鉆井液處理劑檢驗標準應用中的問題及分析

楊文忠 王玲 延偉 王凱月 金玉寒

摘 要：鉆井液處理劑標準是規范其生產和控制其質量的重要技術文件。本文通過分析鉆井液用處理劑標準中存在的同類處理劑檢測方法不一致、指標要求各不同、操作中存在不規范的行為等問題，分析原因，從規范標準、試劑材料、檢驗方法和信息化建設等環節進行了分析，并提出建議，從而達到測試程序統一、操作簡潔明確，提高了實驗室檢測工作效率，有利于鉆井液處理劑產品質量的提高。

關鍵詞：鉆井液處理劑，標準，質量

1 鉆井液處理劑標準的現狀

統計分析，現有在用的90余種鉆井液處理劑中執行國家標準的占14.4％、執行行業標準的占13.7％、執行企業標準的占71.9％。

1.1 鉆井液處理劑國家標準

產品標準GB/T 5005-2010《鉆井液材料規范》修改采用ISO 13500-2010《石油和天然氣工業 鉆井液材料 規范和試驗》，其主要內容包括了鉆井液用重晶石粉、鉆井級膨潤土等13種材料的技術要求和測試方法。

其中等同采用的方法標準有以下3項。

（1）GB/T 16783.1-2014等同采用ISO 10414-1：2008《石油天然氣工業鉆井液現場測試 第1部分：水基鉆井液》。

（2）GB/T 16783.2-2012等同采用ISO 10414-2：2011《石油天然氣工業鉆井液現場測試 第2部分：油基鉆井液》。

（3）GB/T 29170-2012等同采用ISO 10416：2008《石油天然氣工業鉆井液實驗室測試》。

1.2 鉆井液處理劑石油天然氣行業標準

SY/T 5490-2016《鉆井液試驗用土》、SY/T 5725-95《鉆井液用超細碳酸鈣》、SY/T 5946-2002《鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽》、SY/T 5814-2008《鉆井液用腐植酸類處理劑中腐植酸含量的測定》等產品標準和檢測方法。

1.3 鉆井液處理劑企業標準

Q/SH 0039-2007《鉆井液用水解聚丙烯膝銨鹽技術要求》、Q/SH 0045-2007 《鉆井液用超細碳酸鈣技術要求》、Q/SH 0042-2007《鉆井液用磺甲基酚醛樹脂技術要求》等產品標準。

2 鉆井液處理劑標準在實施過程中存在的問題

2.1 標準命名不規范

名稱華而不實，例如：低固相處理劑、井壁穩定劑、無毒稀釋劑等。功能名稱前缺少修飾定語，例如：改性腐殖酸類降濾失劑，按照命名規范應該命名為“鉆井液用降濾失劑 改性腐殖酸”。同種原材料生產不同產品，例如：鉆井液用包被絮凝劑 丙烯酰胺、鉆井液用降濾失劑 丙烯酰胺、鉆井液用增粘劑 丙烯酰胺等，有些名字不能充分體現產品的功能和適用范圍。

2.2 標準的適用性差

由于認識、觀念和地域的差別，產品標準水平參差不齊，有些標準由生產企業的標準直接轉化而來，并非通用標準，適用性較差。一般而言，鉆井液處理劑的理化性能指標比較穩定，測定結果變化不大，但是性能的測定就有可能出現比較大的差異。

