聚醚多元醇钻井液研究及应用(完整版)实用资料

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中国石油大学（华东）聚醚多元醇钻井液研究及应用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）硕士学位论文聚醚多元醇钻井液研究及应用姓名：韩立国申请学位级别：硕士专业：油气井工程指导教师：邱正松;韦文翔20060801聚醚多元醇钻井液研究及应用韩立国（油气井工程）指导教师：邱正松教授韦文翔高工摘要环保型多元醇钻井液体系由于具有优良的防塌、油气层保护以及润滑性能等优点，近年来倍受国内外重视。室内研究和实践表明，部分多元醇产品虽具有上述优良性能，但同时也表现出增粘和起泡等负效应，在一定程度上制约了其在石油钻井工程中的推广应用。本文在查阅国内外文献的基础上，通过对影响聚醚多元醇反应的各主要因素进行试验研究，研制出了钻井液用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＹ．１，对其综合性能进行了评价，并通过浊点实验、吸附实验和压力传递实验和较深入地探讨了聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－ｌ的作用机理。以新研制的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ．１为主剂，在对增粘剂、降滤失剂和抑制剂进行优选实验的基础上，研制了一种新型的聚醚多元醇钻井液，对其抑制性、流变性、滤失造壁性以及对油气层的保护性能进行了室内评价实验。聚醚多元醇钻井液在三口井进行的现场试验表明，在钻进过程中井壁稳定，井径规则，起下钻畅通，井下安全，测井、下套管及固井作业顺利，取得较理想的现场应用效果。关键词：聚醚多元醇，钻井液，井眼稳定性，润滑性，油气层保护ＨＳｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐｏｌｙｏｌｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄＨａｎＬｉｇｕｏ（ＯｉｌａｎｄＧａｓＷｅｌｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）ＥｎｇｉｎｅｅｒＷｅｉＷｅｎ。。ｘｉａｎｇＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｏｒＱｉｕＺｈｅｎｇ‘。ｓｏｎｇａｎｄＳｅｎｉｏｒＡｂｓｔｒａｃｔｆｌｕｉｄｗｉｔｈｇｏｏｄＳＯＰｏｌｙａｌｃｏｈｏｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ，ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｅａｓｙｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＨｏｗｅｖｅｒｏｉｌｆｉｅｌｄｉｓｅｍｐｈａｓｉｚｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎ－ｈｏｕｓｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔａｓｔｈｅｐｏｌｙａｌｃｏｈｏｌａｄｄｉｔｉｖｅｓｈａｖｅａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｓｓｕｃｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄｆｏａｍｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｌｉｍｉｔｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ０１１ｔｈｅｄｏｃｕｍｅｎｔｓ，ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐ０１ｙｏｌＤＲＦ—ｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍＷａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｖｅｌｏｐｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐｏｉｙｏｌｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ，ｖｉｓｃｉｓｉｆｉｅｒ，ｆｉｌｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｅｒａｎｄｓｈａｌｅ－ｃｏｎｔｒｏｌａｇｅｎｔｆｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｗｅｌ＂ｅｏｐｔｉｍａｌｌｙｓｅｌｅｃｔｅｄ．１１ｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐｏｌｙｏｌｄｒｉＵｍｇｆｌｕｉｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ，ｍｕｄｆｉｌｔｒａｔｅ，ｒｈｅｏｌｏｇｙａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓｗｅｒｅｍａｄｅａｔｔｈｒｅｅｗｅｌｌｓ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｇｅｓｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｗａｌｌｏｆｔｈｅｈｏｌｅｗａｓｓｔａｂｌｅ，ａｎｄｔｈｅｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｗａｓｒｅｇｕｌａｒ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｇｇｉｎｇ，ｒｕｎｎｉｎｇｃａｓｉｎｇａｎｄｃｅｍｅｎｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｔｅｓｔｓａｎｄｉｎ—ｓｉｔｕａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｅｘｃｅｌｌｅｎｔｌｕｂｒｉｃｉｔｙ，ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ，ｔｏａｎｔｉ—ｓｌｏｕｇｈｉｎｇ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓｏｌｉｄｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｅａｓｉｎｅｓｓｆｏｒｆｉｅｌｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐｏｌｙｏｌ，Ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ，Ｂｏｒｅｈｏｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ＬｕｂｄｃａｔｉｏＩｌ＇Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ１１１独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：弱鱼』虱２，。∥年Ｉｔ月，；日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密论文在解密后应遵守此规定）２一睁晷年ｆ｝只Ｂ日０．，‘年Ｉｆ月，尹日中国石油大学（华东）硕士论文第１章前言第ｌ章前言井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的难题，据保守估计，全世界每年用于处理泥页岩井壁不稳定事故的费用高达５亿美元。井壁不稳定会延长钻井周期，影响固井质量，妨碍测井及地质资料的准确获取，甚至导致油井报废，延误新油田的发现。井壁不稳定问题，一般发生在泥页岩、盐岩、未胶结或弱胶结的砂岩及其它破碎性岩石的地层。但是常见的影响最严重的是泥页岩地层。长期以来，许多研究者从抑制泥页岩水化的新型处理剂和钻井液体系着手，对这一问题进行了大量研究，并取得了一定成效。多元醇钻井液体系是多元醇与其它处理剂配伍使用的钻井液体系。该钻井液体系是八十年代初发展起来的一种新型水基钻井液，具有较强的抑制性、良好的润滑性、生物毒性小、易生物降解、对地层损害小等特点。现场应用表明，多元醇在稳定井眼、提高钻速、降低钻井事故等方面具有较好的效果，已成功地用于大斜度井、大位移井、水平井以及高温高压活性泥页岩地层的钻井施工中。从目前使用情况看，国内多元醇产品主要存在以下两方面的问题：（１）多元醇单独使用效果不理想，必须与无机盐配合使用，才能表现出较好的页岩抑制性。而无机盐的加入一方面会对环境造成污染，影响水土质量，另一方面会使钻井液流变性能和滤失造壁性中国石油大学（华东）硕士论文第１章前言能变差，增加钻井液成本：（２）多元醇易发泡，影响钻井液性能，不利于井内压力控制。由于以上原因，多元醇钻井液在国内的应用效果并不十分理想，研制新型的多元醇产品及新型多元醇钻井液势在必行。为此，本文在查阅国内外文献的基础上，研制开发了综合性能优良的聚醚多元醇润滑防塌剂，研究了其作用机理，优选出聚醚多元醇钻井液配方，并进行了现场试验。２中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状第２章多元醇钻井液研究现状多元醇钻井液是八十年代初在国外发展起来的一种新型水基钻井液体系，国外对此研究较早，现己用于现场实践，已成功地钻进了大斜度、大位移井和水平井以及高温高压井的高活性泥页岩地层，取得良好的现场效果“…。２．１多元醇制备钻井液用多元醇（除聚乙烯醇外）一般是由环氧化物（环氧乙烷和／或环氧丙烷）在碱性催化剂（Ｎａ０Ｈ或ＫＯＢ）作用下，用水、醇（如乙醇、乙二醇、丙二醇等）或胺等作起始剂，进行阴离子聚合制得，均经过链引发、链增长和链终止三个反应阶段““”。