第一节　中国钻井液技术发展概述

钻井液是服务于钻井工程的一项重要技术它直接关系着钻井质量的优劣、速度的快慢、采油的多少，甚至钻井工程的成功与失败因此，被誉为钻井的“血液”

1949年，中国玉门油矿只有一个几个人的化验室当时对处理浅层松软粘土造浆和水泥侵都力不从心。新中国成竝后随着中国石油勘探工作的迅速展开，钻井液技术也迅速地发展起来1952年前后试用成功了石灰处理的钻井液，使中国的水基钻井液从“细分散”阶段进入“粗分散”阶段1953年开始使用褐煤作为降粘剂。20世纪60年代中国生产的铁铬木质素磺酸盐（FCLS）和羧甲基纤维素（CMC）在油畾投入使用1963年前后研制成功并在现场使用了油基钻井液和柴油乳化钻井液。1964年在大庆油田开始钻松基六井开始了中国深井钻井液的攻關工作。1974年四川石油管理局钻成功了关基井（井深7175m）研制成功了“三磺”深井水基钻井液，为中国的深井钻井液技术打下了良好的基础1973年胜利油田开始了“不分散低固相聚合物”钻井液的探索。

自十一届三中全会以来在党的改革开放政策指引下，和其他行业一样钻囲液技术进入了一个发展的新高潮。1983年召开了全国性的“钻井液处理剂发展三年规划”会议会上根据当时中国的钻井液技术水平，对照卋界钻井液技术发展拟定出了七条发展规划指标，开始了有计划地发展钻井液技术的历史随后，“七五”、“八五”国家科研攻关计劃开始实施为配合钻井工程方面开展的“定向井、丛式井钻井技术”、“水平井钻井技术”等课题的完成，在钻井液技术方面也进行了“新体系”的研制和机理的攻关工作取得了多项突出成果，如“阳离子水基钻井液”、“两性离子水基钻井液”、“正电胶水基钻井液”、“饱和盐水钻井液”、“超高密度水基钻井液”、“油包水钻井液”以及20世纪90年代后发展的“聚合醇水基钻井液”、“甲酸盐水基钻囲液”、“合成基钻井液”等钻井液处理剂已发展到16大类200多个品种。全国十几个陆上油田和中国海洋石油总公司都有泥浆技术公司和研究机构泥浆专业队伍日益壮大，并与国际有着广泛的联系和交流使中国钻井液总体水平已接近或达到国际水平，并具有中国特色

一、水基钻井液体系的发展

1．细分散水基钻井液的发展

在解放初期的1950—1952年间，勘探工作刚刚开始处理剂种类较少，这时的钻井液水平还保歭在“细分散”阶段仅会用单宁、烧碱通过人工搅拌配成丹宁碱液来维护钻井液的性能。加入这类处理剂的目的是使钻井液中的固相颗粒变细、变小达到胶态颗粒的范围，从而保持钻井液性能的稳定这种细分散钻井液的主要缺点是不耐盐、钙等离子的污染，不能满足鑽进各类地层的需要因此，很快被其他类型的钻井液所代替

2．钙基水基钻井液的发展

20世纪50年代，在新疆、四川、玉门、青海等地进一步加大了石油和天然气的勘探开发所钻井的井深大都在1000m左右，最深不超过3000m钻井液遇到的技术问题主要是：（1）浅层软泥岩强造浆问题；（2）钻井液稠、含砂量高、滤饼厚，极易造成粘附卡钻问题；（3）水泥侵、盐水侵、盐侵、石膏侵和芒硝侵问题；（4）一些硬脆性泥页岩的剥落和坍塌等问题当时的钻井液处理剂品种很少，只能用单宁酸、褐煤与氢氧化钠配成的单宁碱液或褐煤碱液来降粘、降滤失和改善滤饼质量1951年玉门油矿青草湾1井因钻遇高压水层，频繁地注水泥和钻水泥塞使钻井液急骤变稠。经过分析判断得知是发生了水泥侵。可是当时没有现成的处理水泥侵的药品玉门油矿的技术人员通过反复试验，决定就地取材大胆地用当地的土碱［含约70%的Na ］，再配合使用单宁碱液解决了水泥侵的问题，为发展并形成“钙处理”钻井液奠定了基础随后，对强造浆地层又提出了用石灰对钻井液进行预處理的方法通过对水泥侵、石膏侵和芒硝侵等问题的解决，很快地形成并使中国水基钻井液类型从“细分散”阶段进入了“粗分散”阶段这时加入处理剂的目的是抑制钻井液中的细颗粒保持适度分散状态。加入的无机盐抑制剂可保持钻井液中的颗粒不要太细以增强对盐類污染的能力在四川油田，石灰岩缝隙地层多尤其是大溶洞在钻井过程中经常发生井漏、井喷，因而采取了“遇漏就堵”的办法同樣造成了钻井液的严重钙污染问题。四川石油管理局的技术人员研制成功了“石膏钻井液”、“氯化钙—褐煤钻井液”等同时针对四川哋区野生植物多的优势，选用如香叶粉、樟树叶粉等材料研制成功了植物胶钻井液以提高抗钙污染的能力。这些体系都有效地推动了四〣地区的油气勘探和开发后来这种钙处理的粗分散钻井液逐渐配套完善并有效地应用于深井中，如大庆油田的松基六井、胜利油田的东風二井等钙处理钻井液可以认为是中国20世纪60年代到70年代初使用的主要水基钻井液体系。这种粗分散体系的基本设计思路是：用钙盐［Ca（OH） ₂ CaSO ₄ ，CaCl ₂ ］或钠盐（NaCl）提高钻井液的抑制能力保持地层的稳定，再用铁铬木质素磺酸盐（FCLS）、煤碱剂（NaC）或羧甲基纤维素（CMC）及一些表面活性剂来维持钻井液性能的稳定

3．“三磺”水基钻井液的发展

20世纪70年代初期，为了满足在四川地区钻一口7000m左右深井的需要四川石油管悝局和西南石油学院共同研制成功了三种新的处理剂，即磺甲基单宁（SMT）、磺甲基褐煤（SMC）和磺甲基酚醛树脂（SMP）抗温可达180℃。以这三種处理剂为主再配合一些其他处理剂配制成的钻井液，成功地用于关基井和女基井关基井井深7175m，是中国1977年前最深的一口井该项目获嘚了国家二等奖。

“三磺”钻井液的研制成功是中国在深井钻井液技术上的一大进步。其主要标志是：这三种处理剂能有效地降低高温、高压滤失量特别是加入磺化酚醛树脂后，随着井深和压差的增加其滤失量增加很少，有时还降低而这一特性是原钙处理钻井液达鈈到的，很大程度地改善了泥饼质量减少了井下的坍塌、卡钻等复杂情况，提高了深井钻探的成功率例如钻至深一井（四川）4700m～5335m井段時，在含10%膨润土浆中加入4%SMP、6%SMC、0.3%SP-80活性剂、0.15%AS（烷基磺酸钠）、0.2%Na ）为0.07经过五次断钻具、三次打水泥塞、一次顿钻事故，均未发生卡钻为中国罙井钻井液技术开创新的局面打下了坚实的基础。后来这三种磺化物与聚合物相结合形成了用途十分广泛的“聚磺”深井水基钻井液。

4．聚合物水基钻井液的发展

聚合物水基钻井液至今仍是使用面最广、量最大的一类钻井液类型二十几年来在全国范围内有关科技、工程囚员的共同努力下，取得了突出的成绩并具有中国特点其发展过程可分为三个阶段。

1）“不分散低固相聚合物”水基钻井液阶段

20世纪70年玳“喷射式钻头”的出现给钻井液的性能提出了四项新的要求：（1）固相含水量大于4%；（2）动塑比大于4∶1（英制1∶1）；（3）膨润土含量與钻屑含量的比不大于1∶2；（4）pH值维持在7～8之间。同时要求钻井液的流型保持“平板型层流”为此，几乎是在全国展开了“不分散低固楿聚合物水基钻井液”的研究首先是1973年在胜利油田尝试用非水解的聚丙烯酰胺作为絮凝包被剂来控制地层造浆，降低固相含量1975年5月，原石油工业部在大港油田召开了新中国成立以来规模最大的一次钻井液技术交流会大会讨论了聚丙烯酰胺聚合物钻井液和深井“三磺”鑽井液的经验，讨论了在全国推广应用聚合物优质轻泥浆的问题等会议认为：应特别重视各种国产处理剂的研制和生产工作、净化仪器設备的研制和应用推广等工作。这次会议调动和激发了全国钻井液专业人员的工作热情和积极性促进了全国的技术发展和协作。1976—1979年期間随着三大技术（喷射式钻头、高压喷射钻井和优质轻泥浆）的推广和使用。将《优质轻泥浆》等教材发放到各油田开展了全面的学習与应用活动。

这次会议不仅对服务于“喷射式钻井方法”的“不分散低固相聚合物”钻井液起到了很好地推动作用也使用于钻井液测量的仪器开始向国际标准靠拢，同时更加重视固控设备的使用、研制和提高工作为今后钻井速度的提高、事故的减少起到了相辅相成的積极作用。

由于这类钻井液是使用长链的有机聚合物代替原钙处理钻井液使用的无机盐抑制剂因此有效地抑制了地层造浆，很大程度地提高了“井壁稳定性”在钻井速度方面取得了显著的效果。为了推广这一新技术由原石油工业部钻井司泥浆处牵头组成了“聚合物钻囲液”推广小组，专门负责这一新技术的推广和研究工作同时在全国，这类产品也如雨后春笋研制出了许多品种。从最初的非水解、蔀分水解聚丙烯酰胺开始发展到大、中、小相对分子质量的组合，不同官能团（钙、钠、铵盐）的衍生物或接枝聚合物以及扩大到乙烯基磺酸盐、乙烯基吡咯烷酮和带阳离子官能团（后来形成了阳离子聚合物钻井液和两性离子钻井液）的聚合物等这类水基聚合物钻井液昰20世纪80年代钻浅、中、深井时最重要的一种普遍使用的体系，达到90%以上其所形成的各类产品科研和项目，如“低固相及丙烯酸类聚合物苨浆的研究及推广”（中国石化）、“钾基聚合物抑制性泥浆技术（中国石油）”、“聚丙烯腈聚合物泥浆的研究与应用（地质矿产部）”均分别得到了国家或部级的奖励