2.3 試劑材料不規范

（1）配制基漿用水。標準中的配漿用水有蒸餾水或去離子水，海水或4％NaCl鹽水、飽和鹽水、人工海水或復合鹽水。但是也有少數標準由企標轉化而來，配制基漿采用自來水，這就導致檢驗工作存在地域性的誤差。（2）配漿用土。原來采用鉆井液實驗用鈉膨潤土（新疆夏子街），這種土是根據SY/T 5490-94標準專門為鉆井液室內評價生產的。這種土由于是天然鈉土，性能相對比較穩定。由于礦源的原因，一些標準采用安丘生產的鈉膨潤土或二級膨潤土，這種土由于產地不同，其性質不盡相同。有些情況下，不同產地的膨潤土配出的基漿性能變化比較大。鉆井液用評價土是根據SY/T 5444-92標準生產的，專門用來評價CMC、改性淀粉等降濾失劑產品。安丘產的評價土理論上與英國生產的OCMA評價土具有相同的使用結果。但在實際使用過程中，發現兩種土是有差別的。（3）采用的鉆井液用濾紙。在行業標準中濾紙的規定一般是WhatmanNo5O型進口濾紙或者符合SY/T 5677規定的鉆井液用濾紙。實驗室內將國產濾紙與進口濾紙對比，由于濾紙的致密性有差別，造成檢測結果的差異。（4）配漿所用的添加劑。如：磺化褐煤、磺化栲膠，由于產地不同，主含量的差異，市場上不能購買到標準統一添加劑，造成實驗數據誤差很大。（5）在分析中指示劑加入量非定量。Q/SH CG0037超細碳酸鈣測定碳酸鈣含量，加入5mL氫氧化鈉及10mg 左右鈣指示劑，這給操作者帶來困惑，經試驗驗證，加入5mg鈣指示劑易觀察滴定終點，10mg鈣指示劑顏色太深，讀數誤差較大。

2.4 執行標準不統一

現在并存的檢驗標準有國標、行標、一級企業標準、二級企業標準，在做性能評價時，同樣的產品，由于加樣量、性能指標的不同，無法分出產品優劣。羧甲基纖維素鈉鹽現存標準有GB/T 5005-2001《鉆井液材料規范》，又有中石化企業標準Q/SH 0038-2017《鉆井液用羧甲基纖維素鈉鹽技術條件》，在GB/T 5005-2001《鉆井液材料規范》的技術級低粘羧甲基纖維素技術指標中只有粘度計600r/min讀數和濾失量兩項指標，而Q/SH 0038-2017《鉆井液用羧甲基纖維素鈉鹽技術條件》中又規定純度、取代度等指標，所以采用哪一個標準檢驗產品質量和性能就存在著很大的差異。加重材料重晶石粉現行有效的標準有GB/T 5005-2010和Q/SHCG90-2016，在Q/SHCG90-2016中增加了黏度效應，在進行黏度和濾失量測定時，這兩個標準在養護時間上不一致，GB/T 5005-2010要求養護16h，而Q/SHCG90-2016則要求養護24h，二者養護時間存在差異。

2.5 相關指標要求的關聯性不匹配

按照一定比例配制基漿時，指標對表觀黏度和濾失量同時做了要求，但是在測定實驗室配制的基漿時，往往只有一部分指標達到要求，無法同時達到標準規定，需要重復調整加土量，這就給檢驗工作帶來了一定的困難。

2.6 引用方法不完整

鉆井液用甲酸鹽通用技術條件按照SY/T 5946-2002《鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽》4.3.8條款進行鉀離子含量測定，測定結果遠遠偏離理論值。采用甲酸鉀含量為98%的化學試劑（上海麥克林公司）按此標準進行驗證，3次測得的結果分別為21.32%、21.56%和21.47%，與鉀離子含量理論值39.1×98%/84.12=45.55%偏差較大，究其原因是引用方法時，在堿性介質條件下，四硼酸鈉與鉀離子作用生成穩定的四硼酸鉀沉淀，過量的四硼酸鈉會繼續同季銨鹽反應生成四苯硼季銨鹽沉淀，季銨鹽會與達旦黃指示劑作用形成顏色變化顯示終點，在引用該方法時，沒有明確四硼酸鈉溶液的加入量，說明引用該方法的不完整，不具備操作性。