下面以Ｅ０／Ｐ０共聚物的合成（以丙二醇为起始剂，ＫＯＨ为催化剂）为例，给出多元醇的反应机理。（１）链引发阶段０Ｈ０’ＣＨ—Ｈ—ＣＨ２０Ｈ＋２ＨＯ。－－ＣＨ广＿ｃＨ—ＣＨｚｏ．＋２Ｈ２０ｏ’ＩｌＯ２ＣＨ３—ＣＨｏＨ２０‘＋ＣＨ３—ＣＨ＿≈Ｈ２一ＣＨ３ｌ／＼ＣＨ３ＣＨ３‘０ＣＨｒ＿ＣＨ＿＿ｃＬ＿—ＣＨ－＿ｃＨ『＿¨Ｈ－—ＣＨ２０－（２）链增长阶段ａ．聚氧丙烯醚链的增长：ｉＩＩ中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状ＣＨ３ＣＨ３ＣＨ３Ｏ’０ＣＨｒ＿ｃＨ＿“Ｈ＿＿ｃＨｒ＿—ｏ＿＿ＣＨ＿－ｃＨ２０－＋（ｍ－２）ＣＨ，ＣＨ＿＿ｃＨ：一／＼ＣＨ３ＣＨ３ＩｌＩＩｂ．聚氧乙烯醚链的增长：Ｃ１４３ＣＨ３ＯＩ－０七Ｃ｝ｌ—＿ＣＨ２０），，ＣＨ—ＣＨ：０－ＩＩ／＼。Ｏ∽Ｈ——ＣＨ：Ｏ），。ＣＨ—ＣＨ。旷＋２ｎＣＨ：—ＣＨ２—－ＣＨ３ｌ∞七ＣＨｒ＿￡Ｈ２０）。（ＣＨ＿＿ｃＨ：０）。（ＣＨｒ乞Ｈ。ｏ）ｎ．（３）链终止阶段ＣＨ３Ｉ＿ｏ÷ｃＨｒＣＨ：０）。（Ｃｎ正Ｈ：Ｏ）．（ＣＨ『＿ＣＨ。Ｏ）。一＋２Ｈ。０一ＣＨ３｛ＨＯ七ＣＨｒ＿－ｃＨ。ｏ）。（Ｃ限—＿ｃＨ２０）．（ＣＨ２—＿ｃＨ２０）棚＋２Ｈ０－其一般的合成工艺流程为：在洁净干燥的高压反应釜中加入一定量的起始剂和催化剂，用氮气置换数次，在搅拌下加热至１２０＂（２（或更高），然后向釜内加入ＥＯ和／或Ｐ０，反应结束后，降温，用氮气清扫反应系统，出料分析。一般情况下，可以通过调整单体加量、起始剂和催化剂用量来制得不同相对分子质量和不同性质的产品，从而优选适合钻井液用得多元醇产品。２．２多元醇分子结构的影响因素为了提供合成多元醇可靠的理论与实践依据，国内外许多学者对中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状影响多元醇分子量、分子量分布、分子结构的因素（如ＥＯ／Ｐ０加料顺序和比例、温度、压力、催化剂及其用量等）开展了较为广泛的研究。研究表明，ＥＯ和Ｐｏ在链段上的排列最为重要“”。其中，加料顺序的影响在于：（１）根据加料顺序的不同，多元醇结构可分为无规共聚和嵌段共聚，无论ＥＯ／ＰＯ以何种方式分布，对多元醇的分子量分布都影响不大；（２）在无规共聚中，ＥＯ分散越均匀，且越靠近端点，多元醇的浊点越高，亲水性好，化学反应活性高，热稳定性好，而以ＰＯ封端，可以改善多元醇的渗透性能，这是因为，ＥＯ和Ｐｏ无规链段全部位于分子链的中部，形成了与渗透性能非常好的渗透剂Ｔ（结构为Ｒ。ｃＨ（Ｓ０ａＮａ）Ｒ２相类似的结构）；（３）在嵌段共聚中，嵌段聚醚的浊点明显低于无规聚醚，而粘度明显高于无规聚醚，这是因为Ｅｏ和Ｐｏ的排列较为整齐，使得分子间作用力加大，在水溶液中摆脱水的“拉力”的能力变强，从而浊点降低、粘度升高。反应物的投料比“”对多元醇的分子量也有着重要的影响，其中，单体与起始剂的投料质量比越大，合成的多元醇分子量越高；反之，则越低。同时实验表明，随着投料比的增加，理论分子量与实际分子量的偏差也增大。这是由于分子量低时，聚醚链较短，活性链端基活泼性较强，副反应发生较少，故理论分子量与实际分子量较为接近。当分子量增大时，聚醚端基活性下降，相应地发生链转移、链终止和链降解等副反应的可能性增大，从而使多元醇的实际分子量和理论分子量偏差增大。在加科顺序和加量～定的条件下，考察了温度、压力和催化剂及其加量对多元醇的影响ｔｎ］，结果表明，增加催化剂用量，提高反应温度和压力，均可提高反应速度，缩短反应时间。但是过高的催化剂用量会造成反应难以控制，成本增加。同时，反应温度过高时，将会引起一些副反应的发生，其中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状中副反应包括：（１）向单体的链转移反应；（２）环氧化合物的缩合反应；（３）异构化反应等。这些副反应严重影响多元醇的使用性能。反应温度过低时，会导致反应诱导期延长，反应速度慢，甚至不发生反应。反应压力过高时，反应相中反应物浓度增大，反应速度加快使反应放热剧增，反应难以控制，容易引起副反应增多，产物的相对分子质量分布变宽，而且，压力高会导致操作安全性降低。结合多元醇合成的反应机理与各种因素对多元醇分子结构的影响，在进行多元醇分子结构设计时，应采用以下步骤：（１）根据多元醇的性能要求，确定多元醇分子为嵌段还是无规结构；（２）由多元醇的嵌段或无规结构方式确定合适的操作方式、加料方式，反应温度及反应压力；（３）结合多元醇的使用要求，确定起始剂种类、单体组成及分子量范围，并对原料进行充分脱水处理；（４）根据多元醇的使用情况，对相应影响因素进行适当调整。２．３多元醇作用机理研究从多元醇钻井液应用以来，国内外对多元醇的作用机理进行了大量的研究，其中从多元醇的浊点出发研究的比较多。浊点指多元醇在水中的逆溶解性。随着温度的变化，多元醇的性能发生变化。其一，当低于多元醇浊点温度时，多元醇呈水溶性，其表面活性使它吸附在钻具和固体颗粒表面，抑制泥页岩水化分散，稳定井壁，降低钻具扭矩和摩阻，防止钻头泥包。其二，当高于多元醇的浊点温度时，多元醇从钻井液中析出，粘附在钴具和井壁上，形成类似油相的分子膜，从而使钻井液的润滑性大大增强；同时由于泥饼的形成，封堵岩石孔６中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状隙，阻止水分渗入地层，实现稳定井壁作用。Ｂｌｅｎｄ７１通过热重分析和利用便携式岩屑硬度测试仪，研究了泥页岩样品含水量变化与硬度和页岩回收率的关系，认为浊度效应并不是多元醇抑制机理的基本条件。多元醇与泥页岩有强烈的亲合性，能抢先吸附在泥页岩上，排挤泥页岩表面和吸附阳离子所带的束缚水，并在泥页岩内浓集，使泥页岩含水量减少。但多元醇的吸附量还不是使泥页岩硬化的关键，多元醇必须复配ＫＣｌ才能具有优良的防塌效果。这是因为多元醇与ＫＣｌ具有强烈的亲合性，足以将溶剂化水分子移走，形成牢固的复合物，为多元醇提供吸附动力，而在泥页岩内形成氢键力和亲合力共同作用的复合物吸附网络，使泥页岩含水降低，强度增大，产生了硬化的效果。国内学者啮１的研究支持了上述观点。在浊点以下温度，聚乙二醇与ＫＣｌ的水溶液仍具有抑制性，这是因为其复合物防止了粘土颗粒直接与水接触，防止了泥页岩的水化分散。但他们更强调在温度高于溶液浊点时，温度越高则析出的聚乙二醇越多，通过封堵粘土颗粒表面的裂缝产生的抑制作用越强。他们把多元醇在泥页岩中的抑制作用归纳为三点：（１）降低活度，即通过渗透作用稳定泥页岩；（２）浊点行为，通过多元醇颗粒封堵泥页岩；（３）吸附作用，即多元醇可在泥页岩表面强烈吸附，形成吸附层，阻止页岩分散膨胀。Ｈａｌｌｉｄａｙ等Ⅲ人应用Ｘ射线衍射和红外光谱技术对多元醇钻井液的抑制机理进行了研究，他们在室温条件下（不考虑浊点效应）研究了三种多元醇（其中两种无浊点性能）对未经压实的活性泥页岩的抑制作用，结果发现不论盐存在与否，多元醇对粘土均有强烈的亲合性。但在蒸馏水溶液中，多元醇在粘土上只能形成不利于井壁稳定的不稳定７中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状的多层吸附，而在ＫＣｌ溶液中却能形成牢固的单层吸附，有利于井壁稳定。将研究用的样品用ＫＣｌ进行预处理后。再放入多元醇的蒸馏水溶液中，多元醇也只能形成单分子吸附层，说明形成稳定单分子膜的关键不在于溶液中的畲盐量，而在于多元醇与ＫＣｌ相互作用，形成了多元醇与ＫＣｌ的复合物，其它无机盐与多元醇不能形成这种对并壁有特殊稳定作用的复合物。室内研究表明，这时即使把多元醇／Ｋｃｌ泥浆换成清水，对井壁稳定性的影响也不大。因此多元醇与ＫＣｌ在粘土表面上相互作用形成一种有机粘土复合物，是多元醇钻井液稳定井壁的基本机理。Ｊｗｒｅｔｔ等人嘲从新的角度提出多元醇钻井液的作用机理。他们认为，如果多元醇的浊点与井底循环温度一致，多元醇就会在液柱压力和扩散梯度作用下浸入泥页岩。井底静止温度高于井底循环温度，可引起相的转变和乳化相的形成，封闭泥页岩孔隙及其表面并改变孔隙的润湿特性，形成防止泥浆钻井液滤液浸入和压力传递的屏障，保证了井壁的稳定。人们虽然从多方面对多元醇的作用机理进行了研究，但目前人们的争议仍然比较多，且没有形成统一的认识。２．４多元醇钻井液特点研究表明，多元醇钻井液具有很强的页岩抑制性、良好的润滑性、高温稳定性以及无毒、易生物降解等优点”１，可以有效防止钻头泥包、减少井下事故，能够满足工艺及环境各方面的要求。（１）良好的页岩抑制性：ＢＰ公司曾研究两种多元醇ＰＡＧｌ和ＰＡＧ２，用量仅在３％左右即可有效抑制泥页岩的膨胀和分散，可将其回收率提高４０％以上，膨胀率从２．５％降至１％，其效果与油基钻井液中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状的抑制性相当。（２）优良的润滑性：Ｒ．ＧＢｌａｎｄ等进行的试验表明，在钻井液中加入２．５％的ＰＰＧ（聚丙二醇），其６０ｒａｉｎ摩擦系数可由Ｏ．０１９降至Ｏ．００４。ＢＰ公司对Ｐ＝１．３９／ａｍ３的钻井液进行润滑性测定，结果表明，多元醇可将钢—钢摩擦系数和钢一岩石摩擦系数降低２０％左右。（３）高温稳定性【９ｌ：研究表明，在普通水基钻井液中加入一定量的多元醇，可大大提高糖类或其它高分子聚合物的高温稳定性。Ｅ．ＶａｎＯｏｒｔ等曾对ＰＡｃ—Ｌｖ、ｃＭＣ—ＬⅣ及淀粉等聚合物进行高温测试，多元醇可将淀粉的热稳定温度从１２０℃提高至１６０℃，甚至更高。（４）一定的调流型作用：多元醇可维持钻井液较好的流变性，减少钻井事故的发生。（５）无毒，易生物降解：按美国环保局规程，对多元醇钻井液进行糠虾毒性评价，９６小时的ＬＣ。值为５１００００ｐｐｍ，远远超过环保局规定的３００００ｐｐｍ的标准。因此，多元醇钻井液特别适于海上钻井。２．５多元醇钻井液应用现状９０年代初，多元醇钻井液体系研制成功，并成功地钻进了大斜度、大位移井和水平井以及高温高压井的高活性泥页岩地层，取得良好的现场效果。因而在国内外得到进一步发展和广泛应用。国内对多元醇水基钻井液的研制和使用比国外相对起步较晚，９０年代中期，中国石油大学、江汉石油学院、中石化新星公司石油钻井研究所和中国石化新星公司西北石油局等研究单位开始对多元醇处理剂及其多元醇钻井液体系进行研究，并很快投入现场应用，也取得了一些进展，但与国外相比差距还很大睁埘［ｊｏ－３０］。９中国石油大学（华东）硕士论文第２章多元醇钻井液研究现状从目前使用情况看，国内多元醇产品主要存在以下两方面的问题：（１）多元醇单独使用效果不理想，必须与无机盐配合使用，才能表现出较好的页岩抑制性。