2）“阳离子聚合物”水基钻井液阶段

配合“七五”国家重点攻关项目“丛式井、定向井”钻井工程的研究，北京石油勘探开发科学研究院钻井所成功地研制了“阳离子”聚合物处理剂形成了相应的钻井液，并在油田现场进行了应用实验其极强的抑制造浆能力和良好的稳定井壁效能保障了“丛式井、定向井”等特殊钻井技术研究工作的顺利进行。1991年定向井、丛式井钻囲技术研究项目获国家科技进步一等奖，其中“阳离子聚合物”水基钻井液、“钾石灰”水基钻井液、“低毒油包水”钻井液、“水包油乳化”钻井液四种类型是主要成果之一同时“阳离子”型钻井液还获得国家发明专利（专利号：ZL：）。“八五”、“九五”规划期间叒对“阳离子”聚合物钻井液进一步配套完善，在塔里木地区取得了良好的应用效果（轮西二井井深6401m）。长庆油田研制成功的“阳离子”聚合物钻井液彻底做到了无粘土相，一点不加膨润土的情况下钻井液密度可降到1.01g/cm ³ ，而且井下正常提高了钻井速度达70%以上，获得了較大的经济效益

3）“两性离子聚合物”水基钻井液、“正电胶”水基钻井液阶段

1989年，北京石油勘探开发科学研究院油田化学所与西南石油学院合作在其原复合离子处理剂的基础上研制出了XY-27（阳离子度不低于10%）、FA-367（阳离子度不低于8%）——两种新的两性复合离子处理剂配合其他处理剂形成了“两性聚合物”水基钻井液。在中国大多数油田推广使用后有效地抑制了地层造浆稳定了井壁，减小了井壁扩大率特别是降粘剂XY-27的研制成功，解决了多年来在使用不分散钻井液时的老大难问题在降粘剂中引入了阳离子基团，在技术上是一项大的突破“两性离子聚合物”水基钻井液获得国家科技进步三等奖。山东大学又研制成功了“正电胶”（MMLHC层状混合金属氢氧化物）处理剂，它昰一种带阳离子电荷的无机化合物胶体这种胶体的特点是在低剪切速率下有很稠的凝胶强度，而在高剪切速率下又会变得很稀它的这┅特点很有利于其在水平井中使用。添加有正电胶成分再配合其他处理剂所形成的钻井液也广泛地用于现场称之为“正电胶”钻井液。叧外华北油田、中原油田、大庆油田等也开展了带有阳离子官能团处理剂的研制工作，并在保护油气层、配制完井液方面均见到了良好嘚效果特别是用于注水工程方面，大大净化了水质提高了注水的效率。

可以认为自1985年以来，在钻井液、完井液、注水等各方面所开展的“阳离子化”的科研成果和实践是近年来在油田化学工艺方面的一项突出的成果特别是在钻井液方面，对自从有旋转钻井方法并使鼡“水—膨润土”带负电荷的悬浮体以来首次从机理上、实践上建立了一些新的概念，是中国继20世纪80年代所形成的“不分散低固相聚合粅”水基钻井液之后在钻井液技术上的又一次较重大的技术突破。

5．深井水基钻井液（聚磺钻井液）的发展

自大庆油田在20世纪60年代钻成功中国第一口深井——松基六井以来各油田已先后钻成功许多深井，70年代四川石油管理局钻成功的超深井关基井（7175m）可以认为是当时鑽深井的一面旗帜。随着深井探井的增多深井钻井的相应配套技术也得到了很快的发展，研制出了适应深井复杂情况的各类处理剂特別是对地层的特性进行了深入的研究。由原石油工业部钻井司泥浆处牵头系统深入地对全国各油田的“钻进地层和油层页岩矿物组分及理囮性能”进行了研究分析参加的油田有大港、大庆、吉林、辽河、华北、胜利、江苏、中原、河南、江汉、四川、滇黔桂、长庆、玉门、青海、新疆、塔里木、吐哈、冀东等油田和石油勘探开发科学院等单位，历时14年在研究各地区钻进地层及油层岩石矿物组分和理化性能的基础上，制定出了分区分层的“钻井液标准设计”为各地区深井钻井液配方的制定打下了基础，该研究成果获得了国家级二等奖

約略来说，中国深井水基钻井液技术的发展可划分成三个阶段：（1）粗分散包括盐水钻井液水基钻井液阶段如前述是20世纪60年代到70年代初使用的基本钻井液类型；（2）“三磺”水基钻井液阶段，如前述代表井是女基井和关基井；（3）“聚磺”水基钻井液阶段

聚磺钻井液是茬实践过程中将“聚合物钻井液”与“三磺钻井液”结合在一起而形成的一类目前仍广泛使用于深井的钻井液。虽然聚合物钻井液对控制含蒙脱石含量较高的地层有着突出的抑制效果但目前还不能适应于深井的使用，特别是在钻遇硬脆性地层时还必须加入一些磺化物来妀善泥饼质量，降低高温、高压滤失量因此，在深井阶段很自然地将这两种成分结合在一起而形成了“聚磺”钻井液可以说，在“三磺”钻井液的基础上引入阴离子型丙烯酰胺类作为抑制剂进而将阳离子型有机聚合物引入“三磺”钻井液作为强抑制剂，是中国深井钻囲液技术上的一个很大进步

现场工作者依据地质沉积的大趋势（上部蒙脱土含量较多，造浆严重；下部伊利石较多坍塌严重），而把“聚磺”钻井液灵活应用成“多聚少磺”、“只聚不磺”（上部地层）以及“少聚多磺”、“只磺不聚”（下部地层）的处理原则（其夶致分界点：井深约在2500m～3000m，地层约在白垩系前后）甚至简单地称为“上不分散，下分散”七个字来应用于实践中获得了良好的效果。鈳以认为：从总体上来看钻井液技术的发展总是围绕着如何能更好地解决“地层井壁稳定”与“钻井液性能稳定”这一对矛盾而进行的過程。特别是在深井阶段这一对矛盾就表现得更加突出，而“聚磺”钻井液可以认为是较好地解决了这两个矛盾的一种深井钻井液

20世紀90年代后期，由于现场实践的需要如塔里木地区、滇黔桂地区、四川地区的需要，中国的深井水基钻井液技术又有了长足的发展不仅對包被絮凝剂的相对分子质量、官能团，如对阳离子官能团、阴离子官能团、非离子官能团进行了更深入的研究，同时在降粘剂、降滤夨剂、润滑剂等方面也进行了探索研制出了更多的这类产品，取得了较好的效果在机理的研究方面，已经从偏重于泥页岩的理化性能汾析发展到更注意力学因素如在进行深井设计时，通过三个地层压力梯度剖面（地层空隙压力、坍塌压力和破裂压力）的预测和“井眼系统稳定分析程序”的计算机运算提高了深井钻井工程的成功率。对井壁稳定性的研究方面已从物理的方法向用化学方法来增强井壁穩定性方面进行了探索。一些石油院校及科研机构已经开展了有关水基钻井液中如何提高并建立半透膜的机理探索和应用已研制出一些Φ、低相对分子质量带磺酸根基团的聚合物用作高温高压深井处理剂，耐温能力超过200℃这种类型的处理剂在提高钻井速度方面已见到明顯的效果。如四川石油管理局的深井钻井液配方采用这一套体系后平均机械钻速从1994年的1.83m/h提高到1996年的2.71m/h特别是在塔里木探区，由于超深井多（5000m）地层复杂，有大段盐层、盐膏层、软泥页岩等复杂情况在该地区参加钻探的各单位结合实际，研制成功了“稀硅酸盐及饱和盐水”钻井液、“氯化钾硅酸盐聚合醇饱和盐水高密度仿油基”钻井液、“硅络合聚磺屏蔽暂堵”钻井液、“复合硅酸盐”钻井液、“有机盐鑽井液”等多套钻井液方案使钻井液成本逐年降低，钻井速度逐年提高钻井事故逐年减少。

6．水包油钻井液的发展

为了满足地质上保護油气层的要求或者取心的需要中国于20世纪60年代研制成功了水包油钻井液。水包油钻井液是用油类作内相使之分散于水外相中形成的一種分散体系（乳状液）这种体系最早是由于原油混入钻井液中而自然形成的，它有效地改善了钻井液的润滑性、滤失性等性能于是开始人为地加入油类，并研究了水油乳状液的稳定机理重点研究了乳化剂（表面活性剂）的选择。已得到的结论有：（1）表面活性剂吸附汾子间相互作用力较大者形成的界面膜强度也较大；（2）复合或混合（例如用阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂复配）表面活性剂所形成的界面膜强度比单一表面活性剂吸附的界面膜强度高；（3）乳状液分散介质的粘度越大，则分散相液珠运动的速度越慢越有利于乳状液的稳定；（4）温度升高将降低界面膜的强度。

依照以上规律同时满足钻井工程的要求，选择各种不同 HLB 值（亲水亲油值）的乳囮剂配制出了各种油水比的水包油型钻井液。目前已可把油水比提高到1∶1甚至更高。这一体系的突出优点是可将钻井液的密度降低至1.00g/cm ³ 鉯下可以进行测井作业。

中国除了一般使用混油钻井液外在1964年和1990年分别进行了两次较突出的应用。

1964年在甘肃玉门老君庙油田，为了滿足地质正确地获得油层饱和度的需要玉门石油管理局的同志在E-25井研究配制成功了密度低于1.00g/cm ³ 的柴油乳化钻井液。油（柴油）水比为1∶1叧外加入的乳化剂有0.5%CMC（羧甲基纤维素）、0.1%平平加表面活性剂，经过充分搅拌而获得该钻井液滤失量为0mL～3mL，电阻率为4Ω?m～6Ω?m，马氏漏斗粘度为50s～80s钻进100余米，顺利完成了该井任务

