吴 彬 （荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州434000）

向兴金，舒福昌 （长江大学，湖北 荆州434000）

李自立，田荣剑 （中海油服油化事业部，河北 燕郊101149）

李嗣贵，殷志明 （中海石油研究总院，北京100027）

海洋深水表层动态压井钻井液体系研究

吴 彬 （荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州434000）

向兴金，舒福昌 （长江大学，湖北 荆州434000）

李自立，田荣剑 （中海油服油化事业部，河北 燕郊101149）

李嗣贵，殷志明 （中海石油研究总院，北京100027）

为了满足海洋深水钻井液用量大以及作业平台的限制，动态压井作业模式被广泛应用。针对动态压井钻井液体系，采用可钝化激活的增粘剂开展了研究，构建了动态压井钻井液体系。室内研究表明：构建的动态压井钻井液体系基浆具有良好的可泵送性，经海水稀释并激活后，能满足深水钻井的需求。

深水表层；动态压井；钻井液；增粘剂；激活

海洋深水是近年来石油勘探与开发的热点［1～4］。由于水深和浅部地层复杂情况，在深水作业中所采用的井身结构与浅水作业相比要复杂得多，且初期表层钻进采用的是开路循环，这就导致钻井液用量非常大。国外针对海洋深水表层钻井一般均采用动态压井钻井方式［5～7］，即配置满足泵送要求的高密度基浆 （1.92g/cm3），再通过用大量的海水稀释后 （通常为1.32g/cm3）直接泵入井中。然而大量的海水稀释势必会导致稀释后的钻井液粘度大幅度下降。为了实现稀释后的钻井液满足携砂的要求，室内对动态压井钻井液体系进行了研究。

1 动态压井钻井液增粘剂的评价

为满足基浆能够泵送以及稀释后的钻井液满足钻进要求，室内研制了满足动态压井钻井液需求的增粘剂ZVS。在基浆中加入一定量的增粘剂ZVS，并附之以一定量的钝化剂后，使增粘剂ZVS在基浆中不起增稠作用，这有利于配置基浆过程中不使基浆的粘度过高；然后在与海水稀释过程中，通过在海水当中加入一定量的激活剂辅剂，使基浆中的增稠剂激活，从而起到增粘效果，弥补由于大量海水稀释造成的粘度降低，从而维持稀释后泥浆整体的稳定性。

1.1 动态压井增稠剂ZVS单剂性能评价

室内对研制的动态压井增稠剂ZVS不同加量在海水和海水土浆中的变化进行了评价，表1、2分别给出了加入激活剂前后不同增稠剂加量在海水中的流变性变化数据。

试验基本配方：海水＋0.3%钝化剂＋增稠剂ZVS。

表1 未加入激活剂时不同增稠剂ZVS加量在海水中的流变性变化

从表1可以看出，在未加入激活剂前，不同加量的增稠剂ZVS加入海水中后粘度基本没有变化，表观粘度很低，表明增稠剂在未加入激活剂前基本不起作用。

表2 加入激活剂后不同增稠剂加量在海水中的流变性变化

从表2可以看出，在加入激活剂后，不同加量的增稠剂加入海水中后粘度变化非常明显。其中增稠剂加量为1%时，表观粘度从3.5mPa·s上升到了11.5mPa·s；而随着增稠剂加量的增加，表观粘度上升幅度尤其明显，当增稠剂加量为4%时，表观粘度从4.5mPa·s上升到了50.5mPa·s；同时6/3也从未激活前的0/0变为了13/11，这表明室内研制的增稠剂在加入激活剂后明显被激活，起到了增稠的作用。

同时室内对研制的动态压井增稠剂ZVS不同加量在海水土浆中的变化进行了评价，表3、4分别给出了加入激活剂前后不同增稠剂加量在土浆中的流变性变化数据。

试验基本配方：2%海水浆＋0.3%钝化剂＋增稠剂ZVS。

表3 未激活时不同增稠剂加量在土浆中的流变性变化

从表3可以看出，在未加入激活剂前，不同加量的增稠剂加入土浆中后粘度基本没有变化，表观粘度的提高基本上由土般土引起，表明增稠剂在未加入激活剂前基本不起作用。

表4 加入激活剂后不同增稠剂加量在土浆中的流变性变化

从表4可以看出，在加入激活剂后，不同加量的增稠剂加入土浆中后粘度变化非常明显，其中增稠剂加量为1%时，表观粘度从10mPa·s上升到了15.5mPa·s，而随着增稠剂加量的增加，表观粘度上升幅度尤其明显，当增稠剂加量为4%时，表观粘度从10.5mPa·s上升到了70mPa·s；同时6/3也从未激活前的3/2变为了32/27，这表明室内研制的增稠剂在加入激活剂后明显被激活了，起到了增稠的作用。

1.2 搅拌时间对动态压井增稠剂ZVS性能影响评价

考虑到在动态压井中基浆与海水混合时搅拌速率快，且要求时间短，因此在短时间内激活剂是否能对动态压井增稠剂完成激活作用是室内研究的一个方面，室内研究在土浆中对2%加量的增稠剂在不同搅拌时间内激活后的流变性变化进行了研究。表5给出了搅拌时间对动态压井增稠剂单剂影响评价数据。