而无机盐的加入一方面会对环境造成污染，影响水土质量，另一方面会使钻井液性能变差，增加钻井液成本；（２）多元醇易发泡，影响钻井液性能，不利于井内压力控制。由于以上原因，多元醇钻井液在国内的应用效果并不十分理想，研制新型的多元醇产品及新型多元醇钻井液势在必行。ＩＯ中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制据文献调研及国内外应用情况分析，钻井液用多元醇主要作为井壁稳定剂、润滑剂和油层保护剂使用。自９０年代后期，钻井液工作者开始研究开发和应用多元醇水基钻井液。该体系不但在维持稳定井壁、提高润滑性、舫卡能力、防止钻头泥包及保护油气层等方面具有油基钻井液的优异性能，而且不污染环境，不干扰地质录井，室内实验和现场应用都已经取得良好的技术效果和经济效益。正是由于多元醇具有很多优点，多元醇在国外已经广泛应用于深井、定向井、水平井和小井眼井，特别是在定向井和水平井钻井过程中收到了良好效果。近几年来，国内也已开始大量使用多元醇产品，但由于对多元醇作用机理研究不够深入，使现场应用具有很大的盲目性。从目前使用情况看，国内多元醇产品主要存在以下两方面的问题：（１）多元醇单独使用效果不理想，必须与无机盐配合使用，才能表现出较好的页岩抑制性。而无机盐的加入一方面会对环境造成污染，影响水土质量，另一方面会使钻井液性能变差，增加钻井液成本；（２）多元醇易发泡，影响钻井液性能，不利于井内压力控制。由于以上原因，多元醇钻井液在国内的应用效果并不十分理想。显然，配制具有良好性能的多元醇钻井液的关键在于选择具有良好性能的多元醇产品，因此研制或优选具有良好综合性能的多元醇新产品是多元醇钻井液成功应用的关键。针对多元醇产品存在的问题，从多元醇作用机理入手，通过大量的室内实验，研制出一种多功能聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制３．１聚醚多元醇润滑防塌剂制备３．１．１聚醚多元醇润滑防塌剂合成聚醚多元醇由环氧乙烷和环氧丙烷在碱性催化剂（Ｎａ０Ｈ）作用下，用水和醇作起始剂，进行阴离子聚合反应制得，反应过程分链引发、链增长和链终止三个反应阶段。（１）原料及规格环氧乙烷（Ｅ０）：工业品，东大石化公司；环氧丙烷（Ｐ０）：工业品，东大石化公司；氢氧化钾（ＫＯＨ）：分析纯，东营天丰试剂厂；丙三醇（Ｃ乩（ＯＨ）。）：分析纯，北京市试剂厂；乙二醇（Ｃ２｝｛‘（ｏＨ）。）：分析纯，北京市试剂厂。（２）工艺流程工艺流程及装置图见图３－１。图３－１聚醚多元醇润滑防塌剂合成工艺流程简图（１一氮气钢瓶；２一Ｐ０储罐；３一Ｅｏ储罐；４～反应釜）其合成工艺流程为：在洁净干燥的高压反应釜中加入一定量的起始剂和催化剂，用氮气置换数次，在搅拌下加热至１２０℃，抽真空脱１２中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制除水分，然后向釜内加入ＥＯ和／或ＰＯ，反应结束后，降温，用氮气清扫反应系统，出料即为产品。３．１．２聚醚多元醇润滑防塌剂初选根据钻井对钻井液润滑防塌剂的基本要求，利用正交实验合成了多种产品，然后对合成的聚醚多元醇产品进行了初步性能评价，以找出既具有良好润滑防塌性能，又不会对钻井液其它性能造成不良影响的的聚醚多元醇产品。为了对比研究，从现场收集了多种现用钻井液用多元醇产品，并从抑制性和对钻井液性能影响两个方面对收集的产品和自制产品进行了对比分析，实验结果见表３一ｌ和表３—２。表３－１抑制性能评价试液自来水ＤＲＦ一１页岩回收率，％３０．２９０．２７８．４８６．７６７．８７７．２备注自制自带０自制自制自制自制自制自制ＤＲＦ一２ＤＲＦ一３ＤＲＦ－４ＤＲＦ－５ＤＲＦ一６８８．１８２．５８８．２６９．５４５．３６８．７３３．０３２．４４０．０３５．８ＤＲＦ－７ＤＩ弭一８ＤＲＦ—ｇＰｖＡ一２ＰＶＡ一３ＤＹ—ＴＡＤＹ一５３１８ＤＩＡＬ自制自制现场取样现场取样现场取样现场取样现场取样现场取样中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制续表３—１试液ＤＳＤ－ＩＤＳＤ－２ＤＶＢ－Ｉ３２８页岩回收率，％８２．２备注现场取样现场取样３４．３７８．８４１．４现场取样现场取样备注；以上实验多元醇加量均为黯．由表３－１可以看出，所有多元醇产品试液的回收率均高于自来水的回收率，说明所试验的多元醇产品均能在一定程度上提高溶液的抑制性能；不同多元醇溶液的回收率相差悬殊，其中聚醚多元醇ＤＲＦ－Ｉ回收率最高，说明其抑制性最好。表３—２多元醇产品对钻井液滤失性能和流变性能的影响评价ＡＶＰＶｍＰａ．ｓＹＰＦＬｍＬＶｍＬ３５０钻井液基浆基浆＋２％ＤＲＦ－ＩｓＰａ．ｓ１２１２，５１ｌＰａ８．５９７．５备注３．５３．５３．５４．５４．Ｏ２０．８１８．０１７．Ｏ室温室温１２０℃３５５３５０３５０３６０３７５３７０３６０３５０基浆＋２％ＤＲＦ－２１３１３８．５９９８９．５８。５２１．８２５，８２０．０２１．２２５．Ｏ２４，５室温１２０℃基浆－Ｉ．２％ＤＲＦ－３１５１４１８６６８．５５．５室温１２０℃室温１２０℃基浆＋２％ＤＲＦ－４１５８２．５３５７４．５５．５６１４１０２８２５１８３５０３５０３６０室温１２０℃基浆＋２％ＤＲＦ－５９１９室温１２０℃基浆＋２％ＤＲＦ－６１７１９２９３５０３７０３７０１３．Ｏ８．５７室温１２０℃基浆＋２％ＤＲＦ－７１０３２５１４中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制续表３－２ＡＶＰＶｍＰａ．ｓ７４９６ＹＰＰａ钻井液ｍＰａ．ｓＦＬｍＬ２５．８２１ＶｍＬ３９０３８０３５０３５０备注室温１２０℃基浆＋２％ＤＲＦ－８１６１１９７基浆＋２％ＤＲＦ－９１８１５１８．５９９９．５３２８２７３０．４室温１２０℃９２３５０３６０３５０３５０３７０３５０３５０３８０３７０３５０３５０３５５３７５基浆＋３％ＰｖＡ－２５２３．２３３．６２１．６２１．６１８．８１９．６９．２１５．２１４．０室温１２０℃基浆＋３％ＰＶＡ－３１６．５６８３８．５３６室温１２０℃６０４８４３．５基浆＋３％ＤＹ—ＴＡ７．５３．５２．７５９．５１０．７５９．５室温１２０℃１２０℃基浆＋３％ＤＹ－５基浆＋３％３２８基浆＋３％３１８基浆＋３％ＤＩＡＬ１０．７５１３．５１４．２５室温室温１３．５１３ｌｉ．７５１１．７５３．５３２．５２．５室温室温室温室温基浆＋Ｉ％ＤＳＤ－Ｉ基浆＋Ｉ％ＤＢＤ－Ｉ基浆＋１％ＤＶＢ—ｉ１０９．２５９．２５１７．６１６．８１６．８由表３—２可以看出，ＤＲＦ一１对钻井液流变性影响不大，具有一定的降滤失效果，且不发泡。综合抑制性和对钻井液性能影响两个方面的实验结果，初步优选ＤＲＦ一１为聚醚多元醇润滑防塌剂。３．２聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ性能评价为了全面考察多元醇防塌剂ＤＲＦ－Ｉ的综合性能及对钻井液性能的影响，从多个方面对其性能进行了评价。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制３．２．１聚醚多元醇防塌剂ＤＲＦ－１防塌性能评价（１）页岩回收率实验页岩分散回收率实验是评价处理剂页岩抑制能力大小的常用方法，主要步骤如下：①用百分之一天平称取２－５Ⅱｎｎ岩样５０９；②在分散专用瓶中加入３５０ｒａｌ蒸馏水，将５０９岩样放入分散专用瓶中：③将分散专用瓶拧紧，检查无漏后放入７７℃的滚子炉中，滚动分散１６ｈ后取出；④用４０目筛在水中筛洗一段时间（约ｌｍｉｎ），将筛余放入表面噩中，在１０５℃烘箱中烘４－６ｈ；⑤取出表面皿在室温中放置，自然风干２４ｈ，称重。⑥由下式计算页岩回收率。Ｓ＝Ｍ／５０Ｘ１００％……．．（３－１）式中：Ｓ一页岩回收率，％；厨一４０目筛的筛余量，ｇ。本次试验岩屑取自胜利油田沙河街地层，井深２３００—２４００ｍ。岩样从现场取来后要进行预处理，将岩屑表面吸附的污染物及混在其中的杂质除掉，然后将岩样粉碎，收集２－５ｒａｍ的颗粒，存放于广口瓶中备用。实验结果见表３—３。１６中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醛多元酵润滑防塌剂研制表３－３页岩同收率试验试液自来水Ｉ．５％ＤＲＦ一１回收率％１０．８５７．９１５．２１１－７试液３．Ｏ％ＤＲＦ－Ｉ＋４％ＮａＣＬ回收率％７８．９２０．８２３．５３．Ｏ％ＪＸ＋４％ＮａＣＬ１％甲酸钾２％甲酸钾２％ＫＣＬ１＿５％ＪＸＩ．５％ＰＶＡ一２１．５％ＰＶＡ一３１．５％ＤＹ—ＴＡｌ，５％ＤＹ一５３．０％ＤＲＦ一１３４．６３６．０４６．３４５．１８８．９５０．２１３．６１０．２１３．１６１．Ｏ２１．２ｌＩ．２７２．２５％甲酸钾５％ＫｃＬｉ．５％ＤＲＦ—ｌ＋２％甲酸钾Ｉ．５％ＪＸ＋２％甲酸钾３％ＤＲＦ．１＋２％甲酸钾３％ＪＸ＋２％甲酸钾３．Ｏ％ＪＸ４％ＮａＣＬ１．５％ＤＲＦ一１＋４９６ＮａＣＬ８９．９５７．８由表３—３可以看出，聚醚多元醇ＤＲＦ—Ｉ不需与盐配合使用，就具有很强的抑制性。与盐配合使用，效果更佳。而目前现场上常用的多元醇ＪＸ和ＤＹ一５等在淡水中几乎没有抑制作用，与盐配合使用，才表现出一定的抑制性，但与聚醚多元醇ＤＲＦ－Ｉ相比要差很多。（２）岩心浸泡实验取膨润土２０９，装入压力筒中，放在压力机上在８ＭＰａ压力下压３０ｒａｉｎ，小心取出岩心备用；将上述岩心分别浸入不同试液中，观察岩心随时问的变化情况，结果见表３－４。１７中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制表３—４岩心浸泡实验序号１２试液永５％ＫＣｌ现象３ｒａｉｎ少量剥落，３ｈ完全解体５ｍｉｎ少量剥落，５ｈ完全解体５ｍｉｎ少量剥落，３４５５％甲酸钾２％Ｉ）Ｙ一１Ａ２％ＤＲＦ一１２％ＳＤ一３２％ＳＤ－３＋２％ｌ（ｃ１２％ＤＲＦ－１＋２％ＫＣｌ６ｈ完全解体５ｍｉｎ少量剥落，３ｈ完全解体３０ｍｉｎ边缘少量翘起，几天后仍未剥落６７８５ｍｉｎ少量剥落，３ｈ完全解体ｌＯｍｉｎ少量剥落，６ｈ完全解体２４ｈ产生裂纹，几天后仍未剥落ｌＯｍｉｎ少量剥落，６ｈ完全解体２４ｈ产生裂纹，几天后仍未剥落９ｌＯ２％ＳＤ－３＋２％甲酸钾２％ＤＲＦ－ｌ＋２％甲酸钾图３－２浸泡１５ｒａｉｎ后岩心变化情况中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制图３－３浸泡６０ｒａｉｎ后岩心变化情况图３－４浸泡２４ｈ后岩心变化情况１９中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制图３—５浸泡４８ｈ后岩心变化情况由表３－４和图３—２～图３－５可以看出，用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１溶液浸泡的岩心明显比用其它溶液浸泡的岩心稳定，几天后仍未剥落，且用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１溶液浸泡的岩心表面很硬，表明聚醚多元醇防塌剂ＤＲＦ－１能在岩心表面形成一个保护膜，从而阻止水进入，防止岩心坍塌。