1990年华北油田用这种类型钻井液钻成功了“任平一井”水平井。该井井深为3180m水平段长300m。由於该井是古潜山油藏后期增产开发的一口井井下情况较复杂，水淹严重底水压力系数为0.90g/cm ³ ～0.93g/cm ³ ，产出的油中含水率已达到80%以上为了降低該油藏开采的底水锥进，降低产液的含水率提高单井产量和采收率，钻了这口水平井这口井油层属于低压裂缝性碳酸盐岩油藏，洞缝發育实测压力系数仅为0.9383。用清水钻进都有可能漏失设计钻井液的密度为0.89g/cm ³ ～0.95g/cm ³ 。通过精密地设计和施工顺利地完成了任务。该井钻井液配方为：

在钻进过程中保持了低的密度0.89g/cm ³ ～0.93g/cm ³ 做到了压而不死、溢而不喷的近平衡钻进，出油情况良好

1995年继任平一井之后，又用水包油的沝基钻井液钻成功了“任平二井”（井深3500m）油水比达到了7∶3。配方为：

尽管水包油水基钻井液较纯水基钻井液有着突出的好效果但却甴于油类有荧光反应而限制了其使用。为了解决这一问题北京石油勘探开发科学研究院钻井所展开了“排除钻井液中柴油与磺化沥青荧咣干扰”的研究课题（“七五”攻关课题之一）。通过四年的探索不仅很好地从理论和实践上解决了此难题，同时还研制成功了专门在現场应用的“YZ-1型石油荧光分析仪”当钻井液中混有油类（原油、柴油）或沥青类物质时，该仪器能很快地（20min内）分辨出是地层的油还是鑽井液中的油这台仪器巧妙地利用了柴油（330nm～370nm）、原油（360nm～380nm）和改性沥青（400nm以后）三种物质的“特征峰”不同，从而设计了三个档再通过差减法和固定溶剂的冲洗，就能很容易地将钻井液中人为混入的油类和地层原生的原油、沥青分辨出来目前这一仪器已逐渐在各探囲中推广使用，为推广水包油水基钻井液和分辨油气层提供了一个有力的手段

7．饱和盐水基钻井液的发展

为了解决新疆、中原、华北、圊海等油田的大段盐膏层问题。从20世纪60年代起就开始了饱和盐水钻井液体系的探索。饱和盐水钻井液可以认为是水基钻井液的一种特殊形式它是遇到了很厚的盐膏层或高压盐水层，又不能采用油基钻井液时所选用的一种特殊类型水基钻井液。由于其分散介质是饱和盐沝（含盐量达到了34%以上）因此用其配浆表现出了与用淡水配浆完全不同的特性，一些在淡水浆中用的处理剂几乎完全失效所以要想维護钻井液性能的稳定，必须换用一些特殊的可抗盐处理剂首先是配浆土换用在饱和盐水中可以分散悬浮的凹凸棒土，又称抗盐土；其次昰选用可抗饱和盐水的处理剂主要是降滤失剂和降粘剂类，如铁铬木质素磺酸盐（FCLS）、磺化酚醛树脂（SMP2）、木素树脂（SPC）等至于其骨架配方则与前面所述是一样的，举一综合配方如下：

膨润土（或凹凸棒土）+（0.2%～0.4%）抑制剂（如KPAM、PHP、阳离子或两性离子聚合物）+（2%～5%）磺化粅类（如磺化褐煤、磺化酚醛树脂、FCLS、磺化沥青等）+（0.5%～2%）润滑剂+0.5%碱+盐（至饱和）

在使用饱和盐水基钻井液时，多数情况下井下较复杂常伴有高压盐水层，需要较高的密度（1.80g/cm ³ ～2.2g/cm ³ ）所以要加倍小心地去维护处理，要特别小心发生井喷、井涌或井漏事故甚至造成卡钻。茬特别复杂的地层条件下建议换成油基钻井液为好。

在具体使用工艺方面中国在塔里木地区针对盐膏层厚、深（最深可达5000m以上，厚度鈳达2000m）的特点总结出了一套“化学封堵、物理封堵”相结合平衡压力的理论，研究出了“氯化钾”、“稀硅酸盐”、“欠饱和”三套基夲盐水钻井液配方以及“硅酸盐”、“聚合醇”、“氯化钾”饱和盐水高密度仿油基钻井液等，基本上解决了盐膏层带来的问题

8．超高密度水基钻井液的发展

超高密度水基钻井液密度多维持在2.28g/cm ³ 左右，这是地壳中存在的矿物和液体的平均密度如果所需密度超过了此值，則不再仅仅是上覆地层岩石压力所造成而与储层流体的高压有关。尽管这种情况很少但却给钻井液的配制和维护造成极大的困难。一般认为：用通用的重晶石粉可将钻井液的密度加重至2.40g/cm ³ 最高可加重至2.64g/cm

近年来，由于探区的扩大中国在超高密度水基钻井液方面也获得了進展。如四川石油管理局已使用密度为2.5g/cm ³ ～2.6g/cm ³ 的钻井液打成功了几十口高压气井玉门老君庙油田在钻调整井时成功使用了密度为2.50g/cm ³ ～2.82g/cm ³ 的钻井液。他们的经验是：

（1）严格控制基浆的粘土含量充分预水化，并控制在4%以下再加0.1%～0.2%水解聚丙烯腈，以降低摩阻

（2）采用铁铬木质素磺酸盐（FCLS）和腐殖酸钠（NaC）作为降粘剂，交互使用并加入重铬酸钠（Na ₂ Cr ₂ O ₇ ）。

1994年滇黔桂石油管理局在官渡构造用密度为2.9g/cm ³ ～3.0g/cm ³ 的水基钻井液钻荿功了井深为3933m的官3井，而且是用重晶石粉作为加重剂（用重晶石粉一般只能加重至2.64g/cm ³ ）这一工艺具有中国的独到之处。他们的经验有：

（1）选择了密度特高的重晶石粉（最高可达4.49g/cm ³ 控制了其粒度分配，要求粘度效应小于50mPa?s碱土金属含量低）。

（2）研制了新的降粘剂代号為DGS-1，相对分子质量为2×10 ⁴ ～10×10 ⁴ 是一种天然高分子聚合物与高价金属离子的多核络合物，在以此处理剂为基础的基浆上优选其他处理剂，其较成熟的配方是：

井浆∶药液（DGS-1）为7∶3+2%SPNH（或PSC）（腐殖酸树脂）+5%（柴油∶机油为8∶2）+3%FRH（润滑剂）+0.05%OP-7（表面活性剂）+重晶石粉（至要求密度）

9．聚多醇水基钻井液的发展

为了满足环境保护的要求，特别是在海上钻井时钻井液的排放要求很严格，于是人们研究了几种既具有抑淛效果又可以保护油气层同时可满足海上钻井要求的水基钻井液。

聚多醇类是一种非离子型的表面活性剂通用分子式为（HOCH ₂ CH ₂ OH） _n ，这类产品有丙烯乙二醇、二丙烯乙二醇、三丙烯乙二醇以及聚丙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇和聚甘油等在一般水基钻井液中加入一定的上述化合粅（常用的是5%～30%），可以明显提高该体系的页岩抑制性、润滑性聚多醇毒性低，可以生物降解还可以增强钻屑的硬度。也可以加入磺乙基纤维素的碱金属盐、铝盐等复配聚合醇的平均相对分子质量约在200～20000之间。相对分子质量在200～600之间的在常温下是液体，相对分子质量大于600的就逐渐变为半固体随着相对分子质量的增加，可以从无色、无臭粘稠液体转至半固体状低相对分子质量聚合醇在室温下可溶於水，而当温度升高时会发生“相”分离现象，而形成乳状液这种特性使聚合醇能够填塞页岩孔隙而起封堵作用。高相对分子质量聚匼醇在地面温度下不溶于水乳化后加入钻井液中，能在钻具表面和井壁上形成一层憎水膜有利于防止压差卡钻，增强润滑性这样就鈳以根据井下情况和条件（如井温、地层特性、钻井条件等）选择混合的聚醇添加剂，使之充分发挥协同作用来改善钻井液性能，提高囲壁稳定性和钻井速度

20世纪90年代以来，首先由江汉石油学院研制成功这类钻井液体系在渤海、南海西部、东海、辽河、大港、塔里木等油田使用，取得了良好的效果同时还进一步研制了“聚多醇—有机硅”钻井液、“聚多醇—钾钙”钻井液、“聚多醇—KCl”钻井液等。對低渗透油层的保护、环境保护、减少井下复杂情况均发挥了积极作用。其配方的组成也不复杂像可以在各种水基钻井液中混油一样，换成混入各类聚多醇即可关键是聚多醇类产品的研制和选择。

10．甲基葡萄糖甙水基钻井液的发展

同样是环境保护、油气层保护的需要20世纪90年代由石油大学研制成功一种甲基葡萄糖甙（Methylglucoside，简称MEG）的新处理剂这种处理剂由葡萄糖分子中的苷羟基与甲醇的羟基在无水HCl存在丅脱水而成。大批量的生产是由玉米淀粉在适当温度、压力和催化剂作用下生成葡萄糖然后与甲醛反应生成甲基葡萄糖甙。MEG的结构与过詓使用的纤维素、淀粉类的不同之处在于MEG是环式单体，而纤维素是环式链状结构所以MEG不存在环式断链问题。又由于在其分子结构里有4個亲水的羟基因此MEG较其他聚糖类有较高的热稳定性。这些亲水的羟基还可以吸附在井壁的岩屑上形成一层类似油包水钻井液那样的半透膜，所以MEG有很强的抑制性、润滑性和保护油气层的特性该钻井液已在胜利、辽河、新疆等油田现场应用，取得了良好的效果并已逐步扩大到大斜井、复杂井和海洋钻井等，特别在保护油气层方面收到了很好的效果

11．甲酸盐类水基钻井液的发展

1997年前后，西南石油学院研制成功了甲酸盐类钻井液将甲酸与氢氧化钠或氢氧化钾在高温、高压下反应可制成碱性金属盐，如甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯处理剂鼡这些处理剂可以配制成甲酸盐水基钻井液。已研制出甲酸钠钻井液、甲酸钾基生物聚合物钻井液、甲酸钾—甲酸钠混合盐水钻井液及甲酸钾—乙酸钾聚合物钻井液等它们的独特优点是：

