羅健生， 李自立， 羅曼， 李懷科， 劉剛， 趙春花

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司，河北燕郊065201；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452）

隨著石油勘探開發(fā)的不斷深入， 鉆井作業(yè)已進(jìn)入深水區(qū)。深水油氣資源主要分布在墨西哥灣、 巴西、 西非， 一直到東非、 地中海、 印度、 澳大利亞、中國(guó)南海等。目前深水鉆井的開發(fā)得到了迅猛發(fā)展，水深從1982年的500 m到2012年的1 500 m， 再到現(xiàn)階段的3 050 m。近來全球的鉆井作業(yè)， 深水井占28%，但在深水鉆進(jìn)過程中，鉆井液面臨諸多挑戰(zhàn)，如泥線溫度低而井底溫度高、鉆井液流變性難于調(diào)控、氣體水合物堵塞管匯、井眼清潔差、重晶石沉降、ECD變化大、容易引起井壁失穩(wěn)及井下漏失等復(fù)雜情況[1-3]。介紹了深水地層特性、深水鉆井液設(shè)計(jì)要求及國(guó)內(nèi)外深水鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

1 深水地層特性

深水地層比較復(fù)雜，有鹽巖地層、疏松性砂巖、濁積扇砂巖及活性泥巖等，其特點(diǎn)如下。①鹽巖地層分布廣， 鹽層厚度大， 如巴西及墨西哥灣均存在巨厚的鹽巖地層， 巴西海域鹽巖厚度達(dá)2 000 m。②鹽巖地層強(qiáng)度低，易發(fā)生蠕變，深水鹽巖地層對(duì)鉆井是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，鹽傾向于在垂直及水平方向上發(fā)生蠕變，且從頂部到底部，鹽的蠕變速率變化很大。針對(duì)鹽巖地層， 既要優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，增加井壁的周向應(yīng)力，又要設(shè)計(jì)一套高性能合成基鉆井液體系，控制鉆井液低溫下不增稠，降低ECD，減少井下漏失。③儲(chǔ)層厚、面積大，儲(chǔ)層壓力及溫度高，富含油氣，如巴西海域深水儲(chǔ)層位于厚鹽巖層之下，富含低酸、低含硫量的優(yōu)質(zhì)原油，該油藏厚度為915 m，但有些儲(chǔ)層含油和CO2（占2%～12%），而CO2具有腐蝕性。在厚的鹽層下，非均質(zhì)微生物碳酸鹽儲(chǔ)層蠟含量較高。儲(chǔ)層溫度高達(dá)127 ℃，壓力高達(dá)69 MPa，垂深超過5 800 m（TVD Subsea）。在墨西哥灣深水油田，水深為3 050 m，存在厚鹽層，垂深超過9 100 m（TVD Subsea），儲(chǔ)層壓力超過172.5 MPa，溫度達(dá)到149 ℃。墨西哥灣一個(gè)重要目標(biāo)區(qū)塊沿著Texas， Louisiana和Mississippi聯(lián)邦水域延伸482.8 km長(zhǎng)，可開采儲(chǔ)量高達(dá)4.769×108～23.847×108m3。④疏松性砂巖及濁積扇砂巖，儲(chǔ)層層位多。在某些方面，西非的深水儲(chǔ)層與巴西及美國(guó)墨西哥灣的深水有相似之處。但西非與巴西泥線溫度低至-2.5 ℃[3]，西非深水的開發(fā)也面臨著巨大挑戰(zhàn)，如疏松性砂巖，多個(gè)儲(chǔ)層及儲(chǔ)層段水、氣流的變化。沿著西非塞拉利昂-加納轉(zhuǎn)換邊緣，深水開發(fā)的主要目標(biāo)區(qū)塊儲(chǔ)層為濁積扇砂巖，其圈閉為斷塊圈閉、地層圈閉或者二者兼而有之。在尼日爾三角洲和較低的剛果盆地，深水目標(biāo)區(qū)塊較厚，早第三紀(jì)（漸新世至中新世）主要為濁積砂，通常是在深水斜坡和盆地底部沉積而成。最近延伸在安哥拉和加蓬的深水區(qū)塊重新引起關(guān)注。在西非發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)油氣層水深為300～2 000 m，有的則超過3 000 m。近來在亞太地區(qū)也發(fā)現(xiàn)很多深水油氣資源，如馬來西亞的沙巴盆地，根據(jù)美國(guó)地質(zhì)學(xué)家估計(jì)有3.791×108m3油和7 480×108m3天然氣，此外還有馬來西亞的沙撈越盆地和婆羅洲的近海陸架等。⑤斷層發(fā)育，易發(fā)生漏失，如南中國(guó)海深水地層承壓能力低，井漏風(fēng)險(xiǎn)高，井壁穩(wěn)定問題比較突出，目標(biāo)儲(chǔ)層位于大型鼻狀構(gòu)造帶位置，下伏控凹大斷裂及超壓裂隙帶發(fā)育，有利于油氣垂向運(yùn)移，又處于強(qiáng)超壓面之上，成藏效率高，有優(yōu)越的成藏條件。鑒于上述深水地層的復(fù)雜性及多樣性，深水鉆井液設(shè)計(jì)面臨著極大挑戰(zhàn)。

