我国钻井液处理剂标准现状及问题分析

我国钻井液处理剂标准最新现状及问题分析作者|安耀彬，刘翠微，周怡石油工业油井水泥及外加剂质量监督检验中）摘要阐述了我国钻井液处理剂标准现状，分析了钻井液处理荆石油天然气行业标准存在的问题以及中国石油和中国石化钻井液处理剂标准的特点，指出了中国石化钻井液处理剂标准与石油天然气行业标准的差别并对我国钻井液处理剂标准化工作提出了建议。钻井工程是勘探和开发石油、天然气资源的重要工程，钻井液处理剂的质量直接影响钻井工程的成败。而钻井液处理剂标准又是规范其生产和控制其质量的重要技术文件。所以，我国石油工作者十分重视钻井液处理剂的标准化工作，经过几代石油科技人员的同努力，己构成我国钻井液处理剂国家标准、石油天然气行业标准和企业标准体系，同时这些标准的制修订和实施，对提高钻井质量、促进钻井液新技术的应用和发展，起着十分重要的作用。1钻井液处理剂国家标准目前，由石油工业标准化技术委员会提出制定并归口管理的钻井液处理剂及材料国家标准共4项，其中1项产品标准，3项试验方法标准。产品标准GB厂R50052010钻井液材料规范修改采用IS0135002008年版本，其主要内容包括了钻井液用重晶石粉、赤铁矿粉、钻井级膨润土、未处理膨润土、OCMA级膨润土、凹凸棒石、海泡石、技术级低黏羧甲基纤维素CMCLVT技术级高黏羧甲基纤维素CMCH、淀粉、低黏聚阴离子纤维素PACLV、高黏聚阴离子纤维素PACHV，以及钻井级生物聚合物等13种材料的技术要求和测试方法。方法标准有3项1GB/R1678312006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液，等同采用ISOL041412001年版本其主要内容包括钻井液密度、钻井液密度测定补充方法、黏度和切力、滤失量、水油和固相含量、含砂量、亚甲基蓝容量、PH值、碱度和石灰含量、氯离子含量、以钙离子计算的总硬度测定。2GB/R1678322012石油天然气工业钻井液现场测试第2部分油基钻井液，修改采用ISOL04L禾22002年版本，其主要内容包括钻井液密度测定、钻井液密度测定的替代方法、黏度和切力测定、滤失量测定、用蒸馏法测定油、水和固相含量油基钻井液化学分析、电稳定性测定、石灰、固相和矿化度测定。3GB/R291702012石油天然气工业钻井液实验室测试修改采用IS0104162008年版本，其主要内容包括重晶石粉的物理性能、重晶石粉的钻井液流变性能、加重材料的研磨性、钻井液用重晶石粉中的汞含量、钻井液用重晶石粉中的镉和铅含量、钻井液用重晶石粉中的砷含量、桥接堵漏材料降滤失剂、岩屑和商品膨润土的亚甲基蓝试验MBT、稀释剂的解絮凝评价、钻井液用基础油测试、钾离子含量一离子选择电极法、钙离子含量离子选择电极法、钠离子含量一离子选择电极法、固体密度真密度法、固体密度一空气比重瓶法、水基钻井液的养护、油基钻井液的养护、页岩滚动回收试验、钻井液材料高黏聚阴离子纤维素PACHV、低黏聚阴离子纤维素PACLV、逆乳化钻井液的配制与评价、用螺钉固定杯盖式渗透性封堵仪测定钻井液HTHP滤失量、用螺纹杯盖式渗透性封堵仪测定钻井液HTHP滤失量。2钻井液处理剂石油天然气行业标准石油工业标准化技术委员会所属石油钻井工程专业标准化委员会组织专家制定了我国石油天然气行业钻井液处理剂及材料标准。目前在用有效产品标准17项表1，方法标准18项表2。在执行表1和表2所示标准过程中，我国石油专业技术人员也发现一些问题，现分述如下1SY厂R57251995钻井液用超细碳酸钙中存在的问题。该标准存在2方面的问题制定的钻井液性能指标基浆根本达不到。标准中指定使用ZNS1或同类产品测试，指标要求基浆的初损250ML滤失量300ML而实际情况是ZNSL型滤失仪按操作要求，加入泥浆杯中的试液体积应距杯口密封圈位置至少13MM，这样泥浆杯的最大容量只有210111L左右因为装满泥浆杯是250ML，但这是不符合操作规程的，也无法进行试验，因此该试验即使全失，也只有210RILL，根本达不到标准中规定的250NLL，更达不到300ML。标准中444碳酸钙含量测定计算公式有误，应将公式中的系数025改为0025才对。2湿筛分析时存在的问题。