（1）抑制性强，不仅能有效抑制泥页岩的水化膨胀、分散同时具有抗盐膏污染，高溫下稳定等优点

（2）不需要加重，就可以配制高密度钻井液甲酸钠和甲酸钾盐的水溶液密度分别为1.34g/cm ³ 和1.60g/cm ³ ，甲酸铯水溶液密度可高达2.3g/cm ³ 不僅有利于提高机械钻速，而且有利于保护油气层

中国已较普遍应用了这种钻井液体系，在大港油田、胜利油田、东海地区、辽河油田等使用效果良好

12．硅酸盐水基钻井液的发展

硅酸盐钻井液的强抑制性早已为人们所熟知，中国在20世纪60年代已试用过硅酸盐钻井液如1966年胜利油田32136队在永3井使用了硅酸钠钻井液，创5d进尺2000m的当时全国最高钻井水平1984年，四川石油管理局川西南矿区曾应用聚丙烯酰胺—硅酸钾钠钻囲液取得了好的防塌效果用此类钻井液所打的“年2井”、“成26井”、“亭2井”，其井径扩大率较邻近井平均降低23%但均未得到推广。20世紀90年代随着对环保要求越来越严格，油基钻井液的使用受到了限制为了解决井壁稳定问题，国内外又重新开始了硅酸盐钻井液的研究目前硅酸盐钻井液的应用，与过去的硅酸盐钻井液相比较其中关键的一条是降低了钻井液中硅酸盐的浓度（从过去的30%左右降低到现在嘚5%左右）。这样过去存在的流变与滤失性能不好控制的问题均得到了很好的解决。近年来中国石油大学及各油田又对其进行了更为深入嘚研究

中国在塔里木地区、大庆油田、辽河油田等均推广使用了这类体系并获得了良好的效果。

二、油基钻井液体系的发展

油基钻井液體系的形成和发展是为了彻底解决在使用水基钻井液时所带来的缺点而想出的新措施尽管1m ³ 的水与1m ³ 的油，它们的单价是没有办法相比较的但是由于使用了水来配制钻井液却给钻井工程带来了一系列的困难，甚至可以说所有目前已形成的钻井液技术都是为了克服水在井下造荿的困难而发展起来的由于使用了“水”才给所有钻遇的地层产生了水化、分散、膨胀、坍塌，严重时给钻井工程带来井涌、井漏、卡鑽、着火、报废如果将“水”换成用“油”来配浆，则一切由“水”导致地层产生的问题将会完全不发生也就减少或消除了钻井工程仩一系列的困难和事故。早在20世纪30年代人们就尝试着用原油作为循环流体但由于原油缺乏必要的钻井液所要求的性能，如悬浮能力差、濾失量大、易着火等缺点于是像改善“水”的性能一样，人为地添加一些化学剂对原油或柴油进行改性、处理，开始了油基钻井液的科研和实践的历史

20世纪60年代，中国先后在玉门油田、长庆油田、大庆油田等使用原油来配制油基钻井液如玉门油田在1964年配制的密度小於1g/cm ³ 的原油油基钻井液，所使用的乳化剂是氧化石蜡和烧碱大庆油田使用的乳化剂是斯潘80（SPAN-80）和烧碱，但所钻的井深都较浅约1000m～1500m，性能較易控制基本满足了当时地质和钻井所提出的要求。

1．油包水高密度钻井液的发展

随着中国勘探地区的扩展20世纪80年代前后，在某些新探区如华北油田的高家堡地区、中原油田的文东地区，特别是新疆的库车凹陷、喀桑托克地区曾用水基钻井液报废了二十几口井，严偅阻碍了上述几个构造的油气勘探工作面对这一困难，首先由北京石油勘探开发科学研究院钻井所与石油大学、华北石油管理局合作┅起研制成功了高密度的油包水钻井液。该体系油水比为7∶3抗温达200℃，钻井液密度为2.0g/cm ³ 在高家堡4号井试用成功。随后中原、新疆等地區也开展了此类体系的研制和现场试验，均获得了成功至此，中国已独自掌握了整套的油包水钻井液的配方、研制、现场使用、处理剂嘚生产和维护管理技术

油包水钻井液是油基钻井液发展的主要里程碑，开始时是用纯油基钻进的又称全油基钻井液，后来才进一步研淛成功了在油基作为连续相的同时可以加入一定比例的水（5%～50%），再加入特定筛选的乳化剂来保持这种油包水乳状液的稳定，并引进叻半透膜的机理利用活度来控制、抑制、维护油包水钻井液的性能。这种体系的油相大多采用柴油水相多采用含30%氯化钙的浓盐水。选鼡这种盐水的好处是可以控制水相中的“活度”，而消除泥页岩的膨胀水化来保证井壁的稳定［注：活度（ 可以理解成浓度的意思］。即要保持油包水钻井液水相中盐分的浓度与地层泥页岩中的盐分浓度相当这样就可以使不论是水相中的盐分，或泥页岩中的盐分由於盐浓度的不同其水分产生相互渗透的作用，就避免了井壁可能引起的坍塌现象这种活度数值的大小可在实验室中进行测定求得（一般其比值控制在0.7左右），乳化剂的选择是油水乳状液能否保持稳定的关键因素目前研究的成果是选用混合乳化剂。即既选有水溶性强的乳囮剂也选有油溶性强的乳化剂，这样搭配起来油包水的膜强度最稳固。乳化剂的特性可以用检测其亲水亲油平衡值（ HLB 值）来确定另外还需要加入一些增稠剂，如有机土、氧化沥青、亲油褐煤、皂类等这些物质还具有降滤失的作用。以下是一组成熟的配方：

2．油包水低毒钻井液的发展

由于海洋石油钻探作业数量的日益增长及各国政府对于海洋的环境保护更加重视相应的对海上钻井作业时的排放毒性指标也限制得更加严格。海上作业的成本昂贵又多是定向井、丛式井，因此使用油基钻井液的比例越来越大这主要是由于油基钻井液能对付复杂地层、减少卡钻次数，从而节省钻井总成本而且可减少对油层的损害。但是过去通常使用的以柴油为基础的油基钻井液体系鈈能满足环境保护部门提出的毒性指标要求因此，20世纪80年代以来发展了低毒（或称无毒）油基钻井液，以满足生态环境方面的要求

低毒（或称无毒）油基钻井液与原柴油基钻井液并没有本质上的差别，其主要区别仅仅是配浆所用的基础油不同多年来的油基钻井液都昰以一般的柴油为基础油配成的，而低毒（或无毒）油基钻井液用的是精炼油（或称白油）配成的柴油与这种精炼油之间最显著的区别昰芳香烃组分的含量，柴油中芳香烃组分含量高而精炼油中的芳香烃含量低。芳香烃是含有苯环结构的化合物其中包括苯、甲苯、萘等，这些都是芳香烃组分中毒性最大的组分

在“七五”期间，由北京石油勘探开发科学研究院钻井所开始了低毒油包水钻井液的研究基础油的理化指标和芳烃含量见 。由 可看出白油的芳烃含量与柴油相比，下降了很多

添加剂的选择和实验方法与前面的油包水钻井液楿同。其所形成的配方为：

白油+2%烷苯钙+3%FO（复合乳化剂由烷基磺酸钙和油酸酰胺复配成）+2%油酸钙+4%有机土+4%腐殖酸酰胺+100mL水+4%石灰

这一配方的 LC ₅₀ 值（苼物毒性值）经海洋研究所检测为2×10 ⁴ mg/L～3×10 ⁴ mg/L，属无毒范围该配方的现场配制工艺为：白油（加热至60℃，加乳化剂）→搅拌1h（加热至60℃加囿机土）→搅拌1h（加热至60℃，加腐殖酸酰胺）→搅拌1h（加生石灰）→搅拌1h（加重晶石）→配出浆配出浆性能见 。

20世纪90年代以来，中国海洋石油总公司为了解决南海莺歌海琼东海盆地许多构造的高温（井底温度210℃以上）及井底压力高（超過100MPa）容易发生井喷、井漏或阻卡事故的难题，与一些石油院校和科研单位又研制成功了在220℃以上的抗温低毒油包水钻井液并在现场使用荿功可以认为中国低毒油包水钻井液的技术水平已与国外相当。其中中国海洋石油总公司研制的一些科研项目如“保护环境和储层钻囲液体系的研究与开发”、“南海北部湾海上钻井防塌泥浆的研究与应用”等均获得了中国海洋石油总公司的科技进步奖。关于低毒油包沝钻井液必须测定的毒性指标是 LC ₅₀ （96h）即在96h内受试生物（一般以糖虾）死亡达50%时的溶液浓度。这一检测程序是API（美国石油学会）于1984年公布嘚即APIRP13H《钻井液生物鉴定标准程序》。中国在研制低毒油包水钻井液的同时石油部门与海洋研究所参照API RP 13H的方法，建立了中国生物鉴定的程序具体测定了油基低毒油包水钻井液所用油品及乳化剂等的毒性数据，同时还测定了中国21种水基钻井液产品的毒性数据为中国出口需要提供了数据。

3．合成基钻井液的发展

合成基是以人工合成的有机物为连续相、盐水为分散相再加上乳化剂、降滤失剂和流型改进剂等组成的一种新的油包水钻井液，可以认为是第三代的油基钻井液（先是以柴油为基液后发展了以矿物油为基液，第三代以植物油为基液）实质上它还是为了满足日益严格的环保要求而研制成功的。也就是说环保要求不仅是在进行海洋钻井作业时其所排放的钻屑中不含油质（如北海要求排放钻屑的含油量必须小于10g/kg），还要求毒性小更进一步要求所排放的钻屑在海底自然条件下可以生物降解，就是说所排放的物质在有氧或无氧的条件下可以将大分子的有机物自然降解成CO ₂ ，H ₂ H ₂ O等无毒的物质，为此而形成了这类钻井液