2 深水鉆井液設(shè)計(jì)要求

針對(duì)深水鹽巖、活性泥巖及其它復(fù)雜地層，為了保證作業(yè)安全，對(duì)于深水鉆井液設(shè)計(jì)，要求如下。①低溫流變性。使用高性能恒流變合成基鉆井液，減少井下漏失壓力和泥線低溫下的ECD，要求鉆井液在4～65.5 ℃條件下動(dòng)切力、靜切力及φ3、φ6讀數(shù)變化平穩(wěn)；而對(duì)于安全密度窗口較大的地層，還可以選擇使用高性能水基鉆井液。②氣體水合物。對(duì)于水基鉆井液，要求使用熱力學(xué)抑制劑，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、甲酸鈉等其中的一至二種，醇類物質(zhì)如甲醇、乙二醇、聚合醇等[4]；或者使用動(dòng)力學(xué)抑制劑，如聚乙烯吡咯烷酮、聚甘油酰胺酯等。③井壁穩(wěn)定。對(duì)于鹽巖或活性泥頁巖地層使用高性能恒流變合成基鉆井液體系，要求其乳化能力強(qiáng)、礦化度高及ECD變化??；若使用水基鉆井液，則要求其具有很強(qiáng)的抑制黏土水化膨脹和分散的能力，作業(yè)時(shí)要連續(xù)監(jiān)控鉆屑，使其不分散，以確保井壁穩(wěn)定。④重晶石沉降。為了提高鉆井液的懸浮性，可以加入提切劑。⑤井眼清潔。深水隔水管長(zhǎng)、環(huán)空體積大，要求鉆井液攜帶能力強(qiáng)，且需連續(xù)監(jiān)控鉆屑，以確保盡可能不形成巖屑床，裸眼段的循環(huán)壓力不能超過破裂壓力梯度。⑥鉆速。使用低固相含量的水基鉆井液鉆進(jìn)，聚合物和表面活性劑有利于提高鉆速。⑦深水淺層流。大量的高密度液體有利于防止淺層流，保證井壁穩(wěn)定。⑧潤(rùn)滑性及防泥包。要求鉆井液具有很強(qiáng)的潤(rùn)滑性及防泥包能力，這有利于防止高的扭矩及降低摩阻。⑨深水高溫高壓。要求鉆井液在高溫高壓時(shí)保持性能穩(wěn)定。⑩鉆井液抗污染能力強(qiáng)，對(duì)儲(chǔ)層損害小，防腐，環(huán)境友好。

