！ Ｑ： 研究报告 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｔｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 钻井液体系抑制性能评价方法改进研究①② 孙强胡进军冀腾薛凯华夏小春项涛 （中海油田服务股份有限公司油化研究院河北燕郊１０１１４９） 摘 要：推荐页岩滚动回收率试验基准物质ＨＯＬＥＰＬＵＧｆ￣然岩屑，引入水分校正系数中和可溶性盐校正系数ｕ对页岩滚动回收率试验和计算方 法进行修正。结果表明推荐的页岩滚动回收率试验及计算方法。对不同的钻井液体系抑制效果差异化明显，试验方法重复性大于９５％。 关键词：钻井液抑制性能 评价方法 滚动回收率ＨＯＬＥＰＬＵＧ 中图分类号：ＴＥ２５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ６７４—０９８ｘ（２０１３）０９（ｂ）一０００５－－０４ １概述 滚动回收率实验用岩屑。ＨＯＬＥＰＬＵＧ粘土 （如ＫＣｌ、ＫＣＯＯＨ等）作为钻井液体系抑 抑制能力是钻井液体系及材料性能的 矿物相对含量如表１所示。从表１可以看出 制剂或使用盐类（如ＮａＣＯＯＨ、ＫＣＯＯＨ） 重要评价指标。目前国内石油行业对钻井 ＨＯＬＥＰＬＵＧ成份完全为蒙皂石，非常均一， 作为体系加重剂的钻井液体系滚动回收率 液及处理剂的抑制性能评价方法很多，较 具有非常强的膨胀性，适合作为岩屑回收率 评价，忽略可溶性盐的影响将使评价结果 为通用的检测方法包括页岩滚动回收率实 实验的岩屑。Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ外观见图ｌ。 产生偏差。 验、页岩线性膨胀率实验、页岩体积膨胀率 ２．２页岩滚动回收率试验及计算方法规范 本文引入了 因子对可溶性盐进行校 实验、抑制膨润土造浆实验等…。但各基准 除了基准物质外，目前业内采用的滚动 正。 因子即为待测溶液或钻井液体系滤 实验物质的同一性和方法规范性存在较大 回收率实验操作方法和计算方法也存在两 液中所含有可溶性盐的质量百分数。 差异，造成实验结果的可重复性和可对比 点显著不足。 例如：含有２Ｏ％可溶性盐的钻井液体 性较差。该文对页岩岩屑选择和页岩滚动 （１）目前所采用的实验方法和计算方 系，如称取２ ５ ｇ岩屑，滚动回收得到钻屑 回收率的实验方法改进进行了详细说明。 法，大多没有考虑岩屑块中水分的存在。 湿重２６ ｇ，钻屑千重２０ ｇ，在不考虑可溶 长期放置的页岩岩屑块通常会有大干 性岩的前提下，滚动回收率为Ｒ。： ２页岩滚动回收率试验方法改进 １０％的水分存在，而在计算过程中，这ｌ０％ ｍ： ×１００％：一２Ｏ×１００％：８０％ ２．１页岩滚动回收率试验基准物——泥页 的水分被当做分散掉的岩屑处理，使得得 ｍ０ ２５ 岩岩块规范 到的滚动回收率数值相对于真值偏低。 如果把２０％的可溶性盐 考虑其中，滚 页岩滚动回收率试验中的岩屑除少部 在本文中引入水分校正因子中予以校 动回收率Ｒ 为： 分来自于露头岩心外，大部分来自于钻进 正，消除了岩屑自身所含水分对实验结果的 过程中的振动筛筛除钻屑。取自不同层位 影响。 Ｒ月＝ 二 丝 二 １００％： ｍｏ 的岩屑块，其水化膨胀性能存在很大差异； 如称取２５ ｇ岩屑，滚动回收得到２０ ｇ 另外在国内水基钻井液体系占主导的情况 ２０－（２６－２０）ｘ０．２钻屑，在不考虑岩屑水分的前提下： ——×１００％：７５．２％ ２５ 下，多数的岩屑块，都已经经历了钻井施 回收率Ｒ 为： 其中存在由体系中可溶性盐引起的偏 工过程中水基钻井液体系的污染，这两点 。： ×１００％：２ｏ×１００％：８０％ 差： 使得页岩滚动回收率试验有一定的不足。 ｍ０ ２５ 一Ｒ。＝７５．２％一８０％＝－４．