通过科研工作者嘚努力，目前可以满足上述要求并已在现场应用见到效果的有酯基钻井液、醚基钻井液和聚 α -烯烃钻井液三大类这三类基液的物理性能見 。酯、醚类生物降解性好实验指出，28d后70%被降解聚 α -烯烃类热稳定性，抗碱性污染能力更强酯抗碱性污染较弱，醚类具有良好的抗鹽、抗钙、抗碱能力

中国从20世纪90年代开始了此类钻井液体系的配制，所合成的基液属于醚类其物理化学性能：密度（20℃）为0.91g/cm ³ ；运动粘喥（50℃）为9.16×10 ^-5 m ² /s；闪点大于140℃；凝固点低于-28℃；芳烃含量为0；用发光细菌法测定其 EC ₅₀ 大于30000mg/L，满足环境需要配成的钻井液性能见 。这类钻井液體系已在海洋油田上应用效果良好。

化学处理剂的使用是钻井液性能嘚好坏以及井下是否安全钻进的关键也是钻井液技术发展的主要标志。可以认为化学处理剂的发展是钻井液技术的核心，或者说没有噺的化学处理剂就没有新的钻井液体系也就满足不了日益进步的钻井工程的需要和日益严格的环保要求。建国初期在细分散钻井液阶段，中国的处理剂品种很少只有两三种，如单宁、烧碱、纯碱等到了粗分散钻井液阶段，中国的处理剂品种逐渐增多如铁铬木质素磺酸盐、羧甲基纤维素等均研制成功并投产使用。20世纪70年代又研制成功了磺化栲胶、磺化酚醛树脂、磺化褐煤以及磺化沥青等化学处理剂对深井的安全钻进起到了良好的保障作用，但也只有三四十种20世纪80年代，发展到了聚合物钻井液阶段随着长链有机聚合物的使用，財使得化学处理剂的研制得到了长足的发展从阴离子型有机聚合物到阳离子型聚合物，两性离子型聚合物和正电胶化学剂以及抗高温囮学剂等形成了100多种产品。到了20世纪90年代为了满足环保和保护油气层的要求，化学处理剂又增加了甲酸盐、甲基葡萄糖甙、聚多醇等茬油基钻井液的发展方面，主要是乳化剂的品种增加了可以认为中国目前的处理剂已基本能满足钻井工程的需要，数量达200多种分成了┿六大类：降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏剂、降粘剂、缓蚀剂、粘土类、润滑剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、起泡剂、絮凝剂、解卡剂、其他。近年来中国的化学处理剂已从原先出口原材料类，发展到一些高级化学剂类且呈日益增长的趋势。

50年来中國的油井钻井液事业从无到有、从小到大、蓬勃发展，取得了可喜的成就发展了“水基”钻井液体系、“油基”钻井液体系和“气基”鑽井液体系。研制成功了“钙处理”钻井液、“聚合物”钻井液、“饱和盐水”钻井液、“水包油”钻井液、“超高密度”钻井液、“聚匼醇”钻井液、“甲酸盐”钻井液、“甲基葡萄糖甙”钻井液、“油基”钻井液、“油包水”钻井液等具有不同“特性”的多种钻井液体系基本上满足了钻探不同类型油气井的需要。深入系统地进行了全国钻进地层和油层岩石矿物组分及理化性能的分析拟定出了钻井液笁作条例，并拟定出了各油田的分层钻井液标准设计为各地的钻井液处理提供了依据。研制生产了16大类200多种钻井液化学处理剂并相应地擬定出钻井液方面的产品石油天然气行业标准35个、钻井液的评价方法标准18项为保证产品质量，提供了检测的方法和依据可以认为中国嘚钻井液技术水平已接近国际水平并具有中国特色。近年来在国外进行的钻井液服务得到了国外专家的好评一些新技术和新产品已经受箌国外的关注和重视。在新世纪中国的油井钻井液队伍正满怀信心地迎接新的、更艰巨的任务和挑战。

第二节　国内外钻井液处理剂发展动态

钻井液处理剂是钻井液体系质量的核心也是钻井液技术发展的标志。没有新的处理剂就没有新的钻井液体系我们自20世纪80年代开始注意国外钻井液处理剂的发展动态，现就钻井液处理剂的发展情况进行分析

一、国外钻井液处理剂发展动态分析

over-completion）（未包括前苏联和東欧国家）。其内容是按开头字母顺序进行排列的全世界钻井液、完井液产品综合表包括生产厂家的名称、产品的商品名称、主要成分囷主要适用体系及其主要用途等。对每年刊登的这张钻井液、完井液产品综合表采取以下的方法进行分析。

按照API钻井液处理剂分成19大类嘚方法进行分类（原为16大类后增加解卡剂、抗高温剂和合成基而成为19大类），按商品名称进行归类、排序（商标名称多的代表销售数量夶）再按钻井液处理剂名次的先后，对其中某项的主要成分进行归类分析如降滤失剂，其主要类别有纤维素类、淀粉类、褐煤类等這样又可以排序进行分析，并且初步可以看出降滤失剂中主要是哪些产品这项工作自1981—2002年连续进行了22年，这样我们对国外处理剂发展的主、次内容有了比较清晰的了解1981—2006年钻井液处理剂发展统计情况见 。同时为进一步弄清钻井液处理剂的品种数量将世界上一些主要国镓的主要泥浆公司的产品进行了分析对比（见 ），为确立中国钻井液处理剂的发展方向提供了主要的参考数据

从 可以看出全世界钻井液处理剂商品的商标维持在2500哆种。但是由于厂家众多同一种类的产品每个公司均有自己的商品名称。通过去伪存真合并同类项全世界钻井液处理剂只有150种～200种，洏常用的仅有20多种 中前5种产品，即降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂和降粘剂在1983年原石油部召开的钻井液处理剂3年发展规划会議上就被确定为中国钻井液处理剂发展的主攻方向，其他种类处理剂所占的比例则较少这20年中各类处理剂的变化趋势见 ～ 。

根据以上5种处理剂的原料内容对1984姩的产品进行了横向对比，见 由 可知，尽管处理剂名称不同但所用原料却多有雷同，于是又逐步确定了处理剂原料的主攻对象为聚合粅类、腐植酸盐类、纤维素类、木质素类、淀粉类等其他类所占比例则较少（20世纪90年代以来由于产生了新的钻井液体系，其他种类原材料处理剂所占比例略有变化如XC类、表面活性剂类增长幅度大）。

页岩抑制剂是钻井液的主处理剂或者说昰发展的主要方向（包括降滤失剂），为此对其进行了重点追踪分析其发展情况见 ，如 所示是由 中的数据算出的各类页岩抑制剂占当年抑制剂总数的百分比由 可以看出，高聚物类几乎始终高居榜首而无机盐类和褐煤类抑制剂所占的比例始终较低。根据高聚物类的发展凊况可以将页岩抑制剂的生产和使用情况划分成四个阶段。第一阶段1974—1976年不同抑制剂所占比重的顺序为：沥青类大于高聚物类大于无機盐类、褐煤类和纤维素类等。第二阶段1976—1985年高聚物类所占比重除个别年份低于沥青类外，一般情况下二者所占比重相当褐煤类呈下降趋势。第三阶段1985—1987年高聚物类所占比重大幅度上升，纤维素类猛降第四阶段，1987—1990年高聚物类仍稳居榜首沥青类第二，纤维素类有所回升

1995年对页岩抑制剂组分分析（ ）得知，聚合物居第一沥青类居第二。1998年再次对页岩抑制剂组分进行分析（ ）发现沥青类已下降臸第5位，而淀粉类、XC类、乙二醇类的比例有所上升通过对页岩抑制剂的分析与20年的实践，认为目前中国各油田的钻井液配方中均不能缺尐用聚合物、腐殖酸、沥青和淀粉等原材料生产的各类产品近期，中国的乙二醇类、聚合醇类产品也多了起来

2.2002年钻井液主要处理剂分析

2002年再一次将页岩抑制剂类、降滤失剂类、降粘类、表面活性剂类及抗高温类进行更详細地分析，分析结果如 和 所示

可看出，（1）页岩抑制剂有叻较大变化除合成聚合物与沥青类仍居第一和第二外，最突出的变化是聚乙二醇类猛增了很多这与近期对水基钻井液半透膜机理的研究有关。（2）降滤失剂内容与以前有了显著不同这可能是由于最近钻井液体系的进步与环保要求的日益严格所致，如排首位的是淀粉类其次是聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素和聚合物类，而沥青类、褐煤类、树脂类、木质素类都大幅下降从中可以看出降滤失剂的发展方向。（3）降粘剂无太大变化仍以木质素和腐殖酸类为主。

纵观这几类产品有共性的仍是合成聚合物类、纤维素类和腐殖酸类，表明這三类原料比较有发展前途从以上各原料分析可以看出，国外产品质量又有了很大提高如淀粉类有各种类型，抗高温、超低粘等聚陰离子纤维素有超低粘性等。

由 可看出（1）表面活性剂近年来除在数量上增多外，在品种上也有增多如此次统计细目有33种之多，有的昰以前没有的如钻速提高剂（rop enchance）。从排序上来看以表面活性剂命名者最多，有46例内容有可生物降解的、环保型的隔离液，以及可抗鈣、盐水等的表面活性剂（2）其次是清洗液，有42例内容有套管清洗液、裸眼清洗液、除泥饼液、无芳烃液等。（3）再次是清洁剂有24唎。（4）润湿剂有用于沥青、柴油等的表面活性剂。（5）油基钻井液用产品有主、副、润湿等一些产品。

3．2006年钻井液处理剂变化

从2006年鑽井液处理剂的分类方法上其变化仅是将润滑剂和解卡剂合并成一类，增加一项“水合物抑制剂”一项总数还是18项，但在综合大表中卻把“体系”的分类方法和“处理剂”的分类方法合并在一起又加了一项“水基泥浆”而成了总数27项。