3 深水鉆井液體系

深水鉆井液一般有深水水基、合成基和油基鉆井液體系。對(duì)于水基鉆井液，需要使用熱力學(xué)抑制劑或動(dòng)力學(xué)抑制劑來抑制氣體水合物的形成。如果安全密度窗口足夠?qū)挘瑒t可以使用深水水基鉆井液體系鉆進(jìn)，但要求該鉆井液抑制泥頁巖水化能力強(qiáng)、潤(rùn)滑性好，且能夠抑制氣體水合物的形成。如果鉆井液的安全密度窗口比較窄，通常使用深水合成基鉆井液，要求其流變性在不同溫度和壓力條件下保持穩(wěn)定。從國(guó)內(nèi)外深水鉆井液發(fā)展現(xiàn)狀看，深水高性能水基鉆井液及恒流變合成基鉆井液技術(shù)發(fā)展都比較成熟，但密度在2.0 g/cm3、溫度在180 ℃以上的深水高溫高壓鉆井液還有待于進(jìn)一步研究。

3.1 深水水基鉆井液

對(duì)于深水鉆井作業(yè)，當(dāng)有氣體存在時(shí)，在低溫高壓條件下，遇水很容易形成氣體水合物，而氣體水合物會(huì)阻塞防噴器、節(jié)流管匯、壓井管匯等，這將給鉆井作業(yè)帶來一系列的安全隱患，因此使用水基鉆井液作業(yè)，必須首先考慮抑制氣體水合物的形成；其次鉆井液抑制泥巖水化及承壓封堵能力要強(qiáng)；再次鉆井液防泥包能力及潤(rùn)滑性要強(qiáng)。下面介

紹國(guó)內(nèi)外的深水高性能水基鉆井液ULTRADRILL、Hydro-Guard、PERFORMAX及HEM體系。

1）ULTRADRILL鉆 井 液 體 系。ULTRADRILL鉆井液是Schlumberger MI SWACO公司推出的高性能深水水基鉆井液體系[5-6]，其主抑制劑ULTRAHIB等核心材料是由美國(guó)的Arvind Patel等人研制的[7-10]。該鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性，不易發(fā)生泥包，環(huán)境友好，配方簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。它的主劑有3種。①主抑制劑ULTRAH IB是一種聚胺，呈液態(tài)，其主要功能是抑制頁巖及軟泥巖的水化，減小黏土之間的層間距，消除泥頁巖的膨脹，使鉆屑保持內(nèi)干，消除鉆頭泥包，減少稀釋量。由于其本身顯堿性，pH值為9.0～9.5，鉆井液中加入該劑后，不需再加NaOH或KOH，其推薦加量為 2%～4%（V/V）。②包被劑 ULTRACAP是一種分子量適度的陽離子聚丙烯酰胺，能在頁巖和鉆屑表面形成保護(hù)膜，避免鉆屑黏糊振動(dòng)篩和鉆屑相互黏結(jié)，起包被鉆屑和穩(wěn)定頁巖作用， 推薦加量為0.285%～0.856%。③防泥包潤(rùn)滑劑ULTRAFREE是由幾種表面活性劑等材料組成的混合物，可吸附在金屬表面，提高鉆速，防止鉆頭泥包，增加潤(rùn)滑性，通常加量為1%～3%（V/V）。此外還有低黏聚陰離子纖維素降濾失劑POLYPAC UL、生物聚合物流型調(diào)節(jié)劑MC-VIS和水合物抑制劑氯化鈉和氯化鉀等材料。對(duì)于富含活性泥頁巖的深水新地層， 嚴(yán)格的法律法規(guī)和昂貴的廢物處理費(fèi)結(jié)合在一起，考慮到鉆井時(shí)效和環(huán)境可接受性之間的平衡，需要優(yōu)化鉆井液性能。該體系已在墨西哥灣、 加拿大、 意大利、 巴西、 越南及中國(guó)南海的深水井應(yīng)用數(shù)百口井。