分散剂加量及名称不统一，称取试样重量不一致SY厂R549093钻井液试验用钠膨润土称取试样109，湿筛分析时加六偏磷酸钠02350RILL蒸馏水SY厂R506193钻井液用石灰石粉湿筛分析时不加六偏磷酸钠但在做小于6M颗粒含量测定时，称取试样659，却加六偏磷酸钠509400ML蒸馏水；SY544492钻井液用评价土，湿筛分析时加六偏磷酸钠02350MLSYT555992钻井液处理剂通用试验方法，要求称取试样109，湿筛分析时加多聚磷酸钠01350ML蒸馏水。分析以上标准不难看出，湿筛分析时无论加入多聚磷酸钠还是四磷酸钠或六偏磷酸钠，其作用都是相同的，即均作为分散剂，其加量应该一致，而且应规定同一种磷酸盐，避免使用时引起不必要的混淆，建议以SY/R555992钻井液处理剂通用试验方法中的规定为准。3SYT59462002钻井液用聚丙烯酰胺钾盐中，第439条“岩心线膨胀降低率的测定”规定选用“钻井液用二级膨润土的原土，制得试验岩心”。在SYT506093钻井液用膨润土标准中，确实规定了“钻井液用二级膨润土”的技术指标，但是该标准已被2012一0801实施的GB厂R50052001代替，而GBT5005200L已被GB厂R50052010代替中又没有“钻井液用二级膨润土”，市场上更找不到钻井液用二级膨润土的原土。所以，从SY厂R59462002实施之时至今，钻井液用聚丙烯酰胺钾盐岩心线膨胀降低率的测定就很难实现。4试验用辅助材料不统一的问题。例如，在进行钻井液用磺甲基酚醛树脂SMPI的表观黏度和高温高压滤失量试验时，分别加入1759磺化褐煤和1759被测样品，即辅助材料和被测样品同等加量；在进行钻井液用磺甲基酚醛树脂SMPII的表观黏度和高温高压滤失量试验时，分别加入1759磺化褐煤、1759磺化栲胶和1759被测样品，即辅助材料总加量是被测样品的2倍。由于加入的磺化褐煤和磺化栲胶生产企业不同，其性能肯定不同，并按标准规定辅助材料加量又较大，会对结果产生非常大的影响，最终导致钻井液用磺甲基酚醛树脂的检测结果差别很大，由此容易引发因试验用辅助材料不统一所造成的质量纠纷。5按SYT566L一95钻井液用增黏剂80A5L进行试验得知当采用标准要求的钙土配制基浆时，基浆的流变参数与滤失量无法同时符合该标准中规定的测试钻井液基浆性能要求。当调整钙土和碳酸钠的加量及比例，基浆的流变参数与滤失量仍无法同时符合SY/R566195钻井液用增黏剂80A5L标准中规定的基浆性能要求；当调整基浆配方使滤失量符合要求时，流变参数则变小，达不到标准要求范围；当调整基浆配方使流变参数增大时，滤失量变小，也达不到标准要求范围。只有当钙土的屈服值塑性黏度很小，塑性黏度也很小，而同时滤失量较大时，才能配制出符合SYT566195钻井液用增黏剂80A51标准要求的基浆，也就是说要求这种钙土的60叫ININ读值和300RMIN读值都很小而滤失量较大，然而这种钙土很难找到。建议修订标准中基浆性能要求，规范试验用土，将SY/R566195钻井液用增黏剂80A5L标准中基浆滤失量范围调整为1826ML，更有利于准确地评价增黏剂80A5L的质量O6在表L和表2所示35个标准中，有23个标准年代号是1995年或以前的，最早的是1991年，距今已经22年。由于标龄过长，导致在执行过程中，问题重重。SYT509193钻井液用磺化栲胶、SYT523391钻井液用絮凝剂评价程序、SY厂R52439L水基钻井液用降黏剂评价程序和SY厂R63351997钻井液用页岩抑制剂评价方法，在试验过程中要求使用符合SY5060规定的膨润土配浆，而SY5060早已被GBT50052001钻井液材料规范代替，GB/R50052001也已被GBT50052010钻井液材料规范代替。SY/R50922002钻井液用磺化褐煤引用的GB/R167831997水基钻井液现场测试程序已被GBT1678312006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液代替。SYT565993钻井液用解卡剂，该标准为中国石油天然气总公司钻井工程局企业标准SYZ000789钻井用粉状解卡剂SR301，后经清理整顿后转为石油天然气标准。其试验材料选用符合SY506085标准的一级土，重晶石选用符合GB500585标准，这两个标准早己作废多年了。SY/R50942008钻井液用磺甲基酚醛树脂引用SYT509193钻井液用磺化栲胶和SY厂R50922002钻井液用磺化褐煤，因被引用的这两个标准本身就存在问题，所以SY厂R50942008就很难执行。SY厂R566L一95钻井液用增黏剂80A51引用的标准GBL63279合成树脂常温稀溶液黏度试验方法被GBL63293聚合物稀溶液黏数和特性黏数测定代替后，GBL63293也己被GB/R163212008塑料使用毛细管黏度计测定聚合物稀溶液黏度第1部分通则等系列标准替代。