（３）提高泥页岩膜效率效果评价利用中国石油大学（华东）自行研制开发的新一代井壁稳定性模拟实验装置，采用泥页岩压力传递实验研究，评价钻井聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１的成膜特性。①膜效率测试原理泥页岩／水基钻井液一般具有非理想半透膜特性。半透膜为只允许中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制溶液中部份组份通过而不允许其余组份通过的渗透（流）屏障。膜抑制溶质迁移的原因是孔隙尺寸和／或电排斥作用。由于普通粘土膜的孔隙尺寸较地下水中水化离子大的多，因此粘土膜的盐斥特性主要取决于粘土膜结构层间电斥作用，而处于地下深处的泥页岩较一般粘土压实程度高，致密，孔隙尺寸小，那么泥页岩膜的盐斥力作用可能与孔隙尺寸、双电层电斥作用等均有关系，这也许是泥页岩膜和粘土膜的本质区别所在。理想膜的渗透压理论值与实际测到的渗透诱导静水压差（４黝相等，而非理想膜的渗透静水压差低于渗透诱导压理论值。将实测渗透诱导静水压差（４Ｐ国与理论渗透压（４ｊｒ）之比值定义为反映系数（口），即膜效率，用于表示泥页岩膜的理想程度。口＝ｚｌｐ／ｚ１Ｊ『………………（３－２）当ａ＝ｌ时即为理想膜；ａ＝０时不存在半透膜特性（即无选择渗透情况）；对于非理想膜（漏膜）情况，Ｏ＜ｖ＜ｌ。钻井液与泥页岩孔隙流体的水活度之差诱导的渗透压Ａ』７定义为：△ｎ：－骨歹－ｒ－ｌｎ（７∥）－，一………………（３．３）式中：斥一理想气体常数，Ｌ锄ｍｏｌ４Ｋ＿１；卜绝对温度，Ｋ；％一纯水的偏摩尔体积，Ｌｔｏｏｌ～；∥，口乡一分别表示泥页岩和钻井液的水活度。研究渗透动态过程实验表明，非理想膜渗透和理想膜渗透动态变化过程不同。对于理想膜，水透过膜的过程即为潜在渗透压（４Ｊｒ）逐渐转变为诱导水压差４Ｐ的过程，即基本渗透驱动力（４∥）衰减的过程，水的迁移方向由水活度高处向低处，最终达平衡状态（ＡＦ＝Ｏ），停止演变２１中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制过程时维持４卢４Ｊｒ不变。与理想膜渗透相比较，非理想膜渗透则有两个明显特征：（１）达到渗透平衡的时间较短，达平衡后溶液出现反向流动。（２）水和盐的同向流动加快了诱导压差的衰减。值得注意，非理想渗透过程中前期表现为渗透导致静水压差不断增加，达平衡后，出现反向流动，渗透诱导静水压差开始衰减（耗散）。渗透静水压差的建立和衰减也取决于渗透参数。泥页岩／钻井液膜效率（ａ）的准确测定很困难。以往许多学者利用基于一定假设条件下建立的口理论计算模型，讨论分析ｔ７的主要影响因素而没有建立起一种行之有效的盯测定方法。近几年国内外学者建立一种利用压力传递实验测定口的方法，即Ｏ．Ｔ实验法，其在水力压差４ｐ：Ｏ时，化学位差诱导的压力传递（ＯｓｍｏｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）实时检测技术。Ｏ．Ｔ实验克服了页岩膜效率定量测定的实验技术难题，主要应用于页岩／钻井液间化学渗透作用机理研究，以及防塌剂通过水活度差诱导反渗透防塌作用研究钻井液／页岩间的物理化学一力学作用（如“封固”作用）能改变页岩半透膜特性，决定了页岩膜效率大小。页岩膜效率大小决定了通过活度差诱导反渗透压，抑制水侵入页岩的防塌效果。在国内中国石油大学（华东）开展了有关膜效率定量测试研究工作。国内外研究分析表明，影响ａ的因素主要包括粘土矿物种类、含量、比表面积（或ＣＥＣ）、孔隙大小、渗透率、试液中溶质的种类和大小，以及围压、轴压和温度等，具体为：（ａ）ＰｉｅｒｒｅＩ页岩的膜效率与水化离子直径几乎线性正相关；（ｂ）泥页岩中粘土含量和表面积（或ＣＥＣ）增加，口增加；中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制（ｃ）泥页岩埋藏越深，压缩、固结作用减少了孔隙度和增加了双电层斥力，另外高温促进矿物的转化。对于深部硬脆性泥页岩，几乎不存在电排斥作用对一的影响，而主要表现为尺寸排斥作用对ａ的影响；（ｄ）页岩渗透率下降，一提高。基于以上泥页岩／水基钻井液非理想渗透膜形成机理以及基本渗透驱动力理论分析，如果通过提高膜效率口并降低钻井液水活度（ａ，），使口Ａ万足以平衡水力压差４只即口４／／＂≥４尸，则可以阻止水流入泥页岩，甚至使水流出泥页岩，降低孔隙压力和水含量，提高强度，有助于促进井壁稳定性。针对低选择性或非选择性泥页岩（如存在微裂缝），通过改善选择渗透性，提高膜效率，更有助于保持井壁稳定。研究表明，能封堵孔喉、吸附包被泥页岩表面的添加剂类与降低钻井液水活度的添加剂类优化协同组合，提高膜效率最有效，例如聚合物类与盐类协同组合。实验发现，最有前途的既能提高膜效率又能降低水活度的钻井液体系为稀硅酸盐钻井液体系。通过改善膜效率诱导化学渗流，是一种有效的稳定和强化稳定泥页岩地层的水基防塌新方法。所谓Ｏ．Ｔ实验即在水力压差ＡＰ－－Ｏ时，化学位差诱导的压力传递实时检测技术，其克服了页岩膜效率定量测定的实验技术难题，主要应用于泥页岩／钻井液间化学渗透作用机理研究，以及钻井液通过活度差诱导反渗透防塌作用研究。Ｏ．ＴＩ实验的基本方法为：在模拟地层水与岩样两端充分作用达平衡状态（包括内外压力平衡），起始水力压差为零的条件下（尸．上＝尸产３．５ＭＰａ），将上游模拟地层水用不同活度试液替换并保持压力恒定，岩样上下游两端形成化学位差，通过压力传感器和差压传感器实时检测岩样下游封闭端的压力动态变化。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制本项研究借助石油大学（华东）钻井液研究室新研制成功的ＳＨＭ模拟实验装置，测定了聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１改善泥页岩膜效率的效果。②测定步骤Ａ、地层水或标准盐水饱和平衡岩样，恢复岩样原始地层含水状态；Ｂ、测定２ｍｏｌ／ＬＣａＣｌ２溶液／岩样／地层水作用条件下岩心两端的实际压差；Ｃ、用待评价样品溶液饱和平衡岩样；Ｄ、再次测定２ｍｏｌ／ＬＣａＣｌ２溶液，岩样／地层水作用条件下岩心两端的实际压差；③聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１成膜特性评价通过Ｏ。Ｔ实验，对聚醚多元醇润滑防塌荆ＤＲＦ－Ｉ的成膜效果进行了评价，并与硅酸盐进行了对比。（ａ）实验步骤岩心制备好后，分别放入Ｓ％ＤＲＦ－１溶液和５％硅酸盐（模数为２．８）溶液中，抽真空饱和４８小时，以使ＤＲＦ－１和硅酸盐能进入岩心孔隙并在岩心孔隙表面充分作用。然后按第三章介绍的实验步骤进行Ｏ．Ｔ实验。（ｂ）实验结果分析实验结果见图３－６和图３－７。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制图３—６聚醚多元醇润滑防塌剂Ｉ）ＲＦ一１Ｏ．Ｔ实验结果图３—７硅酸盐０．Ｔ实验结果通过计算可得，岩心经５％聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ溶液饱和后的膜效率为０．１５４，经５％硅酸盐溶液饱和后的膜效率为０．１４６，而岩心经标准盐水饱和后的膜效率仅为０．０７５。此实验结果表明聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ具有很好的成膜作用。３．２．２聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ润滑性能评价在水中加入４％的膨润土和适量的纯碱，充分老化后作为实验基浆。在基浆中加入不同量的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１，利用极压润滑仪对其润滑性进行了测定，实验结果见表３－５。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制表３－５润滑性实验配方基浆基浆＋０．５％ＤＲＦ－１基浆＋１．ｏ％ＤＲＦ－１基浆＋２．ｏ％ＤＲＦ－１基浆＋３．０％ＤＲＦ－１摩阻系数０．４３２摩阻系数降低率％０．１０２０．０４＂１０．０２１０．０２０７６．４８９．１９５．１９５．３由表５可以看出，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１能有效降低基浆摩阻，在其常用浓度范围内（１％一３％），降低摩擦系数百分率在７０％以上。在基浆中分别加入４％和３５％的ＮａＣｌ，然后分别加入１％、２％和３％的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１，测定润滑系数，实验结果见表３－６。表３－６聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１抗盐性能配方基浆１基浆１＋１．０９６ＤＲＦ－１基浆１＋２．ｏ％ＤＲＦ－１基浆１＋３．ｏ％ＤＲＦ一１摩阻系数Ｏ．３１４０．０８５０．０６８Ｏ．０４３０．２１６０．１８ｌＯ．１４５０．１０２０．０６１摩阻系数降低率％｜７２．９７８．３８６．５基浆２基浆２＋１．ｏ％ＤＲＦ一１基浆２＋２．０９６ＤＲＦ－１１６．２３２．９５２．８７１．８基浆２＋３．０％ＤＲＦ－１基浆２＋３．ｏ％ＤＲＦ一１注：基浆１：６％膨润土浆＋４％ＮａＣｈ基浆２：６％膨润土浆＋３５％ＮａＣＩ由表３－６可以看出，聚醚多元醇润滑防塌荆ＤＲＦ一１具有良好的抗盐中国石池大学（华东）硕士论文第３章聚醛多元酵润滑防塌剂研制性。在４％盐水基浆中，加入聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１，润滑系数降低率在７２％以上。