2）Hydro-Guard鉆井液體系。Halliburton Baroid公司推出了性能接近油基鉆井液的高性能水基鉆井液Hydro-Guard[11]。該鉆井液不含黏土，能最大限度地抑制高活性泥巖的水化。其中CLAY GRABBER?是一種液體聚合物黏土絮凝劑和包被劑，適用溫度149 ℃，CLAY SYNC II是一種非離子聚合物頁巖穩(wěn)定劑，包被在活性泥頁巖表面，抑制泥頁巖水化分散，適用溫度163 ℃。在西非環(huán)境敏感地區(qū)使用了Hydro-Guard鉆井液體系，所鉆的鉆屑按照法規(guī)能夠排放。對(duì)于環(huán)境敏感地區(qū)，使用沒有毒性的EZ-MUD DP泥頁巖包被劑代替CLAY GRABBER?頁 巖 穩(wěn) 定 劑。 而 BARO-TROL PLUS是一種封堵劑，能有效地封堵微裂縫，減少壓力的傳遞。在巴西及安哥拉深水井中Hydro-Guard鉆井液體系取得成功應(yīng)用，且在安哥拉該鉆井液能直接排放。Hydro-Guard深水鉆井液基礎(chǔ)配方如下。

（0.28～0.71）kg/m3Na2CO3+（0.28～0.71）kg/m3NaOH+（28.50～57.00）kg/m3KCl+（2.14～2.85）kg/m3增 黏 劑 BARAZAN D+（4.98～8.55）kg/m3濾 失 劑 DEXTRID LET+（2.00～4.28）kg/m3PAC+（5.70～11.40）kg/m3頁 巖 穩(wěn) 定 劑 CLAY SYNC Ⅱ+（4.28～12.82）kg/m3頁巖穩(wěn)定劑CLAYSEAL?PLUS

3）PERFORMAX鉆 井 液 體 系。PERFORMAX是Baker Hughes公司推出的高性能水基鉆井液體系。Richard Leaper， Nels Hansen 等指出[12-13]，MAXSHIELD是一種頁巖穩(wěn)定劑，產(chǎn)生半透膜穩(wěn)定頁巖，同時(shí)在衰竭的砂巖孔喉起架橋作用，減少壓差卡鉆和漏失的風(fēng)險(xiǎn)；MAX-PLEX是一種樹脂和有機(jī)鋁組成的混合物，在泥頁巖表面產(chǎn)生半透膜，能減少壓力的傳遞，這2者相結(jié)合封堵效果更好。MAXGUARD是一種聚胺抑制劑，抑制活性泥頁巖的水化；PENETREX?是一種防泥包潤(rùn)滑劑，有利于提高鉆速；NEW-DRILL?PLUS是一種泥頁巖包被劑，MAX-TROL是一種磺化類的樹脂，起降高溫高壓濾失量的作用。該鉆井液pH值維持在10.5～11.0之間，常用的PERFORMAX深水鉆井液配方如下。

0.033 m3水+0.28 kg/m3Na2CO3+8.55 kg/m3增黏劑MIL-Gel+20%NaCl水合物抑制劑+NaOH（pH值為10.5）+ 4.28 kg/m3MIL-PAC LV+3%（V/V）頁巖穩(wěn)定劑MAX-SHIELD+2.56 kg/m3加重材料頁巖穩(wěn)定劑MAX-PLEX MIL-BAR+2%（V/V） 黏土分散 抑制劑MAX-GUARD+1.14 kg/m3NEW-DRILL?PLUS+0.5%（V/V）提速劑 PENETREX?+4.28 kg/m3高溫高壓降濾失劑MAX-TROL+加重材料MIL-BAR（根據(jù)密度添加）