也就是说SYT566195引用的GBL63279已作废整整20年了。而SY/R566195钻井液用增黏剂80A51至今仍未修订。SY/R566095钻井液用包被剂PACL4L、降滤失剂PACL42、降滤失剂PACL43、SY厂R566595钻井液用页岩抑制剂改性沥青FT34L、FT342、SY/R569695钻井液用两性离子聚合物强包被剂FA367和SY厂R56689钻井液用页岩抑制剂银M在试验过程中，都要求用钻井液试验用钙膨润土配浆，但从未颁布此类钙膨润土标准。SY/R556092钻井液用消泡剂评价程序试验中，要求使用符合SY5093钻井液用羧甲基纤维素钠盐标准的高黏CMC，而SY5093早己被GBT5005200L钻井液材料规范代替，GBT5005200L也已被GB厂R50052010代替。SY/R63971999钻井液用杀菌剂评价方法引用的GB厂R167831997水基钻井液现场测试程序己被GBTL678312006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分水基钻井液代替。SYT609494钻井液用润滑剂评价程序中所用极压润滑仪，给出的是电流值，在进行仪器校正时，要做润滑系数一电流曲线图，从曲线中查出润滑系数K值。目前实验室所用极压润滑仪，无论是国产的还是进口的，无论是数显式还是指针式，都已能直接读出润滑系数K值。SYT506L一93钻井液用石灰石粉及SY厂R572595钻井液用超细碳酸钙中都有颗粒含量或粒径分布指标要求，采用传统的“悬浮液沉降法”来测量，目前国内外有很多种激光粒度仪可以测量产品的粒径分布、不同粒径的百分含量等等，具有方法先进、操作简单、数据准确而且省时等优点。3三大石油公司钻井液处理剂的企业标准由于我国石油工业管理体制的变化，国家成立了中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司和中国海洋石油总公司以下简称“三大石油公司”。中国石油集团标准化委员会油田化学剂及材料专业标准化直属工作组负责组织制修订中国石油天然气集团公司钻井液处理剂一级企业标准。中国石化企业标准化管理委员会标准化办公室负责组织制修订中国石化钻井液处理剂一级企业标准。中国海洋石油总公司钻完井专业标准化技术委员会负责其钻井液处理剂一级企业标准的制修订工作。所以，除国家标准、行业标准之外，三大石油公司根据自身实际情况，也制定了各自的钻井液处理剂企业标准，这些企业标准一般分两个层次一是总公司级的企业标准一级企业标准；二是三大石油公司下属分公司级的企业标准二级企业标准。因三大石油公司下属分公司级的企业标准很多，在此不再赘述。31中国石油钻井液处理剂企业标准从表3所示标准可以看出，一是年代都比较近，说明中国石油钻井液处理剂企业标准能够及时修订，紧跟石油行业科学技术的发展；二是这些标准大部分没有石油行业标准，是对石油行业标准的补充；三是这些标准涉及的产品是钻井工程中常用的产品，应将其上升为石油行业标准。32中国石化钻井液处理剂企业标准表4列出了中国石化钻井液处理剂企业标准，从标准名称来看，和国家标准GB厂R50052010钻井液材料规范所包括的产品以及部分石油天然气行业产品标准名称几乎相同，但是部分产品指标要求更严，试验方法更为合理。如GB/R50052010钻井液材料规范中，技术级低黏羧甲基纤维素CMCL、，T和技术级高黏羧甲基纤维素CMCHVT仅规定有无淀粉及衍生物、黏度计600RMIN读值和悬浮液滤失量。而QSH00382007钻井液用羧甲基纤维素钠盐技术要求还规定了水分、纯度、PH值和取代度等指标，而纯度和取代度指标是控制CMCL、，T和CMCH产品质量的关键技术参数。显然，2个标准在技术指标上存在很大差异。用GB厂R50052010作为检验CMCLVT和CMCH的依据，技术要求相对较宽，能够达到GB厂R50052010要求的CMC成本较低。相比之下，采用QSH00382007作为检验CMC的依据，技术要求较严，生产成本较高。由于检验依据不同，采标不一致，其性能和采购价格也有很大差别。另外在进行黏度和滤失量测定时GB厂R50052010规定养护16H，QSH00382007则要求养护2H。相对SY/R50942008钻井液用磺甲基酚醛树脂中浊点盐度试验方法，OSH00422007钻井液用磺甲