1绪论1.1引言石油是不可再生能源,它作为一种常规能源和重要的战略资源,关系着一个国家的经济发展和国家安全。随着世界对石油资源需求的日益加剧,已探明的浅层油气藏远不能满足经济发展的需要。近年来,中国石油和天然气领域的研究不断的深入探索和发展,钻井业逐渐由浅层地层、简单地层向深层地层、复杂地层钻探开发,深井、超深井将是未来的勘探和开发的重点。在逐渐向深层地层进行的钻井勘探作业中,由于储层埋藏得较深、地层压力变大、岩性也变得更加的复杂,这些变化导致了钻探作业实施困难且成本高时效低,更易导致发生事故。目前,我国对深井和超深井钻井液技术和工艺进行了深入研究并取得了很大的发展,技术和工艺也越来越成熟安全,基本能满足钻井工程施工要求,但是,超深井的钻井工作除了面临地层的复杂条件外还存在着很多问题,尤其是在对抗温耐盐钻井液体系及其相关处理剂的研究、控制高密度高温条件下钻井液流变性的技术等方面的研究与国外存在较大差距[“3]。1.2深井钻井液的性能变化高温高压是深井钻井液所面对的最大问题,在5000m深井中井底温度可达150-250°C,现在我国的钻井作业深井已经可达7000m以上,国外甚至可达万米以上,井底温度随着井深的加深,钻井的地层越深,地层温度越容易出现梯度异常,井底温度也就越高,而井深在5000m以上的深井的井底压力也很高,能够达到100MPa以上,这种状况必然对钻井液的性能带来严重影响。在深井、超深井钻探作业中,作业井越深,钻井液在井下工作中循环的时间越长,停留在井下的时间也增长。井下的温度和压力会随着井深的增加而增高,而钻井液在低温下不易反应或不剧烈的反应,甚至不明显的反应都会因为高温的作用而变得容易发生和明显,从而使深井钻井液的性能发生变化。油基钻井液性能受高温影响较小但是对于环境有着较大影响,水基钻井液对于环境污染相对较小但受高温影响较大[4]。1.3钻井液添加剂——降粘剂随着钻井过程的继续，钻井液中的固相颗粒过多以及粘土颗粒形成空间网状结构，是钻井液稠化的主要原因。对于深井或高压地层钻探，需要使用高密度钻井液。而高密度钻井液中的大量固相加重剂的加入，增强了钻井液内颗粒间的摩擦，所配制的钻井液粘度、切力明显上升，流动性降低[1]。同时，在钻井过程中，随着钻进深度的不断增加，钻屑增多，而固控设备又不能完全除去这些钻屑，尤其是2um以下的钻屑，那么钻井液中就存留了大量的细颗粒的钻屑，导致钻井液中的固相增多。另一方面，由于钻进过程中可能遇到盐膏层或高温高压地层，使钻井液中的粘土颗粒表面双电层受到压缩或水化膜变薄，从而使颗粒间斥力减小，颗粒彼此之间易于连接形成空间网架结构或使网架结构增强，导致钻井液粘度、切力增加，使得钻井液泵送困难、钻屑难以除去或钻井过程中激动压力过大等现象，造成钻井事故。因此，必须加入降粘剂，降低体系的粘度和切力，使其具有合适的流变性。1.4抗温耐盐处理剂的要求对抗高温钻井液处理剂的要求是它在高温的环境下稳定性好,且在高温作用下钻井液处理剂不易高温降解和高温交联,或交联很弱,在可控范围内;能够在粘土颗粒表面有较好的吸附能力,亲水性强;能够有效的抑制粘土的高温分散作用;能够在较低的pH值下发挥作用;具有较好的抗盐析能力[6]。1.5国外抗温耐盐降粘剂研究现状经过对国外钻井液降粘剂发展情况的跟踪调研分析,国外钻井液降粘剂品种较多,1981年使用的降粘剂共有205种,1982年已经达到269种(商品名)。在随后的近20年,随着可供选择的降粘剂产品越来越多,人们逐步进行优化,更重视在保护油气层、无污染环境、高效低廉等方面深入研究,以优化出性能优异、综合价值更高的降粘剂。到1999年优化至219种,2001年进一步优化到95种,之后随着石油经济的快速发展,2004年已经发展到170种,2006年发展到196种[10]。降粘剂的种类主要是以木质素、合成聚合物、纤维素、腐植酸、单宁等为原料。由此可见,降粘剂在现场的应用和社会其他事物的发展一样,随着人们认识的不断提高而得到进一步改善。目前,国外研究人在钻井液降粘剂研究方面开展了大量工作,主要成果有:①丙烯酸-羟丙基丙烯酸酯树脂聚合物R.B.Steven和W.H.Lany[11]用丙烯酸、羟丙基丙烯酸酯树脂合成了分子量介于5000-10000间的聚合物降粘剂。和木质素磺酸盐混合使用,耐温达200℃,若引入如羟乙基化苯酚聚氧化乙烯类表面活性剂,能进一步提高钻井液的耐高温性能。②DMP解絮凝剂是一种黑色素衍生物,抗温达204℃,在二价阳离子含量高的钻井液中仍能发挥降粘作用。范德华粘度测试结果表明,当温度为121℃时钻井液快速絮凝,177℃时凝胶化。添加DMP的钻井液粘度在25℃-149℃间降低,149℃-177℃间不变,温度达232℃时钻井液粘度下降