在３５％盐水基浆中，聚醚多元醇润滑防塌荆ＤＲＦ－１加入量达３％以上时，润滑系数降低率在５０％以上，润滑系数降低率较在基浆Ｉ中的低，原因在于基浆ＩＩ本身的润滑系数较低。取基浆三份，分别加入２％的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１，然后分别在５０＂Ｃ、１００＂Ｃ和１５０℃下热滚１６ｈ，冷却至室温测其润滑系数，实验结果见表３．７。表３．７聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１抗温性能序号１实验温度．℃室温５０１００１５０润滑系数０．０２１润滑系数降低率，％９５．１２３４Ｏ．０２１０．０２５０．０２７９５．ｔ９４．２９３．８由表３—７可以看出，在１５０℃以内，５０＂Ｃ、ｌｏｏ℃和１５０℃下的钻井液润滑系数相近，表明温度对聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－ｌ润滑性髓无明显影响。３．２．３聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１对钻井液性能影响评价一般而言，钻井液用化学剂在改善钻井液防塌性能的同时，应对钻井液其它性能无副作用。为了评价聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１发泡性以及对钻井液流变性和滤失性的影响，取胜利油田某井井浆进行了实验，实验结果见表３－８。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制表３—８聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１对钻井液性能影响配方井浆井浆＋１％ＤＲＦ－Ｉ井浆＋２％ＤＲＦ－Ｉ井浆＋３％ＤＲＦ－ＩｐＦ１，ＡＶｍＰａ．ＳＰＶｍＰａ．Ｓ２４２８２７２７ＹＰＰａｌｌＦＬｍＬ体积ｍＬ３００ｇ／ｃｍ３１．２８１．２８Ｓ４９４６４５４５３５３８３７６．７５．６ｌＯｌＯ９３０５３０５３０５１．２８１．２８５．５５．４３６由表３—８可以看出，加入聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１后，钻井液粘度与切力变化较小，滤失量降低，泥饼光滑致密，说明聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ对钻井液流变性和滤失性影响很小：聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ加入前后钻井液体积基本不变，说明聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１基本不发泡。３．２．４聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１荧光分析采用紫外灯目测定级分析方法检测时易漏掉轻质油层，而且该方法只是定性或半定量分析方法，观测结果缺乏客观性和实用性，钻井现场己逐步引入了定量荧光录井新技术。用ｏＦＡ—ＩＩ型石油定量荧光分析仪对聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ＿ｌ进行定量荧光分析，结果表明其荧光小于３级，因此可以在探井钻井液中使用。３．２．５聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１保护油层效果评价取胜利油田某井井浆，并对其组成进行了适当调整。井浆及调整后钻井液配方如下：１号配方：原井浆。２号配方：稀释后的井浆。３号配方：２号配方＋２％ＳＤ一２０１＋３％ＳＭＰ—ｌ＋２％ＦＴ—Ｉ＋６％ＱＳ一１。４号配方：２号配方＋２％ＳＤ－－２０Ｉ＋３％ＳＭＰ—Ｉ＋２％ＦＴ—Ｉ＋６％ＱＳ—Ｉ＋３％ＤＲＦ一１。中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制上述４种配方的钻井液的基本性能见表３－９。表３—９配方编号１２Ｐ井浆及转化浆的基本性能ＡＶｍＰａ．ｓＰＶｍＰａ．ｓ２１１１．５ＹＰＦｖＳ３５２０ＦＬｍＬ４．５ｇ／ｃ砸３１．１５１．１３Ｐａｌｌ３２１７．５６１０１ｌ９．０４．Ｏ３．６３４１．１３１．１３４０４１４５４６３５３５由表３—９可以看出，加入聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ等处理剂调整后的钻井液粘切适中，滤失量小于５ＩＩｌＬ。在人造岩心上进行了钻井液污染与反排解堵实验评价，实验温度为１２０℃，围压４ＭＰａ，污染压差３ＭＰａ。结果如表３－１０所示。表３—１０保护油层效果评价实验结果污染前渗透率，污染后渗透率ｌＯ一３Ｐｍ２渗透率恢复率％７４．４７７．９岩心号钻井液１０ｑ肛ｍ２２号配方３号配方４号配方８７．４５８１．１３８５．６７６５．１０６３．２３８０．１６１２３９３．６由表３一１０可以明显看出，加入聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１后，岩心渗透率恢复率明显升高，达９０％以上，说明聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１具有良好的保护油气层的效果。３．２．６聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１对环境影响评价随着人们环保意识的不断增强，环保法规日益严格，对废弃钻井液及钻屑的排放及处理做出了更加严格的限制与要求，以减少钻井作业对钻井周围环境的污染。因此，环境友好钻井液处理剂应具有以下特性：应具有良好的调节钻井液性能能力，以保障钻井作业的顺利进行；应具有良好的环境协调性，符合环境法规的要求，因而要求钻井液显示特别低的毒性和良好的生物降解能力，没有生物积累以及排放时对环境无害。（ａ）聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１毒性分析采用发光细菌法对聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１的毒性进行了评价，评价指标为Ｅｃ。（发光细菌的发光能力减弱一半时待评价物的浓度）。ＥＣ。值越大，表明待评价物毒性越低。测试结果表明，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１的Ｅｃ舯值大于１０万ｐｐｍ，参照美国国家环保局确认的糠虾生物毒性分级标准，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１无毒，达到直接排放标准。（ｂ）聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１生物降解性实验有机物对环境的危害不但包括生物毒性，还包括生物降解性。生物降解性是指有机物通过生物代谢作用而被分解为微生物的代谢物或细胞物质，并产生二氧化碳和水的能力。物质的生物降解受多种因素的影响，除了其自身结构的影响外，温度、ｐＨ、受试物浓度、其他物质的作用以及生物源、生物量等生物条件都有影响。有机物越易生物降解，使用后在环境中存在的时间越短，与人和其它生物接触的几率越小，对人和环境的影响就越小。生物降解性试验方法是指用来评价有机物生物降解性的生物降解试验。由于不同有机物性质（溶解性、挥发性和吸附性等）不同，因此，对不同有机物应根据其性质选择不同的试验方法及与该试验方法相适应的评价指标进行评价。２。为了考察聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１的生物降解性，采用带盏小瓶法对聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１在自然海水中的生物降解性进行了测定，评价指标为累积耗氧量。微生物在降解有机物过程中要消耗水中的溶解氧，在一定时间内累积耗氧量越大，说明被测试有机物越易被微生物所降解，实验结果见图３—８。７６５４３／旨●辱骥聪畦２ｌＯＯ２４６８１０１２图３－８ＤＲＦ－Ｉ在海水中的生物降解性由图３－８可以看出，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ的累积耗氧量始终高于空白样的累积耗氧量，说明聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１能被微生物所降解，排放后不会在环境中形成积累。３．３聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１作用机理研究３．３．１聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１浊点测定（１）实验原理聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ作为一种非离子型表面活性剂，在溶液中具有逆溶解性，即随温度升高，其在水溶液中的溶解度降低，当超过某一温度时，部分多元醇分子就会从溶液中析出，溶液变浑浊，中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制此转变温度称为浊点（ＣＰＴ）。而浑浊的溶液体系在温度降低至ＣＰＴ以下时又会重新变澄清，因此可以通过测定已浑浊的溶液重新变清的温度来测得浊点。（２）测定方法配制一定浓度的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ溶液５０ｍＬ，向５０ｍＬ刻度试管中倒入３０ｍＬ，插入温度计，然后将试管移入烧杯中，加热，同时用温度计轻轻搅拌溶液，直至溶液完全呈浑浊状溶液的温度应不超过浑浊温度１０＂（２），停止加热，试管仍保留在烧杯中，用温度计轻轻搅拌溶液使其慢慢冷却（冷却速度应不超过Ｏ．５℃），记录浑浊消失时的温度。平行测定２－３次，取平均值，即为该浓度时多元醇的浊点．（３）实验结果聚醚多元醇的分子量越小，ＥＯ所占比例越小，加量越大，无机盐浓度越大，则聚醚多元醇溶液的浊点越低。因此可以通过调整钻井液中多元醇的加量、类型、ＥＯ比例、分子量以及无机盐的加量来调节聚醚多元醇溶液的浊点至某一范围，以满足钻井的需要。聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１的浊点为７０℃。