4） HEM水基鉆井液體系。HEM是中海油服COSL公司推出的一套無土相、強(qiáng)抑制、高性能深水水基鉆井液體系[14-15]。該體系主要由羅健生、李懷科等研制而成， 其采用一種胺基聚合物作為頁巖抑制劑， 以解決活性泥頁巖地層水化而引發(fā)的諸多問題。該鉆井液性能接近合成基鉆井液， 應(yīng)用于富含泥頁巖及環(huán)保要求苛刻的特殊地層。該體系主要由3種核心材料組成：主抑制劑PF-UHIB， 加量為2%～3%（V/V）；低分子量包被劑 PF-UCAP，加量為0.5%～0.8%；高效防泥包潤(rùn)滑劑PF-HLUB，加量為2%～3%（V/V）；此外還有降濾失劑如PFFLOTRO、流型調(diào)節(jié)劑及氣體水合物抑制劑NaCl等材料。該鉆井液最高密度可達(dá)2.0 g/cm3，抗溫達(dá)177 ℃。HEM鉆井液于2013年首次在中國(guó)南海海域LH26-2-1井成功應(yīng)用。“十二五”期間， 該體系已經(jīng)成功在南中國(guó)海海域應(yīng)用28口井， 其中1口深水定向井、 3口超深水井、 2口深水高溫高壓井，在應(yīng)用過程中鉆井液性能穩(wěn)定， 最深作業(yè)水深為1 724 m， 最低泥線溫度為2.6 ℃，最深井深為4 448 m，最高使用密度為1.94 g/cm3，最高井溫為160 ℃，成功解決了深水低溫流變性差、氣體水合物危害、井壁失穩(wěn)、漏失等難題，實(shí)現(xiàn)了“零”事故率。

3.2 深水恒流變合成基鉆井液

恒流變合成基鉆井液是深水、超深水井常用的鉆井液體系。與傳統(tǒng)合成基鉆井液相比，恒流變合成基鉆井液體系的黏度、切力受溫度和壓力的影響小，特別是動(dòng)切力、靜切力和低剪切速率黏度等參數(shù)在4～65.5 ℃下變化平穩(wěn)[16]，如Gel10min/Gel10s＜1.7，Gel30min/Gel10min＜1.3，Gel（4 ℃）/Gel（50 ℃）＜1.2。該鉆井液ECD變化小，能有效防止重晶石沉降，減少漏失等。恒流變合成基鉆井液對(duì)基液要求較高，要求基液的運(yùn)動(dòng)黏度受溫度影響小。表1為不同基液的性能對(duì)比。深水井使用較多的基液是氣制油或內(nèi)烯烴，因?yàn)檫@兩種基液生物毒性小，且易生物降解，而LAO的生物毒性相對(duì)來說要大一些，生物降解也較同分子量的IO難一些[17]。

表1 不同基礎(chǔ)油的性能對(duì)比

1）RHELIANT鉆 井 液 體 系。RHELIANT是Schlumberger MI SWACO公司推出的一種在寬溫度范圍內(nèi)的恒流變合成基鉆井液， 在深水井應(yīng)用中， RHELIANT體系性能優(yōu)于常規(guī)的合成基鉆井液及其它逆乳化油基鉆井液，鉆速比典型的合成基鉆井液快， 能減少鉆井液漏失， 稀釋量少， 鉆井液攜巖能力強(qiáng)， 井眼清潔好， 能減少壓力激動(dòng)。該體系乳化劑是由美國(guó)的Arvind Patel等人研制而成。體系組成為：增黏劑VG-PLUS和VG-SUPREME、 鉆井液堿度調(diào)節(jié)劑LIME、 主乳化劑SUREMUL、 輔乳化劑和潤(rùn)濕劑SUREWET、 流型調(diào)節(jié)劑RHEFLAT、增 黏 劑 RHETHIK、 降 黏 劑 RHEDUCE、 臨時(shí) 增 黏劑 RHEBUILD、 降濾失劑 ECOTROL RD、 水相活度CaCl2和加重劑MI WATE。

2）RHELIANT PLUS鉆井液體系。RHELIANT由于其優(yōu)良性能成功應(yīng)用于深水鉆進(jìn)，這種高性能鉆井液是通過正確使用乳化劑、潤(rùn)濕劑、流型調(diào)節(jié)劑及多種增黏劑等材料來取得的。然而，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師來說，需要同時(shí)使用多種材料來調(diào)節(jié)和管理鉆井液的流變性能是比較復(fù)雜的事情。因此Schlumberger MI SWACO公司對(duì)RHELIANT體系進(jìn)行了升級(jí)，開發(fā)了一種新的恒流變合成基鉆井液體系RHELIANT PLUS[18-19]。表2是相同密度及低密度固相含量的2種不同恒流變合成基鉆井液體系配方，圖1及圖2是其在4.4～65.6 ℃下的鉆井液流變性能。