3 標準執行中應遵循的原則及建議

3.1 鉆井液處理劑產品命名應規范化

命名方面，最好能標出產品的化學名稱或標明產品的化學成分。對產品品種進行歸類，統一標準代碼，同一類產品應制定一個統一的標準或通用技術條件。才能更有效地規范產品的采購、檢驗和管理技術，更好地提高鉆井液處理劑產品的質量。

3.2 保留部分產品的特殊性

由于中石化各油田地質狀況不同，所使用的鉆井液體系存在差異，井的深度和地層結構存在較大差異，從而所使用的產品也應有所差異。可以允許保留部分產品特殊性，但是常規類產品應該是統一的，比如：大量使用的褐煤樹脂類、聚合物類、纖維素鈉鹽、鉀鹽等，這些產品應執行統一的國標、行標或中石化企業標準，但不排除由于地層復雜從而需要一些特殊功能的產品，在沒有統一上級標準的情況下，可以制定二級企業標準并應用，所以鼓勵企業制定嚴于國家標準或行業標準的企業標準，在企業內部使用。

3.3 統一試劑材料，完善測試評價方法并及時更新標準

試劑材料的統一，執行標準一致，才能使評價具有可比性，同一個產品，采用同一價格同一個標準來評價是保證市場和產品質量穩定的前提。同時為了制修訂的標準技術先進、切合實際，應以國內外先進標準為基礎，規范現有的標準，分析目前標準存在的問題，然后根據調研結果制定切實可行的行業標準。在無法馬上修訂的情況下，可以討論后形成標準會議紀要，然后下發使用，確保標準中的指標制定更加完善、趨于合理，并能真實反映現場實際使用效果。（1）要對每一類處理劑制定統一的評價方法及主要技術指標，可以減少同類產品標準的重復制定，有利于處理劑標準的規范和質量水平的提高，也為更多企業進入國際化市場的競爭創造有利條件。（2）老產品隨著技術的進步和配方的改進，性能也在發生變化，原來的標準已不能適應產品的要求。這就需要規范標準的時效性。標準中的內容是不斷更新并向更合理、更完善的方向發展的。

3.4 運用體系思維建模

按照水基鉆井液、油基鉆井液和氣態鉆井液的分類法對鉆井液常用體系進行分類評價，主要評價性能指標，對理化指標不重點關注，提高檢驗效率，為現場施工提供數據支撐。同時運用信息化的手段，制定配制基漿的流變性能相關數據參考表，實現各檢測實驗室數據共享，減少重復調整配比，提升工作效率。

3.5 新產品的研發與引進

處理劑開發的最終目的是滿足油護、環護、深井、特殊井等不同需要。具體包括：適用于深井（大于4500m）、抗高溫（150℃以上）、抗鹽（抗飽和鹽水）、抗鈣鎂的增粘劑、降濾失劑、降粘劑和流型改進劑；復雜易坍塌地層鉆井用的泥頁巖穩定劑、堵漏劑；大位移井、多分支井用的潤滑劑、井壁穩定劑；低滲透地層鉆井用的油保材料；對環境無污染的、可生物降解、低成本的天然改性產品。對于新開發的處理劑，制定標準時其關鍵指標的確定，要盡可能采用比較先進的儀器來進行評價。如：引進在地層裂縫中產生井下橋堵、平衡壓力的“Aphron”鉆井液。

4 結 論

本文通過分析鉆井液處理劑標準在實施過程中存在的問題，提出相應的建議。（1）要加大試驗用基礎試劑材料的研究與供應，保證試劑材料的統一；（2）完善鉆井液處理劑相關標準，制修訂適應技術發展需要的標準，填補部分行業空白，推動新技術的發展與應用；（3）根據需要保留部分特殊性產品，進行差異化管理；（4）標準應簡潔明確，利于操作，應以提高實驗室檢測工作效率和指導現場施工為目的。

參考文獻

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GB/T 5005-2010，鉆井液材料規范[S].

GB/T 16783.1-2014/ISO 10414-1：2008，石油天然氣工業鉆井液現場測試 第1部分：水基鉆井液[S].