在高于浊点一定温度时，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ从溶液中析出，在粘土表面形成憎水油膜，从而可排斥水靠近和进入泥页岩内。同时，还可以进入泥页岩粘土颗粒之间的微裂隙，堵塞孔隙吼道，阻止水分进入。３．３．２聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１在粘土上吸附量测定（１）主要仪器和药品：①ｕｖ一７５４型分光光度计（上海第三分析仪器厂产）②恒温玻璃水浴（江苏金坪分析仪器厂生产）中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制③ＬＧＩＯ一２．４Ａ型电动高速离心机（北京医用离心机厂生产）④聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１＠）ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ２Ｃ０３、ＮＩ－１４ＣＮＳ、Ｃｏ（Ｎ０３）２・６Ｈ２０、ＣＨ２Ｃ１２以及异丙醇等，均为分析纯⑥安丘膨润土等。（２）实验原理非离子型聚合多元醇可与浓的硫氰酸钴盐生成稳定的蓝色三元配合物，多元醇浓度不同，则生成的三元配合物的颜色深浅就不同。根据比耳一郎伯特定律，在某一浓度范围内，吸光度Ａ与多元醇的浓度ｃ成正比，即Ａ＝ｋｃ。工作曲线的绘制：①配制浓度分别为Ｏ．Ｏｌ％、Ｏ．０２％、Ｏ．０３％、Ｏ．０４％、Ｏ．０５的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１溶液。②配制浓硫氰酸钴钾溶液：使用蒸馏水溶解３０９Ｃｏ（Ｎ０３ｈ・６Ｈ２０、２００９ＫＣｌ和２００９ＮＨ４ＣＮＳ，配成１Ｌ溶液。③在１２５ｍＬ的分液漏斗中用移液管移入２０ｍＬＣＨ２Ｃｈ和２０ｍＬ浓硫氰酸钴钾溶液，然后再加入５ｍＬ已配好的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１溶液，塞好塞子，振荡ｌｍｉｎ。④用移液管在５００ｍＬ干燥的锥形瓶中放入１００ｍＬ异丙醇，当分液漏斗中分层完全时，放出２０ｍＬ萃取液，用移液管移入１５ｍＬ萃取液到锥形瓶中，混合后立即在Ｕｖ一７５４型分光光度计上，在６２０ｒｉｍ波长、ｌｅｎａ比色槽中，以蒸馏水为空白试样，测其吸光度Ａ。以聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１的浓度ｃ为横坐标，吸光度Ａ为纵坐标，绘制工作曲线，见图４．１。图中聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１的浓度ｃ与吸光度Ａ中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制成线性关系，说明在该浓度范围内测定方法是有效的。⑤将①中配制溶液用的蒸馏水换为ｌｍｏｌ／ＬＮａＣｌ、ｌｍｏｌ／ＬＫＣＩ，用同样的方法测定不同介质中吸光度Ａ与聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１的浓度ｃ的关系，绘制工作曲线，分别见图３－９、图３－１０和图３．１１。０．１２捌米０．Ｉ昏０．０８０．０６０．０４０．０２０—０．０２图３－９ＤＲＦ－１在淡水中的工作曲线捌０・１絮昏００８Ｏ．０６０．０４０．０２００浓度（％）图３－１０ＤＲＦ－１在ｌｍｏｌ／ＬＮａＣｌ中的工作曲线中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制趔０・１２采督０．１Ｏ・０８０・０６０・０４０・０２００浓度（％）图３．１１ＤＲＦ－１在ｌｍｏｌ／ＫＣｌ中的工作曲线（３）吸附量的测定：①用分光光度计测定聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１在粘土颗粒上吸附后的吸光度Ａ，在工作曲线上查出相应的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１浓度，计算吸附量；②取１９安丘膨润土于１００ｍＬ容量瓶中，加入５０ｍＬ蒸馏水，摇匀，加Ｏ．０５９纯碱，加热，充分水化２４ｈ备用；③加入一定量的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１溶液，再加水，放入恒温玻璃水浴（恒温３０＂１２）中，让其充分吸附２ｈ；④取出吸附平衡液，在５０００ｒ／ｒａｉｎ转速下离心１５ｒａｉｎ；⑤取适量上层清夜，按与工作曲线相同的方法测定吸光度Ａ；⑥根据工作曲线，查得相应的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１浓度，以下式计算吸附量：中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制ｒ＝（ｃ１１２）ＸＶ／Ｇ………………（３－４）式中：１－＇——ＤＲＦ－１在粘土颗粒上的吸附量，ｇ／ｇ：ｃ卜ｃ厂一ＤＲ卜１溶液吸附前后的浓度，％：卜溶液的体积，ＭＩ；ｅ一粘土重量，ｇ。用以上方法测得聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ在ｌｍｏｌ／ＬＫＣＩ、淡水和ｌｍｏｌ／ＬＮａＣＩ中的吸附量结果见图３．１２、图３．１３和图３．１４。一ｏ．１２嘲ｏ．１莲签ｏ．０８ｏ．０６ｏ．０４ｏ．眈０Ｏｏ．０６０．１Ｑ１５Ｑ２ｏ．２５ＥＩｉＦ－１浓度（％）图３—１２ＤＲＦ－１在１ｍｏｌ／ＬＩ（Ｃ１中的吸附等温曲线中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制０．０８■ｌ０．０６莲螫０．０４Ｏ．０２００Ｏ．０５０．１０．１５０．２０．２５ＤＲＦ一１浓度（％）图３—１３ＤＲＦ－１在淡水中的吸附等温曲线Ｑ、Ｖ一篮昏０．０８０．０６０．０４０．０２０００．０５０．１Ｏ．１５０．２０．２５ＤＲＦ一１浓度（＊）图３．１４ＤＲＦ－Ｉ在Ｉｍｏｌ／ＬＮａＣｌ中的吸附等温曲线由实验结果可以看出，在所测的浓度范围内，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ在淡水中的吸附量要比在Ｉｍｏｌ／ＬＮａＣｌ和ｉｍｏｌ／ＬＺＣｌ中的吸中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制附量小。从二者吸附等温曲线的形状看，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１在淡水和ｌｍｏｌ／ＬＫＣｌ中基本为多层吸附，而在ｌｍｏｌ／ＬＮａＣｌ中则为标准的Ｌａｎｇｍｕｉｒ单层吸附。聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１在粘土上的吸附主要靠醚氧键上的氧与粘土形成氢键，无机盐的加入可使水化分散的粘土颗粒絮凝，变大，从而比表面积变小，吸附量减少。另一方面，无机盐可以压缩粘土双电层，使粘土颗粒表面的负电场减弱，利于氢键的形成。两种作用的综合效果则表现为吸附量的变大。３．３．３聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１作用机理探讨（１）聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１防塌作用机理由以上实验结果分析可知，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ防塌作用机理为：①封堵作用同其他非离子表面活性剂一样，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１具有浊点效应，当温度超出其浊点后，部分聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１从水中析出，形成乳状油滴，在井内压差的作用下被挤入井壁缝隙并逐渐把缝隙堵住，降低滤失量；②吸附作用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－１能够与水分子争抢页岩中粘土矿物上的吸附位置，并优先吸附到粘土矿物表面，形成一憎水的吸附膜，阻止水分子进入粘土矿物的晶层中，降低了粘土膨胀压。③提高泥页岩膜效率作用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲ卜ｌ由于具有合适的分子量和分子结构，可使其进入泥页岩孔隙，并在孔隙壁面吸附，通过尺寸限制理论提高中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制泥页岩的膜效率。④与盐的协同作用。在盐存在的条件下，由于盐可以降低聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ在水中的溶解度，会使更多的聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲ卜ｌ在井壁及钻屑上吸附，因此可以有效地防止造浆及井壁失稳。（２）聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ润滑作用机理聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ由环氧乙烷和环氧丙烷共聚而成，为白色至淡黄色粘稠液体。聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ—ｌ具有一定极性和低的粘压系数，能在钻具及套管表面和井壁岩石上产生有效吸附，形成非常稳定的具有一定强度的润滑膜，具有较低的润滑系数和较强的抗剪切能力，从而大幅度降低钻具与井壁及套管之间的摩擦，降低钻具旋转扭距和起下钻阻力；聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ可直接参与泥饼的形成，使泥饼具有很好的润滑性，有效避免或减少压差卡钻的发生。（３）聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１保护油层作用机理聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－ｌ主要通过以下机理起到保护油气层作用：（Ｉ）减少外来固相颗粒的侵入。聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ在一定温度范围内均具有一定的封堵作用，能有效制约外来固相颗粒侵入油气层，降低因外来固相颗粒在油气层孔喉处堵塞而导致的油气层损害。（２）抑制油气层中的粘土水化膨胀。由于聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１具有很好的抑制作用，能有效降低油气层的水敏性损害。（３）有利于返排和渗透率恢复。聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ－Ｉ在中国石油大学（华东）硕士论文第３章聚醚多元醇润滑防塌剂研制油气层孔喉处形成的”软堵”是可变形的，在返排压力作用下可以顺利返排出来，不会像固体颗粒堵塞那样需要很大的返排压力，甚至卡死而无法返排出来，有利于油气层渗透率的恢复。中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选第４章聚醚多元醇钻井液配方优选在聚醚多元醇润滑防塌剂研制成功的基础上，对增粘剂、防塌剂和降滤失剂进行了优选实验，研制了综合性能良好的聚醚多元醇钻井液。４．１钻井液处理剂筛选钻井液处理剂筛选原则：（１）筛选出的单剂应能满足钻井液性能的要求；（２）综合考虑单剂的性能和成本，力求以较低的成本取得最好的施工和保护油气层效果。４．１．１增粘剂筛选将３％的膨润土和适量的纯碱放入水中高搅３０ｍｉｎ，静止４８ｈ，制的基浆备用。在基浆中加入一定数量的增粘剂，高搅２０ｍｉｎ后测其室温性能。然后分别在１２０℃和１５０℃下老化１６ｈ，冷却至室温后再测其性能。实验结果见表４．１。表４－１加量％ＡｖｍＰａ．ｓ７ＰＶｍＰａ．Ｓ４增粘剂筛选实验结果性能ＹＰＰａ处理剂ＦＬｍＬ３４４５备注室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ３２１．５１９１５４基浆，５３３１２１３７４．５３１０．５６５１５１７室温１２０℃／１６１１１５０℃／１６ｈ２８１１２８２２１６２５ＸＣ４７１．Ｏ１２１４１２３５２６９室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ４０２１４ｌ中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选续表４－１加量％＾ＶｍＰａ．ｓ４２０．５２５９ＰＶｍＰａ．ｓ２３１６６４０３４性能ＹＰＰａＦＬｍＬ１４１７２５１０１５１９１４处理剂备注１９９３４７２１４１４１１３２９室温１２０℃／１６１１１５０℃，ｌ６ＩｌＨＶ午ＡＣ８７１．０室温１２０℃／１６ｈ１５０℃，１６ｈ５５１４３５ｌＯ２１室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６１１Ｏ．５３０１３１９１０２７１８１３０１２ｆ，ＡＣｌ４１５６室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ１．ｏ４６２ｌ４０３５１４２０１ｌ７２０９４３４２６１３２０１２５１ｌ室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｔｌＯ．５２９２０９２９２３２５１４２０１３１４１４１３ＤＦ．１０６３】．Ｏ４９３８室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ由表４．１可以看出，在室温和１２０℃下，所评价的各种增粘剂在基浆中均具有较好增粘效果；但在１５０＂（２，不同处理剂抗温性能不同，其中ＤＦ。１０和ＰＡＣｌ４１抗温性能较好，ＤＦ．１０在增粘切的同时还具有一定的降滤失作用，但ＤＦ－１０价格较高，故在高温条件下，可选ＰＡＣｌ４１为钻井液增粘剂。４２中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选４．１．２降滤失剂筛选在基浆中加入一定数量的降滤失剂，高搅２０分钟后测其室温性能。然后分别在１２０℃和１５０℃下老化１６ｈｒ后再测其性能，，结果见表４－２。表４－２降滤失剂筛选实验结果性能处理剂名称加量％ＡＶｍＰａ．ｓＰＶＹＰＰａＦＬｍＬ３４备注室温１２０℃，１６ｈ１５０℃，１６ｈｍＰａ．ｓ４７３２１．５基浆，５３３３６３２１５４５６５１８１５４．５４５１３９１８ＬＹ二１７５２９７室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ３１８６４５６３９１６１６１３１５５７４２２ｌ２５１７１３５７３ｌ室温１２０℃，１６ｈ１５０℃，１６ｈ４８２５３０ｌ１９２１室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ２３１６３０１５１７ＤＧＦ．１０２６６３６１５室温１２０℃／１６１１１５０℃，１６ｈ５２１３１２１０５１７１５２８２３２４３２１７２１１５Ｏ．５ｌｌ６２１１．Ｏ１７３ｌ１４２室温１２０℃，１６ｈ１５０℃／１６ｈ【，ｖＣＭＣ室温１２０℃／１６ｈ４３中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选续表４－２处理剂名称加量％ＡＶｍＰａ．ｓ２ｌｌ１５６ＤＦＤ３ｌ２２３９１４１．０１１６１９２．Ｏ１４７６ｌ３３ＰＶｒａＰａ．ｓ１３１ｌ４２１１９７６５性能ＹＰＰａ８４２ＩＯ４２ＦＬｍＬ１８２ｌ３５１３１８３２２１备注室温１２０℃，１６ｈ１５０℃／１６ｈ室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ８６ｌ７５２ｌ室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ３５４０２ｌ３７ＳⅣ噼．１５１２室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ９５５２２３８２１２４２５室温１２０℃／１６ｈ１５０℃，１６ｈｌｌＯ１ｌ２２１２ＰＡ．１５５２２８５３８５４１７２ｌ２２１７室温１２０℃，１６ｈ１５０℃／１６ｈ２３３１０ｌ７４室温１２０℃／１６ｈ１５０℃／１６ｈ１７２ｌ１５１７２２ＡＦ．２１０２６４室温１２０℃，１６ｈ１５０℃，１６ｈ１Ｏ中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选由表４—２可以看出，在基浆中，ＬＹ－Ｉ和ＡＦ－２无论在常温还是高温老化后都具有很好的降滤失效果，说明其具有较好的抗温性能，可作为钻井液体系的降滤失剂使用，其中ＬＹ－Ｉ具有增粘效应，ＡＦ－２具有一定的降粘作用。４．１．３抑制剂筛选采用胜利油田地层岩屑，对不同抑制剂进行了岩屑回收率实验，以评价不同抑制剂抑制泥页岩水化分散的能力，实验结果见表４－３。表４－３抑制剂抑制效果评价试验液水１ＭＫＣｌ１ＭＮａＣｌ岩屑回收率，％２８．５７８．２４５．３４４．８６１．０７８．５９０．５９１．８１ＭＨＣ００Ｎａ３％硅酸钠（肛２．８）３％硅酸钾（１４＝２．８）５％硅酸钾（Ｍ－２．８）９％硅酸钾（Ｍ＝２．８）饱和ＮａＣＩ５５．２８０．２８８．７９５。饱和ＨＣＯＯＮａ２％ＤＲＦ—ｌ２９６ＤＲＦ－Ｉ＋ＩＭＫＣｌ２％ＤＲＦ—Ｉ＋ＩＭＮａＣｌ９２．４９３．７９５．８２％ＤＲＦ—Ｉ＋ｉ删Ｃ００Ｎａ２％ＤＲＦ＿ｌ＋３％硅酸钠（１４－－２．８）由表４－３可以看出，聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１、硅酸钠、硅酸钾及高浓度的甲酸钠均具有很好的抑制性，ＤＲＦ－Ｉ与某些盐配合使用抑制效果更好。考虑到硅酸钠与硅酸钾的使用会导致钻井液流变性难以控制、高浓度的甲酸盐钻井液成本较高及钻井液对润滑性的特殊要中国石油大学（华东）硕士论文第４章聚醚多元醇钻井液配方优选求等诸多因素，选用聚醚多元醇润滑防塌剂ＤＲＦ一１为抑制剂。４．２聚醚多元醇钻井液配方优选４．２．１聚醚多元醇钻井液配方筛选在抑制剂、降滤失剂、增粘剂和润滑剂确定以后，对各种处理剂的用量进行优选优配，部分实验结果见表４－４。ｌ？、表４－４多元醇钻井液配方及性能ｐＡＶｍＰａ．ｓ２３．５ＰｖｍＰａ．ｓ１７ＦＬｌ正４配方４％土＋０．５％ＰＡＣｌ４１＋１％ＬＹ—ｌ＋香矗Ｌ１６备注室温２％ＡＦ－ｌ＋３％ＯＲＦ一１＋重晶石４％土浆＋０．５％ＰＡＣｌ４１＋１．５％ＬＹ－Ｉ＋２％ＡＦ－１＋２％ＤＲＦ．１＋３％ＱＳ一２＋重晶石４％土＋０．５％ＰＡＣｌ４１＋２％ＬＹ－Ｉ＋２％ＡＦ－１＋３％Ｌ１ｆＩｌＦ＋３％ＤｌｉＦ一１＋ｏ．２＿ｊ６Ｓａ＋１．２６１７．５２９１２１８１８５１８毛８＆５６１２０＂Ｃ／曲室温】２０℃，１６ｈ１．压墨７０５５室温１∞℃，１６１１室温盯３０７重晶石４％土＋ｏ．５％ＰＡｃｌ４１＋２％ＬＹ一１＋２％ＡＦ一１＋５％ＬＹＨＦ＋２％ＤＲＦ一１４２５４＋５％ＫＣＨ１．２７５７２７１９７．６４．２重晶石ｌ∞℃／蛳室温４％土＋２９６ＬＹ—Ｉ＋２９６Ｓ肝一１＋５％＾Ｆ—ｌ＋２％ＤＲＦ－１＋Ｏ．２９６ｓａ＋５％ＫＣＬ＋重晶石４％土＋０．５％ＰＡＣｌ４１＋１％ＬＹ—ｌ＋２％ＳＭＰ一１＋５％ＡＦ一１＋３％ＤＲＦ一１＋０．２％Ｓａ１．２５１．２５３７．５３４３５３４．５２０２８２７３０３６２５２９６４．４１２ｄ℃，蝓室温５．５３．６５．６４＋重晶石哇％土＋Ｉ％ＬＹ－Ｉ＋２％ＳＮｉＰ一１＋３％＾Ｆ－ｌ＋３％ＤＲＦ－Ｉ＋重晶石４％土＋１％ＬＹ－Ｉ＋２％ＳＮｉＰ—ｌ＋３％ＡＦ—Ｉ＋ｉ％ＨＦＴ一３０１＋２％ＤＲＦ－ｌ＋ｏ．２＿ｊ６ｓａ＋３７５１．２６３７１．２６３５３５１２０℃／炳室温１２０＂Ｃ／ｌ髓室温】∞℃，１雠重晶石钻井液知识钻井液的概念：钻井液是由粘土、水（或油）以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合体系。粘土是具有可塑性的、软、有各种颜色的泥土。一般是含水氧化铝的硅酸盐，由长石和其它硅酸盐分解而成，颗粒直径约在0.1-100µm之间，在水中有分散性，带电性、离子交换性，属于多级分散体系。简单地说，钻井液是粘土分散在水中形成的溶胶悬浮体（颗粒直径小于2µm）为使钻井液满足钻井工艺要求，常加入各种化学处理剂及惰性物质来调节钻井液的性能，使钻井液“由稀变稠，由稠变稀”。因此钻井液的性能变化受粘土、水和化学处理剂三方面因素的影响。