８％ ｌ９９７年颁布实施的行业标准《钻井液用页 如果把１０％的水分中考虑其中，滚动回 岩抑制剂评价方法ＳＹ／Ｔ ６３３５＊中，对弥 收率Ｒ 则为： 由上可见，引入岩屑水分校正因子中和 补这一不足进行了一定的努力。通过使用二 Ｒ。： ×１００％：２ｏ体系可溶性盐校正因子 必要而有效。 ×１００％：８０％ 级膨润土人工压制粘土片的方法对滚动回 ２５ ２．３推荐的页岩滚动回收率试验及计算方 ０ 收率试验方法进行规范。以特制的模具在 其中存在由钻屑水分引起的误差 法 １ ５ ＭＰａ压力下压制成直径为５ ｍｍ、高为 一Ｒｏ＝８９％一８０％＝９％ 滚动回收率实验操作及计算方法详述 ５ １ＴＩｍ的二级膨润土模拟岩屑。但由于二 如果在试验前对钻屑进行烘干处理， 如下： 级膨润土自身存在的差异以及低效的岩屑 往往会使岩屑块失水、干裂变脆，造成结构 （１）将待测溶液或钻井液倒入老化罐 制作方式，使得该方法的应用推广受到限 上的破坏，对滚动回收率的评价结果势必 ３５０ ｍ垓０度线处。 ‘ 制。 会造成影响。 （２）用电子天平称取两份（２５±０．０５）ｇ 该文对页岩滚动回收率试验的基准物 （２）目前业内采用的实验方法和计算方 完整的ＨＯＬＥＰＬＵＧ钻屑，第一份记录其质 质标准岩屑进行了规范，推荐使用市场商 法，没有把浸入岩屑中的液体所携带的可 量为ｍ０，第二份记录其质量为ｍ１。 品化标准泥页岩岩屑块作为滚动回收率 溶性盐考虑在内。 （３）老化前将称取的第一份ＨＯＬＥＰＬＵＧ 岩屑。试验中，所用岩屑为天然的怀俄明 溶解于钻井液体系中的可溶性盐不同 模拟钻屑放入盛有待测溶液或钻井液的老 州钠基膨润土块Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ，该膨润土 于其他大分子有机处理剂附着在岩屑表 化罐中，及时放入已预热到要求实验温度 块为３／８”～１／４”的天然岩块，其粘土矿 面，可以通过淋洗部分去除掉，浸入岩屑 的滚子炉中，滚动老化１６ ｈｒ。 物相对含量测试蒙脱石为ｌ００％，高于国 的可溶性盐在烘干后保留在岩屑中，计入 （４）打开老化罐，用４０目标准筛筛出 内夏子街、安丘等优质膨润土矿物，具有 热滚后岩屑烘干质量中，使得所得滚动回 ＨＯＬＥＰＬＵＧ模拟钻屑，用清洗瓶中蒸馏水 非常强烈的水化膨胀特性，是优秀的页岩 收率数值比真值偏大。尤其对于使用盐类 冲洗ＨＯＬＥＰＬＵＧ模拟钻屑表面残余的溶 ①基金项目：中国海洋石油总公司科研项目“ＡＱＵＡ—ＭＡＸ高性能水基钻井液研制”（ＹＨＢ１２ＹＦ００１）的部分研究内容。 ②作者简介：孙强（１９７９一），男，２００２年毕业于中国石油大学应用化学专业，工程师，现在从事钻井液的研究工作。 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ５ 、＾ 研究报告 。。 。 。。。 。。 。，。 。 ．ＩｌＩ｛ｊｉｌｌＩ５Ｉｌｌ覆ｊｌＩ目 图３页岩滚动回收率试验相关性评价 表３页岩滚动回收率试验方法重复性试验数据 ＰＥＭ体系 项目 １＃ ２＃ ３＃ ４＃ ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ体系 ５＃ ６＃ 钻屑质量，ｇ 水分校正系数 ，％ 湿重，ｇ 干重，ｇ ２５ Ｏ．８７ ２７．１ １７．９８ ２５ ０－８７ ２５．６ｌ １８．２８ ２５ ０．８７ ２６．７２ ｌ８．２２ ２５ ０．８７ ３６．９４ ２０．８２ ２５ ０．８７ ３６．１４ ２０．４６ ２５ ０．８７ ３５．７ ２０．３６ 可溶性盐校正系数“，％ ６．６７ ６．６７ ６．６７ １．１０ １．１０ １．１０ 滚动回收率，％ 平均值，％ 偏差，％ ７９．８７ ８１．８０ ８０．９４ ８１．１６ ９４．９ｌ ９３．２８ ９３．６７ ９２．８３ 一１．３３ １．０６ ０．２７ １．３２ —０．４２ —０．９０ Ｍｗ＝ ３一 ｗｌ Ｍｄ ４一 ｗｌ （ｇ） 果可知：合成基钻井液的滚动回收率最 高，为９６．