表2 不同恒流變合成基體系配方

圖1 RHELIANT體系在4.4～65.6 ℃的流變性

圖2 RHELIANT PLUS體系在4.4～65.6 ℃的流變性

RHELIANT PLUS體系使用單一乳化潤(rùn)濕劑，這有助于改善乳化穩(wěn)定性、提高鉆井液熱穩(wěn)定性及潤(rùn)滑性。該體系最高密度可以達(dá)到2.16 g/cm3，抗溫可以達(dá)到177 ℃。該體系通過使用新的流型調(diào)節(jié)劑，使鉆井液流變性能受溫度影響小，井眼清潔及懸浮重晶石能力強(qiáng)，有利于ECD及鉆井液漏失的控制。表2表明， 相對(duì)于相同密度、相同低密度固相含量的RHELIANT恒流變鉆井液體系，RHELIANT PLUS體系配方更簡(jiǎn)單， 且該體系的φ6和動(dòng)切力更高，而10 min靜切力更低。該鉆井液成功應(yīng)用于墨西哥灣、 加 拿大、 巴 西等國(guó)的深水區(qū)域。

3）ACCOLADE鉆 井 液 體 系。ACCOLADE是Halliburton Baroid公司推出的合成基鉆井液體系。Kim Burrows, Joannah Evans[20]等人指出，該鉆井液基液是一種以毒性最低且完全能生物降解的酯和內(nèi)烯烴組成的混合物。為了增加對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，ACCOLADER鉆井液不含有機(jī)土，抗溫能達(dá)到150 ℃。在150 ℃測(cè)試了3種密度分別為1.32、1.68和1.92 g/cm3的鉆井液的動(dòng)切力，分別是3、4、4 Pa。在4.4 ℃的性能測(cè)試結(jié)果見表3。從表3可以看出，密度為1.32和1.68 g/cm3分別以內(nèi)烯烴C16—C18為基液及低黏C8脂為基液的兩種合成基鉆井液在4.4 ℃時(shí)φ600及PV相差不大，但當(dāng)密度為1.92 g/cm3時(shí)，這2種合成基鉆井液在4.4 ℃時(shí)φ600及PV相差較大。ACCOLADE體系在墨西哥灣深水區(qū)作業(yè)，該區(qū)塊溫度變化較大，而且是大斜度井，最大井斜角56°， 在作業(yè)過程中， 鉆井液流變性能穩(wěn)定，ECD變化很小， 井眼清潔能力強(qiáng)，沒有出現(xiàn)任何井下復(fù)雜情況。表4是墨西哥灣一口深水井的ACCOLADE鉆井液在井眼里放置34個(gè)月后的性能，雖然放置時(shí)間長(zhǎng)，但鉆井液性能較穩(wěn)定。

表3 內(nèi)烯烴和低黏度脂鉆井液的流變性能（4.4 ℃）

表4 ACCOLADE鉆井液在井眼里放置不同時(shí)間后的性能

4）ENCORE鉆井液體系。ENCORE鉆井液體系是Halliburton Baroid公司推出的由Jeff Kirsner，Humble[21]等人發(fā)明的合成基鉆井液體系，它是滿足環(huán)境要求的低毒合成基鉆井液，其基液全部由內(nèi)烯烴組成。為了增加對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，ENCORE體系不含有機(jī)土，抗溫超過150 ℃，能滿足特殊地層要求，該體系在很寬的溫度和壓力范圍流變性能穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)。主要添加劑有：LE SUPERMUL?是一種改性的聚脂肪酰胺，用作乳化劑，還有潤(rùn)濕劑的功能；RHEMOD? L是一種流型調(diào)節(jié)劑，在低濃度時(shí)就能提高切力及低剪切速率黏度；ADAPTA?是一種共聚物降濾失劑，在高溫下能降低HTHP濾失量；FACTANT是一種高濃度妥爾油衍生物，起降濾失及穩(wěn)定乳化作用。該鉆井液在深水地層低ECD的環(huán)境下能維持優(yōu)異的流變性。使用ENCORE鉆井液在墨西哥灣密西西比峽谷深水區(qū)鉆進(jìn)1口S型井眼的241.3 mm層段，目的層深度超過6 125 m，電測(cè)時(shí)間101 h，沒有通井直接下套管固井，共節(jié)約120萬美元。ENCORE與ACCOLA DE體系配伍性好，特殊情況下需要2種體系混合鉆進(jìn)沒有產(chǎn)生不良影響。