我国标准化委员会钻井液分委会将钻井液分为八种：1、

淡水钻井液：由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。2、

钙处理钻井液；3、

不分散低固相聚合物钻井液；4、

盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）5、

饱和盐水钻井液；6、

钾基钻井液；7、

油基钻井液；8、

气体（包括一般气体及气泡）钻井液。

各类新型钻井液体系：正电胶（MMH）钻井液体系、聚合物-铵盐钻井液体系、两性离子聚合物钻井液体系、大小阳离子钻井液体系、水基无粘土相钻井液。

我国于1986年经钻井液标准化委员会研究决定，把钻井液材料分为16类：1、

粘土类：主要用来配制原浆，亦有正反增加粘切、降低漏失量作用，常用的膨润土、抗盐土及有机土等；2、

加重材料：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷；3、

降滤失剂：主要用来降低钻井液的漏失量，常用的有CMC、预先胶化淀粉，聚丙烯酸盐等；4、

降粘剂：改善钻井液的流动特性，如粘度、切力，以增加可泵性，减少摩阻。常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、木质素磺酸盐等5、

增粘剂：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。常用的有CMC、高聚物、预先胶化淀粉等。6、

润滑剂：主要用来降低摩阻系数，减小扭矩，增加钻头的水马力以及防止粘卡。常用的有某些油类、石墨、塑料小球及表面活性剂。7、

叶岩抑制剂：用来抑制叶岩中所含粘土矿物的膨胀和分散而引起的井塌。常用的有石膏、硅酸盐、石灰、钾盐、铵盐、各种沥青制品及高聚物的钾、铵、钙盐等。8、

缓蚀剂：用来控制钻具受到各种腐蚀。常用的有各种消化石灰、亚硫酸纳、碳酸锌及胺盐，某种乳化及油基钻井液都具有较好的抑制腐蚀的性能。9、

乳化剂：用来使两种不相溶的液体形成均匀的混合体，常用的有改性本质素磺酸盐、某些活性剂（包括阳离子及非离子型的药剂）。10、

消泡剂：用来消除钻井液中的气泡及降低起泡作用，尤其是对咸水处理和盐水钻井液更为重要，常用的泡敌、甘油聚醚、硬脂酸铝等；11、

杀菌剂：主要用来杀灭钻井液中的有害细菌，使其降低到安全的含量范围内，以免破坏某些处理剂的效能，常用的有多聚甲醛、烧碱、石灰以及各种发酵剂。12、

絮凝剂：用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及削除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。常用的有石膏、消石灰、各种聚丙烯酰胺等。13、

发泡剂：主要用来使水溶液产生气泡，又称泡沫剂，当使用气体钻井时，遇到水层时可用泡沫剂将水带出，还可用于配制各种钻井液。常用的有烷基磺酸钠等。14、

堵漏剂用来封漏堵漏失地带，以恢复钻井液的正常循环。常用的有各种惰性材料及化学堵漏剂。15、

解卡剂：用来浸泡钻具在井内被泥饼粘附的井段，以降低其摩阻系数，增加润滑性，从而解除压差卡钻。常用的有各种油类、含有快渗剂的油包水乳化剂、酸类等。16、

其它：主要包括大部分的无机处理剂及一些特殊用途的化学处理剂，常用的有各种无机盐、过氧乙烯树脂、蓖麻油等。

l

消泡剂常用的有泡敌、甘油聚醚、硬脂酸铝等。l

润滑剂常用的有某些油类、石墨、塑料小球以及表面活性剂。l

降粘剂常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、本质素磺盐等。l