试验基本配方：2%海水浆＋0.3%钝化剂＋2%增稠剂ZVS＋0.2%激活剂JH－1。

表5 搅拌时间对动态压井增稠剂单剂影响评价

从表5可以看出，在加入2%动态压井增稠剂的2%土浆中加入激活剂后，瞬间即完成了激活，且时间的变化流变性几乎不发生变化，这表明激活剂对动态压井增稠剂的激活作用基本上不随时间而改变。

2 动态压井钻井液体系构建

将主添加剂 （ZVS增稠剂）与海水、降滤失剂、钝化剂、加重剂等添加剂构建一套可泵性强的高密度基浆，通过动态压井钻井液 （DKD）与辅添加剂 （激活剂）和海水混合，形成满足动态压井钻井作业性能需求的钻井液。

经过大量的室内试验，分别确定了有粘土相动态压井钻井液体系及无粘土相动态压井钻井液体系。

有粘土相基浆配方：4%海水浆＋0.4%LV－PAC＋0.3%XC＋0.3%钝化剂＋6%增稠剂ZVS（重晶石加重到密度为1.92g/cm3。

无粘土相基浆配方：海水＋0.2%～0.4%LV－PAC＋0.5%～0.6%XC＋0.3%钝化剂＋6%～12%增稠剂ZVS（重晶石加重到密度为1.92g/cm3）。

二套钻井液体系所用稀释液均采用如下配方：海水＋0.2%激活剂JH－1＋0.2%抑泡剂F－1。

配浆方法如下：先在海水土浆 （或海水）中分别加入LV－PAC、XC，高搅20min，再加入钝化剂高搅5min，最后加入增稠剂ZVS，用重晶石加重到密度为1.92g/cm3，配制成基浆；再用稀释液稀释到所需密度。表6、7分别给出了有粘土相基浆和无粘土相基浆稀释到不同钻井液密度时钻井液性能。

表6 有粘土相基浆动态压井钻井液体系性能

表7 无粘土相基浆动态压井钻井液体系性能

从表6、7可以看出，2套动态压井钻井液体系基浆均具有良好的流变特性，满足现场泵送的要求，同时经过稀释液稀释后，在不同密度条件下均具有良好的稳定性，满足现场应用的要求。

3 结论与认识

1）动态压井是国外海洋深水表层钻井常用的钻井技术。

2）室内研制的动态压井钻井液体系增粘剂具有钝化后不增粘以及激活后迅速增粘的双重特点。

3）室内研究表明，构建的动态压井钻井液体系基浆具有良好的可泵送性，经海水稀释并激活后，能满足深水钻井的需求。

［1］胡友林，张岩，吴彬，等.海洋深水钻井的钻井液技术进展 ［J］.钻井液与完井液，2004，24（4）：83～86.

［2］Zamora M，Broussard P N.The top 10mud－related concerns in deepwater drilling operations［J］.SPE59019，2000.

［3］Salama M M.Some challenges and innovations for deepwater developments ［A］.Offshore Technology Conference ［C］.Houston：Offshore Technology Conference，1997.

［4］Lopes C A，Bourgoyne A T.Feasibility study of a dual density mud system for deepwater drilling operations［A］.Offshore Technology Conference［C］.Houston：Offshore Technology Conference，1997.

［5］Charlez P A，Simondin A.A collection of innovative answers to solve the main problem encountered when drilling deep water prospects［C］.OTC15234，2003.

［6］David T.深水钻井用的钻井液 ［J］.国外钻井技术，1993，8（4）：23～26.

［7］Michael J.Riserless drilling technique saves time and money by reducing logistics and maximizing borehole stability ［J］.SPE71752，2001.

Study on Dynamic Killing and Drilling（DKD）Fluids for Drilling in Deepwater Wells

WU Bin，XIANG Xing－jin，SHU Fu－chang，LI Zi－li，TIAN Rong－jian，LI Si－gui，YING Zhi－ming（First Author's Address：Jingzhou HANC New－tec Research Institute，Jingzhou434000，Hubei，China）

To meet the needs of using large quantity of drilling fluids for offshore deepwater drilling and restriction of operation on the platform，the operation mode of dynamic killing and drilling（DKD）fluids has been widely used.Based on the dynamic killing and drilling（DKD）fluids，a activated passivation viscosifier was used for studying，a dynamic killing and drilling（DKD）fluid system was established.Laboratory study shows that the fluid can be pumped easily.After adding the activator into the fluid and blending these heavy fluids with seawater，the viscosity can be increased quickly，it meet the requirements of deepwater drilling.

surface of deepwater；dynamic killing and drilling；drilling fluid；viscosifier；activation

TE254.6

A

1000－9752 （2012）03－0114－04

2011－12－18

国家 “863”计划项目 （2007AA09A103－02）。

吴彬 （1973－），男，1993年江汉石油学院毕业，博士，现主要从事钻井液、完井液技术研究工作。

［编辑］ 苏开科