７８％，三种水基钻井液体系的滚 ｍ 一一盛有第一份ＨＯＬＥＰＬＵＧ模拟 钻屑湿样表面皿的总质量，单位为克（ｇ） 动回收率分别为ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ体系为 Ｒ＝ 二！ 二丝 ！ ×中 １００％ ｍ ——干燥后盛有第一份Ｈ０ＬＥＰ ９４．９０％，ＰＥＭ体系为７９．８６％，ＰＥＣ体系 ＬＵＧ模拟钻屑表面皿的总质量，单位为克 为６４．８８％，４％盐水溶液为４．３５％。可见合 （ｇ） 式中： 中— 正系数，％ 成基钻井液体系的抑制性能最强，水基钻 井液体系抑制性能依次为ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ 作为参考基准值。从回收岩屑的外观上，可 以看到不同钻井液体系抑制性区别，合成 Ｒ——滚动回收率，％ Ｍ ——Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ模拟钻屑湿重， 单位为克（ｇ）； Ｍ ——＿ＨＯＬＥＰＬＵＧ模拟钻屑干重，单 位为克（ｇ）； ——２．４推荐的页岩滚动回收率试验方法严谨 体系、ＰＥＭ体系￣ＪＰＥＣ体系。４％盐水溶液 性试验评价 ２．４．１试验方法有效性试验 页岩滚动回收率试验是评价钻井液体 基钻井液和ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ钻井液体系回 待测溶液或钻井液滤液中所含 系抑制性能的有效方法。用推荐的试验和 收钻屑外形完整、棱角分明，而抑制性相对 计算方法，对不同的钻井液体系进行了滚 较弱的ＰＥＭ体系￥１］ＰＥＣ体系回收岩屑则比 较破碎。在４％ＮａＣｌ盐水中的回收岩屑小而 采用ＨＯＬＥＰＬＵＧ岩屑作为基准物质， 引入水分校正因子和可溶性盐校正因子的 可溶性盐的质量百分比，％ 克（ｇ）； ｍ 。——第一个表面皿的净重，单位为 动回收率试验。试验结果见表２。 图２为ＨＯＬＥＰＬＵＧ岩屑在不同钻井液 少。 体系中滚动回收的照片，可以从回收岩屑的 外观上看到不同钻井液体系抑制性区别， ｍ ——第二个表面皿的净重，单位为 克（ｇ）； ． ｍ。——实验前称取的第一份ＨＯＬＥＰ ＬＵＧ模拟钻屑质量，单位为克（ｇ） ＬＵＧ模拟钻屑质量，单位为克（ｇ） ｍ ２——第二份ＨＯＬＥＰＬＵＧ模拟钻屑 干燥后钻屑、表面皿的总质量，单位为克 合成基钻井液和ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ钻井液体 滚动回收率试验方法能够显著区分不同钻 系回收钻屑外形完整、棱角分明，而抑制性 井液体系的抑制性能，达到抑制性评价差 ｍ ——实验前称取的第二份ＨＯＬＥＰ 相对较弱的ＰＥＭ体系￣Ｉ］ＰＥＣ体系回收岩屑 异化目的。 则比较破碎。在４％Ｎａｃ１盐水中的回收岩屑 小而少。 ２．４．２试验方法重复性试验 分别选用ＰＥＭ体系和ＧＲＥＥＮＤＲＩＬＬ 由表２页岩滚动回收率有效性试验结 体系进行页岩滚动回收率重复性试验评 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ７ Ｉｉｉ｛ｌ２ｌｉＩ５Ｉ！Ｉ；圈一Ｓｃ：ｉｅｎｃｅ ８ｎｄ 。。 。。 ． 。 。 。 。 。． 研究报告 价，试验结果如表３所示。 制性评价基准物质的必要性。只有在同一 ２８ ７． 重复性试验结果可以看到Ｐ Ｅ Ｍ 的基准物质基础上，各个体系之间进行抑 ［３］钟汉毅，黄维安，林永学，等．新型聚胺 钻井液体系３次重复试验的实验结果 制性评价才有意义。 页岩抑制剂性能评价［Ｊ】．石油钻探技 分别为７９．８ ７％、８ １．８ ０％、８ １．Ｉ ６％， 术，２Ｏｌ１，ｌ１３９（６）：４４－４８． ＧＲＥＥＮＧＲＩＬＬ钻井液体系３次重复试验 ３结语 ［４］张洪伟，左凤江，贾东民，等．新型强抑 分别为９４．９１％，９３．２８％，９２．