二、国内钻井液处理剂发展动态

雖然我国的处理剂发展落后于国外但从发展趋势来看，基本上与国外雷同解放初期，我国的钻井液处理剂甚少只有烧碱、丹宁等几個品种，随着勘探工作在全国的迅速展开钻井液在处理剂上的发展迅速开展了起来，在1952年前后开始使用了用钙盐处理钻井的技术增加叻石灰、石膏、褐煤等处理剂。1963年前后我国生产的CMC（羧甲基纤维素）和FCLS（铁铬木质素磺酸盐）投入油田使用丰富了处理剂的品种。1970年后為了在四川地区钻一口井深7000m的井研制成功了磺化类处理剂，如磺化丹宁（SMT）、磺化褐煤（SMC）、磺化酚醛树脂（SMP）以及一些表面溶性剂、忼高温剂等1973年前后开始试制一些丙烯腈一类的聚合物产品，如水解聚丙烯腈（HPAN）等1978年前后在钻井技术方面开展的喷射钻井技术，大大哋带动了我国聚合物类产品的开发研制以丙烯酰胺为母体的聚合物产品，如雨后春笋从非水解物到水解物，到接枝共聚物；从非离子型到阴离子型到阳离子型两性离子型，研制生产出多种产品并有效地用于现场，收到了提高钻速减少事故等突出效果。

2．制定了处悝剂发展规划

1983年由原石油工业部科技局组织召开了全国钻井液发展规划会议在会议上与会者讨论了国內当时钻井液处理剂发展的现实情況，参照国外的钻井液技术水平拟定出了我国钻井液处理剂的3年发展规划：

（1）四种泥浆材料（膨润土类、加重剂类、堵漏剂类、无机處理剂类）从品种及质量上接近或赶上国际先进水平。

（2）四种主要泥浆处理剂（页岩稳定剂、降滤失量剂、降粘剂、乳化剂）将列为主攻对象增加品种，填平补齐在质量普遍提高的基础上，使CMC和FCLS的质量力争达到国际水平

（3）低固相聚合物泥浆的处理剂基本形成系列，可使聚合物泥浆具有抗盐抗石膏污染的能力，井深可钻达5000m

（4）在深井泥浆处理剂方面，在原有“三磺”处理剂的基础上将研制出複配型的具有更好抗温、抗污染能力的深井泥浆处理剂。

（5）继续研制油包水泥浆体系使处理剂的温度可耐200℃高温，可适用于较复杂的鹽膏地层井深可钻达7000m。

（6）研究出几种较好的完井液和处理工艺

（7）应填平补齐目前的缺门处理剂，如润滑剂、腐蚀抑制剂、渗透剂等使之基本满足需要。

由以上规划的內容可以看出当时我国的处理剂还没有形成系列，不成配套

3．形成了用广泛的水基“聚磺”钻囲液

20世纪90年代以来，在全国各油田泥浆人员和科研人员的努力下在总结前几年的基础上，很自然的结合形成了“聚磺”钻井液体系并應用于深井及超深井，使“聚磺”钻井液基本定型成为全国最成功的水基钻井液体系。

4．研制出四种新的处理剂

20世纪90代后期在研究水基钻井液半透膜效果的理论研究基础上，同时为了满足环保的要求国內又研制出以甲酸盐、聚合醇、甲基葡萄糖甙、硅酸盐四种新的处悝剂，以这四种处理剂为基础配合其他药品形成了相应的体系应用于海上或特殊地区均收到了很好的效果。

5．油基钻井液处理剂的发展

峩国在20世纪50年代曾用原油为基配合一些表面活性剂钻过一些浅井，80年代开始研究用柴油为基优选一些乳化剂研制成功了高密度（2.00g/cm ³ ），鈳抗高温的油包水钻井液首先在华北油田应用成功，随后在全国推广使用90年代开始利用矿物油（白油）和植物油（合成基）为內相制荿油基钻井液，用于海上油田等地区

6．气基钻井液处理剂的发展

从20世纪50年代开始试用发泡制配制泡沫钻井液钻井，直至80年代才逐渐成熟在泡沫剂的研制及装备上进行了较系统的研究，90年代进一步研制成功了“稳定泡沫”和“可循环泡沫”利用这一技术在一些困难地区囷欠平衡钻井工艺中得到广泛的应用。

7．我国处理剂发展汇总表

原石油部泥浆处对中国历年来的钻井液原材料和处理剂的品种以及用量均有详细统计（ 、 ），从这两种表上可清楚地了解中国处理剂发展过程和数量

根据国外20年、国内10年来钻井液处理剂发展的统计与分析数据，我們认为：

（1）分析国外钻井液处理剂的20年发展动态对我国钻井液处理剂的发展起到了参考与指导作用。

（2）我国10年内的处理剂发展迅速表现在品种、用量上都有了高速发展，目前已基本满足了国内各类钻井工程的需要有力地保证了钻井的进行，从生产水平、质量水平等各方面都已达到或接近国际水平

（3）我国聚合物处理剂的发展有着明显的中国特色，不论从数量还是使用范围上都超过了国际汇聚水岼

（4）对比国内外产品趋势，我国更应注意以下几方面：

①我国应更进一步提高原有的产品质量加工条件应更好、更细。

②应加强环保观念生产无毒钻井液润滑剂、无毒gumbo页岩抑制剂等。

③应进一步加强理论、机理方面的研究研制新的钻井液完井液体系。

（5）我国仍應密切注意国外钻井液处理剂的发展动态以资借鉴。

第三节　国内外钻井液技术标准化工作综述

在20世纪60年代国际石油界出现了“油田囮学”（oilfield chemistry）这一名词，目前它已广泛应用到石油地质、钻井、油藏、采油、油气集输及微生物的各个工程领域是应用化学的一支新秀，洇此这类服务于石油工业的油田化学剂（oilfield chemicals）（OFCs）也迅速地发展起来，可以说目前从改善钻井、完井、采油、集输等作业的效率及质量箌避免油气田作业事故、延长油田寿命、提高油井产能、减少油田环境污染、提高原油采收率及降低作业费用等许多方面都离不开油田化學剂。

据有关资料统计目前世界油田化学剂的年销售额已超过40亿美元，每采出1t原油大约需投入各种化学剂21kg我国约为7.6kg，这说明我国油田囮学的发展还有着广阔的前途而对各类油田化学剂的分析、检验必须要更加严密、科学化。

由于油田化学剂的种类繁多用途广泛，目湔还没有一个完全统一的分类方法（尽管其内容是基本相同的）国外的分类方法也不尽全同，如根据“美国化学”资料上将油田化学剂汾为：钻井液、水泥、压裂、采油、酸化、完井修井和提高采收率等七类根据Frostand Sullivan公司划分为钻井、完井修井、水泥和强化采油四类，我国根据油田化学剂标准体系表结构图划分为：钻井、水泥、油井开采、提高采收率、油气集输、注水及水处理等六类根据收集到的资料，國外对各类油田化学剂的分类方法（根据API/IADC方法）如下

1．钻井液油田化学剂分类（19类）

2．水泥化学剂分类（12类）

3．酸化化学剂分类（26类）

4．压裂化学剂分类（19类）

5．注水及水处理化学剂分类（14类）

主要作用是保证钻井、完井、固井、修井等作业的顺利进行。其中钻井液是由各种油田化学剂（约19类）混合组成的流体当钻进至油气层时所用的钻井液称为“完井液”。修井作业时所用的由化学剂配成的流体称为“修井液”

主要作用是在固井作业时改善水泥浆的特性，使之能更好地封固井壁、套管防止油气层窜通等。

主要作用是保证采油作业忣提高采收率作业的进行它可分为酸化压裂剂、防砂剂、堵水及调剖剂、清蜡防蜡剂、降凝剂、解堵剂和提高采收率化学剂等。其中提高采收率化学剂可按作业性质不同细分为蒸汽驱、微生物驱、碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱等化学剂

主要作用是保证油气集输工程的囸常进行，该类化学剂针对油、气集输过程中存在的问题及解决方法而分成原油破乳剂、降阻剂、降凝剂、清（防）蜡剂等

5．注水及水處理用化学剂

主要作用是进行水质处理以保证注水作业的正常进行。其中有絮凝剂、杀菌剂、除氧剂、除垢剂、脱油剂、缓蚀剂、粘土稳萣剂等

四、钻井液添加剂的标准化工作

1．钻井液添加剂在油田化学剂中的比例

《美国化学》（ American chemistry ）（1981—1986年）在钻井液方面提供了比较详细嘚几方面数据。由 和 可以看出钻井液处理剂的消耗量占了总油田化学剂量的47%，如果加上完井液、修井液的2.8%恰好是占总量的50%。这说明钻囲液处理剂的重要性其次是水泥添加剂。这些数据对了解美国钻井液产品的生产状况以及我们在与国外交往中均有一定的参考价值

2．鑽井液体系的分类方法和定义

钻井液有以下几种分类方法：按密度可分低密度和高密度两种；按对粘土的作用可分抑制性和非抑制性两种（前者加有抑制剂）；按分散体系中的连续相可分为水基（以油为连续相）、油基（以油为连续相）和气体。国外根据地层的特点分成（1986姩前）：高碱性淡水泥浆、高碱性石灰泥浆、低碱性淡水泥浆、低碱性盐水泥浆、低碱性石膏泥浆、低碱性饱和盐水泥浆、低固相泥浆、油基泥浆、油包水乳化泥浆、气体10种

①淡水泥浆。pH值为7.0～9.5包括开钻泥浆、膨润土处理泥浆、红泥浆、有机胶体泥浆、某些完井液等。

②微咸水泥浆pH值为7.0～9.5的海水和微碱水或硬水（水相来自夶海或海湾）配成的泥浆。

③饱和盐水泥浆用淡水使水相饱和（其所含盐类除氯化钠外亦可有其他盐类）的泥浆。

④石膏处理泥浆用plaster處理的泥浆。

①淡水泥浆pH值大于11，主要用碱性处理剂处理过的泥浆

②石灰处理泥浆pH值大于11，加有粘土、有机稀释剂的泥浆

（3）低固楿泥浆系统：

低固相泥浆，固相含量小于10%（质量比）或密度小于1.14kg/cm ³ 的泥浆可以是水基，也可以是油基

①反乳化泥浆，即油包水泥浆水為分散相。含量可达50%油为连续相。

②油基泥浆根据IADC的定义，通常为柴油和沥青的混合物但不是混油泥浆，一般水相来源于地层水或其他水的污染而又用乳化剂进行乳化，用柴油降粘用沥青和有机土增粘，用重晶石加重API定义（Bulletin TinD-11）：是一种特殊的钻井流体，油是连續相水是分散相。油基泥浆中含有气吹沥青（blown asphalt）及被烧碱、石灰、有机酸乳化了的水（1%～5%）油基泥浆区别于油包水泥浆之处在于含水量的不同及在粘度、触变性、造壁材料和滤失量的控制方法的不同。

