有护壁作用的内外泥饼;二是软化点主要表征可使沥青软化成可变形状态的温度。检测数据表明该产品中沥青类物质含量和软化点均低，在温度较高的井中应用导致沥青会全部溶解，无法达到胶状沥青扒糊井壁所产生的封堵地层、保护井壁的作用，且造成用量大，效果差，导致增加成本费用。

3.1.2 低荧光乳化沥青

低荧光乳化沥青检测不合格项为油溶物含量和荧光级别，其作用:一是油溶物含量表征产品中亲油组分的含量高低，亲油组分含量越大则产品的憎水作用越强，参与形成的泥饼越能防止滤液向地层运移，封堵防塌作用越强;二是荧光级别表征钻井液材料可视荧光程度，荧光级别越高对录井影响越大。

参考Q/SY 1095-2012标准，油溶物含量≥25.0%，对荧光无标准。检测油溶物含量为17.8%和荧光为5级;复测油溶物含量为17.6%和荧光为5级。

3.1.3 高温高压降滤失剂

高温高压降滤失剂检测不合格项为pH值和降黏率，降黏率表征此降滤失剂次一级作用的大小。检测结果见表2。

表2 高温高压降滤失剂检测性能数据

检测结果表明:该产品不但没有降黏，反而起到较强的增黏作用。钻井液中降滤失剂的加量一般比较大，过度的增黏效果会使钻井液的黏度迅速上升，造成固相清除困难、流型变差、泥饼质量变差等负面作用。

3.2 聚磺钻井液体系

3.2.1 有机硅腐植酸钾

有机硅腐植酸钾检测不合格项为水分、钾含量和腐植酸含量，其钾离子具有防塌稳定井壁的作用，钾离子含量不足，则可能导致处理剂防塌作用的不足;腐殖酸具有降滤失和降黏作用，是处理剂的主要作用成份，其含量不足可能会导致处理剂无法发挥其应有的作用。根据Q/ZYSL 010-2011标准，水分、钾含量和腐植酸含量检测和复测均为18.4%、4.4%和37.4%，且均没有达到标准要求。数据分析表明:现场使用时降黏、降滤失效果低，增加钻井液性能处理时间和处理成本。

3.2.2 土粉

土粉按GB/T 5005-2010标准，黏度计600r/min读值检测和复测分别为7和8(标准大于30);滤失量检测和复测分别为24.2mL和23.4mL(标准小于15mL)。土粉直接作用为钻井液提供结构力和泥饼，切力和滤失量较低说明处理剂中膨润土的含量不足，掺杂其他劣质土粉。现场使用时会增加其他处理剂加量，增加成本，同时劣质土粉会增加钻井液中无用固相含量，可能造成钻井液流变性变差、形成劣质泥饼等问题。

3.2.3 褐煤树脂

褐煤树脂由磺化褐煤、水解聚丙烯腈铵复合物以及水溶性碳酰胺树脂反应而成，为抗盐降滤失剂类。检测数据见表3。

检测结果表明:一是水不溶物含量较高，则表明有效成分相对较低，因此该处理剂的抗温、抗盐性能差;二是中压及高温高压滤失量不合格，表征处理剂降滤失作用低。现场使用时可能无法达到预期的降滤失效果。

3.3 有机盐钻井液体系

3.3.1 多功能固体润滑剂

多功能固体润滑剂润滑系数降低率执行标准Q/SHCG 4-2011，检测和复测结果分别为24%和26%，低于标准要求最小值60%。降低率低表征处理剂所起到的润滑作用小，将会引起钻井液的润滑性不足，可能会导致钻柱摩阻增大，同时增加了钻机的负荷。

3.3.2 磺化酚醛树脂

磺化酚醛树脂水不溶物、浊点盐度(以Cl-计)及高温高压滤失量检测和复检分别为32.6%和33.6%、130g/L和130g/L、40mL和41mL。参考Q/SH 0042-2007标准，其要求分别为水不溶物≤8.0%、浊点盐度≥160g/L和高温高压滤失量≤32.0mL。

表3 褐煤树脂检测性能数据

通过检测分析:浊点盐度越低说明处理剂的抗盐能力越差，在盐水浆中使用时无法达到预期的降滤失效果，势必造成处理剂热稳定性差，导致高温高压滤失量不能满足标准指标要求。

3.4 有机硅钻井液体系

3.4.1 流型调节剂

流行调节剂在钻井液中的添加有利于提高动速比解决岩屑转动的问题，同时亦可增强钻井液的剪切稀释性，有助于井眼净化。检测数据见表4。

表4 流型调节剂检测性能数据

从检测结果可以看出该处理剂的重要指标远没有达到要求，现场使用不可能起到改变钻井液流型的目的，也不能提高携岩效率，可能发生井眼不清洁，形成岩屑床，造成卡钻风险。

3.4.2 液体极压润滑剂

液体极压润滑剂根据Q/12DG 4332-2009标准，从外观判断为乳白色液体、分层，与标准要求黑色、浅黄色液体不符。该处理剂存在分层现象，表征其稳定性差，导致体系中溶质与溶剂分离，会降低润滑效果。

4 结论与建议

1)福山油田在用钻井液处理剂样品合格率达到基本要求，且存在很大的提升空间，需进一步加强对供应商产品质量把关，提高处理剂质量，降低事故复杂率。

2)钻井液处理剂检测评价存在不确定性因素，如处理剂不同批次、存放的方式和时间不一样或检测标准规范性不强及检测人员的水平高低，都可能影响检测的准确性。

3)处理剂质量的好坏直接影响钻井液的性能，优质钻井液不仅能够防止和尽可能减少对油气层的损害，达到保护储层的目的，而且还能提高机械钻速，降低井下复杂事故率，缩短钻井周期，节约投资成本。

4)福山油田需进一步完善钻井液处理剂的检测力度，按批次逐次进行检测，并要求现场施工队伍按标准存放，严把入井钻井液处理剂，确保钻井液与所钻遇的油气层相配伍，提高储层采收率。

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Drilling fluid technology is an important part of oil and gas drilling engineering.With the exploration and development of Fushan oilfield，the increasing of drilling depth and drilling and the continuous deterioration of the geological conditions for drilling，the drilling fluid technology plays a more and more important role in ensuring the safety，the quality and the efficiency of drilling. High quality and high efficiency of drilling fluid mainly depends on the quality and performance of the drilling fluid additives.Therefore，the in-use drilling fluid additives of Fushan oilfield were detected and evaluated in 2014，to ensure the drilling fluid additives meet the requirements of improving the mechanical drilling speed，reducing the downhole complexity，shortening drilling cycle and protecting oil and gas reservoirs.The detection results show that the qualified rate of the in-use drilling fluid additive samples in Fushan oilfield basically achieves the requirements，but there is still much for improvement，which provides a reference for the future detection and evaluation.

Fushan oilfield;drilling fluid additive;detection and evaluation;downhole complexity

立岗

2015-07-06

崔露(1984-)，男，现主要从事钻井工艺工程研究及现场服务工作。