5）FLAT-PRO合成基鉆井液體系。中海油服COSL公司推出了深水恒流變合成基鉆井液FLATPRO體系[22-24]。表5是水深近2 500 m的南中國(guó)海A井合成基鉆井液性能。由表5可以看出，鉆井液在不同溫度下流變性能變化平穩(wěn)。

表5 水深近2 500 m的南中國(guó)海A井合成基鉆井液性能（油水比79/21～78/22）

羅健生等人研發(fā)了主乳化劑PF-FSEMUL， 加量為0.7%～1.1%； 輔乳化劑PF-FSCOAT， 加量為0.9%～1.3%； 潤(rùn)濕 劑 PF-FSWET， 加量為1.0%～1.6%；流型調(diào)節(jié)劑PF-FSVIS， 加量為0.2%～0.8%；及非瀝青降濾失劑PF-MO HFR等核心材料，以氣制油為基液，由以上材料為主劑構(gòu)建了深水恒流變合成基鉆井液FLAT-PRO體系，并對(duì)該體系的低溫高壓流變特性進(jìn)行了研究。該體系在南中國(guó)海應(yīng)用數(shù)口井，其中水深近2 500 m，泥線溫度2.33 ℃，最深井深超過5 000 m，在整個(gè)鉆井作業(yè)過程中，F(xiàn)LAT-PRO鉆井液流變性變化平穩(wěn)，在2～65.5 ℃下，鉆井液動(dòng)切力、靜切力及φ3、φ6讀數(shù)變化很小，鉆井液流變性好，全井ECD變化?。?.022～0.040 g/cm3），鉆井液攜巖能力強(qiáng)，潤(rùn)滑性好，井壁穩(wěn)定，起下鉆順利，電測(cè)成功，下套管一次到位。

4 結(jié)束語

1．國(guó)內(nèi)外無論是深水水基鉆井液，還是深水恒流變合成基鉆井液，技術(shù)發(fā)展都比較成熟，而且進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。但對(duì)密度為2.0 g/cm3、溫度在180 ℃以上的超深水高溫高壓鉆井液綜合性能研究相對(duì)較少，尤其是在低溫高壓及高溫高壓條件下鉆井液流變性、沉降穩(wěn)定性等需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

2．深水高性能水基鉆井液的研究是從核心材料出發(fā)，設(shè)計(jì)出具有特殊分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物，如帶胺基的聚胺抑制劑，抑制泥頁巖水化；包被劑的分子量不能太高，防止鉆井液低溫時(shí)糊篩跑漿，且包被效果好；防泥包潤(rùn)滑劑的極性基團(tuán)能快速吸附在金屬及黏土表面，尾端親油集團(tuán)能防止黏土黏結(jié)及鉆具泥包；封堵材料的架橋及變形粒子既能進(jìn)入孔隙及微裂縫，提高地層承壓能力，又對(duì)鉆井液性能的影響??；在體系中這些核心材料之間相互作用，提高了鉆井液的性能，確?，F(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用。

3．對(duì)于深水高性能恒流變合成基鉆井液，使用的基液通常是生物毒性較低且易生物降解的氣制油、內(nèi)烯烴或特制的深水油。為了確保鉆井液在不同溫壓條件下保持恒流變特性及ECD變化小，設(shè)計(jì)的核心材料乳化劑、潤(rùn)濕劑及流型調(diào)節(jié)劑相互協(xié)同，使得YP、Gel及φ3、φ6參數(shù)在4～65.5 ℃及不同壓力下保持平穩(wěn)；此外鉆井液乳化穩(wěn)定性及低剪切速率黏度高，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱，啟動(dòng)泵壓較小。