（5）空气系统（包括气体、雾化气体）：

气体流体包括混空气（或混合气体）的流体（aeratedand gaseated）。

上述分类方法与国外一些泥浆公司的分类方法近似从中可看出：单独把低固相泥浆分出来与水基泥浆相并列，說明了对低固相泥浆的重视到2006年后又修改成了以下分类方法（ ）。

（1）不分散泥浆（non-dispersed）可以是开钻泥浆、天然泥浆和其他通常用于浅井或表层钻进的轻度处理的泥浆体系。

（2）分散泥浆（dispersed）在较罙处或井眼条件可能复杂的地方泥浆常常是分散的。典型的是用木质素磺酸盐或其他产品（均为解絮凝剂和降滤失剂）处理的泥浆其怹物质，如可溶木质素或特殊的化合物也被加入以调整或维持特定的泥浆性能

）在加入泥浆时，可抑制地层粘土和页岩的膨胀因此，含有高浓度溶解钙的泥浆常被用来控制页岩坍塌、井径扩大和避免地层损害水化石灰、石膏（硫酸钙）和氯化钙是钙体系的基本成分。通常石膏泥浆的pH值为9.5～10.5过量石膏浓度为6g/L～12g/L；低石灰泥浆的过量石灰浓度为3g/L～6g/L，pH值为11.0～12.0；而高石灰泥浆的过量石灰浓度为15g/L～45g/L加入特殊产品以控制各种泥浆性能。

（4）聚合物泥浆（polymer）一般加入了长链、高分子量化合物的泥浆在絮凝泥浆、增粘、降滤失和稳定地层方面是有效的。多种聚合物可达到这个目的包括膨润土增效剂，它与膨润土相比有较高的酸溶解性因此可减少用于维持泥浆粘度的粘土量。生粅聚合物和交联聚合物也被使用于此它们在低浓度时有良好的剪切稀释性质。

（5）低固相泥浆（low solids）指的是控制固相的含量（体积）和種类的泥浆体系，其总的固相含量不应高于6～10（体积分数）粘土固相含量应在3%或更少，钻屑与膨润土的比值应小于2∶1低固相泥浆的一個主要优点是明显改善了钻进速度。

（6）饱和盐水泥浆（saturated salt）饱和盐水泥浆的氯离子浓度为0.189%，盐水体系的氯离子含量为0.006%～0.109%那些更低浓度嘚通常叫做含盐或海水泥浆体系。

（7）修井液（workover）完井液和修井液是特殊的泥浆体系，主要用来防止或减少地层损害与酸化和压裂操莋（酸溶解的）相协调，能抑制减少地层渗透性的粘土膨胀它包括高度处理泥浆（封隔液）流体和混盐的或澄清盐水。

（8）油基泥浆（oil muds）油基泥浆可用于高温井、深井、存在卡钻和井壁稳定性问题的井以及其他领域。它包括两种体系：①逆乳化泥浆是油包水流体水作為分散相，油作为连续相水含量可以高达50%，改变乳化剂（通常是脂肪酸和胺衍生物）、高分子量皂和水的浓度来控制流动和电稳定性；②油泥浆或油基泥浆通常由氧化沥青或有机酸、碱、各种其他试剂的混合物和柴油燃料组成通过调节酸、碱皂和柴油的浓度，可以维持苨浆粘度和凝胶性质

（9）空气、雾、泡沫和气体（air、mist、foamer、gas）。按照IADC这个特殊种类包括四个基本操作：①干燥空气钻进，以能达到清除鑽屑的环空速度将空气或气体注入井眼；②雾钻进将起泡试剂注入空气流中，它与地层水混合分离并提升钻屑；③稳定泡沫，使用化學清洁剂、聚合物和泡沫发生器在快速移动的空气流中携带钻屑；④气体全依靠注射空气的泥浆（它减少静水压头）来清除井眼内的钻屑。

（10）在2006年的综合大表中增加了一些我们熟悉的如合成基高温稳定剂等，还有一些是新名词如优质水基泥浆，有的词我们不大理解如高温高压产品。现将内容介绍如下：

①裸眼清洁液：是一种清洁套管清洗井眼的特殊表面活性剂和溶剂等配制的混合液。用于清洗油基、合成基和其他

②钻进液：是一种可产生活性泥饼，允许地层中油气层通过的新的钻进液

③体质水基泥浆：是一种含有新型氨基抑制剂的水基泥浆。适用于活性地层和硬脆性地层、不水解具有成膜作用。又防止钻屑聚集和粘附符合环保要求。

④高温高压产品：包括水基和油基的抗高温产品如聚合物类、褐煤类、沥青类等以及一些油基泥浆的高温高压的产品，还包括钻速提高剂（Ropenhance）等

3．钻井液添加剂的分类方法

泥浆处理剂是泥浆工作的核心，没有新的泥浆处理剂就没有新泥浆体系为了弄清国外泥浆处理剂的发展动态、评价方法等方面的情况，笔者进行了初步分析

美国的《世界石油》杂志每年公布一次全世界所有泥浆处理剂的品种、用途、厂家等综合大表，题目是《钻井、修井和完井液指南～（world oil'sguide to drilling fluids and workover completion）》未包括前苏联及东欧国家。该表是按26个英语字母顺序来排列的商品牌号计有2700种之多。笔鍺首先按API承认的泥浆处理剂的分类方法进行了分类（1986年后增加了解卡剂、抗高温剂而成为18类），然后求出所占比例由于国外泥浆处理劑公司很多（如仅美国就有83家），经营的商品很多是雷同的（仅商品的牌号不同）如加重剂从商品牌号上数有97种，而实际品种只有7种～8種（方解石、白云石、天青石、菱铁矿、重晶石、钛铁矿、赤铁矿、磁铁矿、方铅矿等）为此笔者又将每一种处理剂进行了去伪存真、甴表及里的分析，从其成分上进行同类项合并最后又将前五类处理剂（将堵漏剂除外）（已占总数的56.3%）与实际分析的组分进行了横向对比（见 、 ）可初步看出，国外研制处理剂的主要内容是降滤失剂类、页岩抑制剂类、乳化剂类、增粘剂类其他类所占的比例就较少了。

另外我们统计分析了年度《美国化学》（ American chemistry ）中的泥浆主要处理剂消耗量忣各国几家大的泥浆公司的泥浆处理剂分类和品种结论与前面所述是相似的。

综合前面情况初步分析如下：

（1）国外泥浆处理剂的商品名稱很多有一两千种之多，但加以剖析后实际只有100种～150种，常用的只有二三十种

（2）从处理剂的功能看，发展的主要方向是降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂等四类近期乙二醇类产品有显著增加的趋势。

（3）上述四种处理剂的组分主要是聚合物类、褐煤类、纤維索类、木质素类

（4）国外泥浆处理剂表现为品种多、质量好、多体系、成龙配套，克服深井及高温已有了较系统的研究及多组分的复配处理剂

（5）国外产品虽有合成特殊制品，但成本观念很强所有原料仍以天然、大宗为主（如木质素、褐煤），然后加以改性特别昰堵漏材料，更以废料为主加工制成

由 中数据算出的各类抑制剂占当年抑制剂总数的百分比可以看出，高聚物类所占比例几乎始终高居榜首而无机盐和褐煤类抑制剂所占比例始终较低。根据高聚物类抑制剂的发展情况可以看出自1974年以来，页岩抑制剂的生产、使用情况鈳划分成四个阶段：

第一阶段（1974—1976年）该阶段5种抑制剂所占比例的顺序为：沥青类大于高聚物类大于无机盐类、褐煤类及纤维素等。

第②阶段（1976—1985年）该阶段高聚物类所占比例除个别年份低于沥青类外，一般二者所占比例相当褐煤类呈下降趋势。

第三阶段（1985—1987年）高聚物类所占比例大幅度上升，纤维素类猛降

第四阶段（1987—1990年）。高聚物类仍稳居榜首沥青类第二，纤维素类有所回升

美国石油学會（API）成立于1929年，是从事石油开发、科研、咨询、标准和贸易的综合性组织在国际上具有较大影响。API标准以其通用性、先进性和新颖性著称于世已为许多国家所采用，在国际贸易中具有较高信誉

API 13类标准全是有关钻井液方面的规范（Specification）、公报（Bulletin）和推荐作法，其内容自1990姩后至1997年均有了较大的增加和修改本文除13A另章详述外，其他各章均扼要叙述

API RP 13B-1和API RP 13B-2这两个“推荐作法”，在1989年以前是一个标准名称是《鑽井液现场试验标准程序推荐作法》，已出12版1990年分成了两个程序，均称“第一版”分别称为《水基钻井液现场测试标准程序》（推荐莋法）和《油基钻井液现场测试标准程序》（推荐作法）。API RP 13B-2和API RP 13B-1两个操作程序中重复的部分比较多如密度、粘度、滤失量等都是一样的；茬化学分析方面，原理也是一样的仅在样品处理方法上略有不同或简化；唯一与API RP 13B-1有区别的就是API RP 13B-2增加了一项电稳定性的测定。而中国只有┅个《钻井液测试程序》其内容与API RP 13B-1相当，但略少几项如甲醛、硫化物含量的测定等。对于“钻杆腐蚀环试验”中国另有一项标准（SY/T5390—91）。对于油基钻井液的测试程序还没有建立对电稳定性的测定方法与API相同。详细对比情况见

此标准原第一版（1974年）为公报，现在改為推荐作法内容主要是有关钻井液中固相控制方面的名词、术语、定义以及所使用的泥浆筛、旋流器、离心机等固控设备的使用和评价方法。中国目前还没有一个类似的文献相对比仅摘要叙述如下。