８３％，试验结 （１）在页岩滚动回收率实验中，引入性 制胺基钻井液技术的研究［Ｊ］．钻井液与 果的偏差均小于１．５％。试验方法重复性很 能均一、稳定、易得的天然怀俄明州钠基膨 完井液，２０１ １，２８（１）：１４－１７． 好。因为推荐的滚动回收率测试方法中的 润土块ＨＯＬＥＰＬＵＧ作为实验岩屑，并对实 【５］吕开河，韩立国，史涛，等．有机胺抑制 基准物质稳定而均一、试验方法科学和严 验操作和计算方法进行了规范和拓展，引 剂对钻井液性能的影响研究［Ｊ］．钻采工 谨，所以试验数据反映出良好的重现性，得 入水分校正因子和可溶性盐校正因子，排 艺，２０１２，３２（２）：７６—７６，９６． 到的钻井液体系抑制性能试验结果稳定、 除了岩屑所含水分及溶液或钻井液体系中 ［６］Ａ ｒ ｖ ｉ ｌｑ＿ｄ Ｐ ａ ｔ ｅ ｌ。Ｅ ｍ ａ ｎ ｕ ｅ ｌ 可靠。 溶解性盐对实验结果的影响，使得该方法 Ｓｔａｍａｔａｋｉｓ，Ｊａｍｅｓ Ｅ．Ｆｒｉｅｄｈｅｉｍ，ｅｔ ２．４．３试验方法相关性试验（如图３） 更科学、准确。 ａ１．Ｈｉｇｈｌｙ Ｉｉ＂１ｈｉｂｉｔｉｖｅ Ｗａｔｅｒ— 实验室使用ＪＺ２ ５—１和ＰＬ１ ９—３两个 （２）推荐的页岩滚动回收率试验方法，对 Ｂａｓｅｄ Ｆｌｕｉｄ ＳＹｓｔｅｍ Ｐ ｒｏｖｉｄｅＳ 区块的泥页岩地层钻屑与Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ钻 不同抑制性能的钻井液体系评价差异化明 Ｓｕｐｅｒｉｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ 屑在同等试验条件下进行了相关性实验评 显；试验结果可靠、重复性好；与不同区块泥 ｏｆ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｓｈａｌｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ［Ｒ】． 价，从图２可以看出相同的试验方法得到的 页岩岩屑有良好的相关性，能够反映钻井液 Ａ ＡＤＥ ０ｌ—ＮＣ—Ｈ０—５５． 滚动回收率试验结果趋势相同，说明采用 体系针对不同地区岩屑的抑制能力。 Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ岩屑进行试验，可以反映钻 井液体系对地层泥页岩岩屑的抑制作用。 参考文献 但是不同的钻屑得到的实验结果在数值上 ［１］罗春芝，曾繁涤，向兴金，等．钻井液及其 有着很大的差异。ＰＬｌ９—３泥页岩地层钻 处理剂抑制性评价方法的室内研究…． 屑的分散性明显强于ＪＺ２ ５—１泥页岩地层 石油钻探技术，２０００，２８（１）：３５－３６． 钻屑和Ｈ０ＬＥＰＬＵＧ钻屑。所以对于同一 【２】苏慧敏，王欣，覃和，等．某些标准中岩 钻井液体系选择不同区块岩屑所得的试验 心线性膨胀降低率测定方法存在问题 结果差异很大，这同时说明了采用统一的 的讨论【Ｃ］／／２００１年油田化学剂产品 ＨＯＬＥＰＬＵＧ页岩岩屑作为钻井液体系抑 检测技术研讨会论文集．２００１（９）：２８卜 科技资讯 期刊投稿要求及说明 稿件要求 １．稿件应具有科学性、先进性和实用性，论点明确、论据可靠、数据准确、逻辑严谨、文字通顺。 ２．计量单位以国家法定计量单位为准；统计学符号按国家标准 统计学名词及符号》的规定书写。 ３．所有文章标题字数在２０字以内。 ４．参考文献应引自正式出版物，在稿件的正文中依其出现的先后顺序用阿拉伯数字加方括号在段末 上角标出。 ５．参考文献按引用的先后顺序列于文末。 ６．正确使用标点符号，表格设计要合理，推荐使用三线表。 ７．图片要清晰，注明图号。 ‘ 投稿说明 １．稿件须以电子文档形式发送。如为打印稿，请附软盘，软盘采用Ｗｏｒｄ格式。请勿一稿多投。来稿 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