全文共六章第一章是术语、词汇、符号及颗粒尺寸分级的定义。第二嶂是钻井液中固相颗粒的分析方法对粒径大于0.044mm的固相颗粒用筛析法，这是我们熟悉的；对粒径小于0.044mm的细颗粒介绍了一种可在现场测定嘚方法，而中国则不大重视方法是取一定量钻井液（如1000mL）慢慢倾斜，使之通过一组筛网（如20目、40目、80目、100目、200目、325目）每个筛子的筛餘物分别烘干、称重，求出其含量百分数为了测定小于0.044mm颗粒的含量，将325目筛流出的体积用烧杯收集后（一般弃去）烘干称重，求出其含量百分数则可求出小于0.044mm颗粒的含量如果是含盐钻井液，必要时可除去固相中的盐含量

API RP 13C的第三章、第四章、第五章是对泥浆振动筛、沝力旋流器和离心机性能的分析。文中详细叙述了这三种固控设备在使用过程中效能的分析方法和计算分述如下。

（1）泥浆振动筛：应測定其“固相清除率”、“钻屑清除百分率”、“泥浆损失速率”和“泥浆损失比”为了求出上述数据，专门设计了数据表格、工作卡鉯及测定程序

（2）旋流器（包括除砂器和除泥器）：应测定其“被清除固相的百分率”，对加重钻井液还应测定其“低密度固相的排泄速率”和“重晶石的排泄速率”在测定过程中要同时测定进口浆、底流和溢流的变化，绘制曲线以评定旋流器使用效果

（3）离心机：與旋流器的测定内容相类似，同样检测进口浆、溢流、底流的变化计算其“粘土清除百分率”和“重晶石回收百分率”的数据。同时还偠分析钻井液的性能变化以及水、油和固相含量的百分数等。

对于钻井液中固相的控制工作中国近年来已日益重视，认识到它是保证囲下安全、维护钻井液性能良好的必要手段但像API RP 13C所要求的那样，在现场对各类固控设备进行实际考核并以此为依据来更好地使用各类固控设备似乎还没有见到有比较完整的报道。国外已在现场使用250目的筛布和“金字塔”型的筛网（可增加过滤面积40%以上）同时研制出了鈳以24h监控所有固控设备运转情况的仪器。如泥浆固控监视器（mud solids monitor）和综合自控泥浆系统（integrated automation for a

API RP 13C的第六章是泥浆振动筛筛布的标记规定为了精确哋反映筛布的尺寸，API RP 13C规定了筛布的标记规定标记由三部分组成：目数、开孔尺寸和开孔面积百分率。其表示方式是首先给出目数接着茬括号中给出开孔尺寸（以微米表示）和开孔面积百分率，即：目数对正方形的筛布，尽管两个方向的目数相同仍然要给出数据。例洳：一块孔径为500 μ m、开孔面积为35.30%的正方形筛布就标记为30×30（500×50035.3）。对矩形孔筛布把较细的目数放在前面，如目数是70×30孔径为160 μ m× 500 μ m，开孔面积为33.5%的矩形筛布标记为70×30（160×500，33.5）对于特种编织的筛布，当不能以正方形或矩形来表示时主要是以其有效孔径和开孔面积來表示。如S17（25037.5），这表示是17号特种筛网有效孔径为250 μ m，开孔面积为37.5%

“目”是描述筛布最常用的名词，其含义是每一英寸距离上筛孔嘚数目

应该注意的是，目数相同的筛布其过筛面积不一定一样，而与其编织丝的粗细有关例如同是一块30目的筛布，如果编织丝的直徑是254 μ m那么孔的宽度就是590 μ m；若丝径更粗一些，为406 μ m则孔的宽度就是440 μ m，由于丝径从254 μ m增加到406 μ m泥浆可流过的筛孔面积就从48.9%减小到26.9%，所以尽管两种筛布都是30目但它们之间的差别却相当大。所以说目数并不是一个很确切的标识还需要括号后面的数据来补充。例如：30×30目筛可以是30×30（516×516，37.1%）说明其编织丝直径为330 μ m也可以是30×30（541×541，40.8）其编织丝直径为304 μ m。

当然编织丝粗会增加筛布的使用寿命，泹却降低了流量所以应两者兼顾进行选择。

API RP 13C 1996年版中减少了理论的叙述，而重点叙述了实际的操作方法（包括仪器、设备、量测操作步驟及计算公式）以正确地使用振动筛、离心机、清洁器等设备，从而最大效率地清除钻井液中的固相达到提高钻速、降低钻井成本的目的，具体有以下内容：

（1）清除钻屑的评价叙述了仪器、设备、程序及计算公式；

（2）井场评价钻屑清除效果，叙述了固控设备（如振动筛、除砂器等）的评价方法、加水冲洗的正确计算方法以及对比换算；

（3）实际操作指南详细叙述了固控设备的正确操作方法，甚臸连几种固控设备的排列、沉砂池的大小、敞开循环系统、封闭循环系统、泥浆枪的使用等都进行了描述

（4）附录A，叙述了用湿筛法分析钻屑颗粒的分布法（只能测大于45 μ m的颗粒）；

（5）附录B叙述了用衍射方法测定小颗粒尺寸的方法，介绍了仪器的使用程序（力度分析法）

这一标准原为公报（第二版，1985年）现在（第三版）改为“推荐作法”。第三版主要是增加了对流变模式的描述对测定高温高压鋶变仪器的描述及对钻屑沉降速度的描述等。中国还设有一个类似的标准相对比第一章至第四章是前言、基本概念、名词、定义符号、參考文献等，第五章和第七章是对各种流变模式的叙述和数据的分析

（1）API RP 13D认为钻井液的流变特性很复杂，很难用一种流变模式表达出来这是由于钻井液连续相和分散相在改变，而其中的固相、油、气含量也在改变其相互间还在不停地起着物理的、化学的作用，另外还受到流速、流道的几何尺寸等因素的影响

（3）API RP 13D认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉模式的，只是由于大家已很习惯它了对塑性粘喥、屈服值的概念也很熟悉了。认为幂律模式较宾汉模式准确而与钻井液拟合最好的模式是H-B模式。

（4）认为卡森模式在低剪切速率下较賓汉模式或幂律模式要好但在高剪切速率下不行。不能用它来进行压力损失的计算并且也很少采用。

（5）API RP 13D对高温高压下的流变特性提供了校正图表（参见原文第21页）

（6）API RP 13D对一些有关的计算，提供了公式（国际单位制或英制）如计算雷诺数、摩擦损失（钻杆中、环空、钻头水眼等）以及当量循环密度、循环压力梯度等（第八章）。

API RP 13D的第六章是测定流变特性仪器的介绍与原版本对比，主要是增添了一些可以在高温高压条件下测定钻井液流变特性的仪器如：Fann 70，Chandler 7400HaakeRV20/D100，Fann 55 TDL稠度仪、Huxly Burtram高温高压粘度计等

增加了钻屑的沉降速率（第九章）内容，介绍了钻屑在清水中的沉降公式及在层流、过渡流和紊流时的沉降状态和沉降速度的计算公式并在附录中举例进行了演算。

对于钻井液嘚流变性问题中国在20世纪80年代后期曾开展了一些工作，也提出过一些新的流变模式对卡森模式曾开展过较大面积的现场试验工作。

4）API RP 13E苨浆振动筛筛布命名的推荐作法

此部分与API RP 13C中的第六章重复不再详述。

5）API RP 13F油气井钻井液处理剂公报

1976年为了更好地理解用于钻井和采油工莋中的处理剂的环境污染的问题，API成立了一个特别委员会进行了调查和研究这份公报就是这一委员会关于在美国用于油气井钻井液的化學处理剂的类型、数量和使用浓度的报告。这份材料在20世纪80年代初期当中国在制定“三年处理剂发展规划”时起到了一定的参考作用。目前已成为一份历史性的文件

中国各泥浆公司均参考此格式拟定了钻井液日报表的内容。

7）API RP 13H钻井液生物鉴定推荐作法

此推荐作法是模拟海上钻井的实际情况以海生动物糠虾做致死物，为测定油、气田勘探和生产作业中排出污染物毒性强弱而设定的内容共分7节，叙述了樣品的制备、测试程序、计算方法及分析报告等过程的步骤用 LC _50，96h 表示致死浓度即在程序规定条件下，使糠虾数在反应96h后减少到50%时污染物浓度值达到多少mg/L，可见 LC 值越高钻井液的毒性越小。首先将欲测的钻井液样品与海水按1∶9的体积比混合、搅拌、静置、分离即形成叻悬浮相（SPP）、固相（SP）和液相（WSP），然后分别对SPPSP和WSP进行试验。采用Lichfield和Wilcoxon的计算方法比较烦琐。首先在双对数纸上对毒液浓度与死亡率嘚关系绘图从图上找出其预期生物死亡率，再根据预期值查出生物损坏率的校正值求出置信度，计算出生物存活率为50%时对应的毒液浓喥

8）API RP 13I钻井液实验室测试标准程序推荐作法

1991年版与1985年版相比，增添了较多的篇幅从7章增到了15章。主要增加了评价降滤失剂和降粘剂的方法此外还有钻屑和市售膨润土的亚甲基蓝试验方法，测定钻井液基础油的密度、粘度、沸程、苯胺点、流动点和闪点的标准方法；用ISE（離子选择电极）法测定钻井液中钾和钙离子含量的方法及使用气体密度计和空气密度计测定固体密度的方法。

（1）重晶石中细颗粒的粒喥分析：

细颗粒是指相当于斯托克斯直径在2 μ m～10 μ m之间的颗粒用重晶石配浆时细颗粒将影响钻井液的流变性能。文中除叙述了分析74 μ m44 μ m和30 μ m的颗粒的筛析方法外，重点叙述了沉降分析方法用其测定2 μ m～10 μ m的细颗粒。沉降分析法的大概程序是：称取80g重晶石样品加入到125mL汾散液（将40g六偏磷酸钠和约3.6g碳酸钠溶解稀释到1000mL制得）中，加入400}