发光细菌法测生物毒性

1. 对常用钻井液材料进行生物毒性分析，遴选出符合环保要求的材料。 2. 通过进行生物毒性分析，对不符合环保要求的钻井液材料，如果是必备材料而且目前又找不到相同功能的替代品，则研制新型的符合环保要求的替代品材料。

3. 在遴选出的钻井液材料中，择优选用价格性能比较好的材料，通过室内钻井液性能综合试验研究，研制出一种钻井液性能优良，能保证钻探施工顺利进行，符合环境保护要求的新型钻井液体系。

4. 现场试验两口井，通过实践检验其钻井液综合性能，整理试验数据，编写研究报告。

一、完成了符合环保要求的钻井液材料的遴选

1．生物毒性测定方法的选择

（1）糠虾生物试验法 （2）微毒性分析法 （3）发光细菌法

通过对发光细菌法与糠虾法试验结果对比，我们发现发光细菌法的EC50值与糠虾生物试验法的LC50值之间具有一定的相关性：EC50值总是小于LC50值，实验结果见表1。这说明相同数值的EC50值和LC50值相比，EC50值比LC50值对环境的毒性污染更小，更安全可靠。

表1 四种钻井液体系的EC50值与LC50值比较

钻井液体系 泥浆1＃ 泥浆2＃ 泥浆3＃ 泥浆4＃ 稀释 1：9 1：9 1：9 1：9 EC50 100000 ＜10000 200000 500000 LC50 270000 16300 ＞1000000 ＞1000000 备注 KCL/polymer 含Cr3＋泥浆 因此本项目采用发光细菌法，测定钻井液单剂及体系的生物毒性，用EC50(相对发光率50%时)来表征被测物的生物毒性，EC50值越大，表明被测物的生物毒性越小；EC50值越小，表明被测物的生物毒性越大。我们参照糠虾法的排放标准，以EC50＞30000ppm作为钻井液单剂及体系允许排放的标准。并参照糠虾生物毒性试验法的生物毒性分级标准，将生物毒性等级划分为六个等级(表2)，以此作为本项目的环境可接受性评价方法和标准。

表2 生物毒性等级分类

排放 毒性分级 剧毒 高毒 中毒 微毒 实际无毒 标 准 LC50ppm ＜1 1－100 100－1000 1000－10000 ＞10000 ＞30000 EC50ppm ＜1 1－100 100－1000 1000－10000 ＞10000 ＞30000 2．常用钻井液材料的生物毒性评价

按发光细菌法对常用钻井液材料进行毒性评价，结果见表3

表3 常用钻井液材料生物毒性结果

名 称 DFD JSF DrisPac HEC XCD KPAM PHP 使用浓度（%） 1.5 1.5 0.4 1.0 0.6 0.2 0.2 EC50（ppm） 100000 100000 ＞1000000 ＞300000 ＞1000000 ＞300000 ＞300000 毒性等级 无毒 无毒 无毒 无毒 无毒 无毒 无毒 二、完成环保型高效润滑剂的研制和应用

在地质调查金刚石取心钻探中，因转速较高，要求钻井液具有良好的润滑性；在石油天然气钻探中，定向井、水平井和深井所占的比例日益增加，钻井液的润滑性成为关键指标之一，因此，钻井液用润滑剂成为一种重要的常用的钻井液材料，其市场需求量日益增加，在钻井液化学处理剂中呈大幅度增长趋势，而目前的润滑剂仍在使用有毒性的矿物油材料（如柴油等）作基础原料，必然会被日益严格的环境保护要求所。本项目由于经费有限，把研制新型处理剂的重点放

在环保型钻井液用润滑剂的研制。完成了室内研制、中试及现场应用。 环保型润滑剂（Glub）以天然植物油为原料，经中高温（130℃-180℃）化学改性，提高其抗温抗盐能力后，再在中低温（70℃-90℃）条件下，进行乳化，使其适度水，能均匀地分散于水中，与水融后成一体。合成技术路线见图1。 （1）环保型钻井液用润滑剂（Glub）合成技术路线

（2）环保型钻井液用润滑剂（Glub）室内性能评价

环保型润滑剂（Glub）性能检测：

按中国石油天然气行业标准SY/T5662-94《钻井液用极压润滑剂试验方法》对Glub的润滑性能进行检测。选用二种钻井液作为基浆，测试在基浆中加入Glub后摩擦系数降低率和相对扭矩降低率。这二种钻井液为人工钠土基浆、聚合物泥浆。

<1>人工钠土基浆中加入Glub后润滑性能改善情况

人工钠土基浆配制：水+6%Nv-1人工钠土 测试结果见表4。

表4 人工钠土基浆加入Glub润滑效果

泥浆类型 人工钠土基浆 钠土加量 润滑剂加量 摩擦系数降低率(%) 扭矩降低率() 0.2% 90.23 94.91 80.12 83.33 6% 0.3%

<2>聚合物泥浆中加入Glub后润滑性能改善情况

聚合物碌配制：水+6%Nv-1人工钠土+0.1PAA（聚丙烯酸钠盐）测试结果见表5。

表5 聚合物泥浆加入Glub润滑效果

泥浆类型 润滑剂加量 0.5% 1% 聚合物泥浆 1.5% 2% 83. 90. 70.00 76.67 摩擦系数降低率(%) 66.82 77.25 扭矩降低率(%) 53.33 63.23 测试结果表明：Glub具有很好的润滑性能，能显著降低泥浆的摩擦系数和扭矩，满足钻探要求。

（3）环保型钻井液用润滑剂（Glub）的作用机理

Glub均匀地分散于钻井液中，钻进时，在孔壁或钻杆周围形成一层薄的油膜，油膜具有很高的极压强度，极大地降低钻杆与孔壁间的摩擦系数，从而降低钻杆的扭矩，减少动力消耗，同时有效防止钻杆粘附在孔壁上造成粘附卡钻，确保钻探施工的安全顺利进行。

（4）环保型钻井液用润滑剂的现场应用



环保型润滑剂（Glub）中试成功后，已分别在科钻、联合国地热定向钻探项目、江苏油气钻探和海洋油气钻探中使用，效果显著，受到用户的好评。



在科钻中，使用Glub后，钻井液的润滑性能大幅度改善，显著改善钻具的使用工况，提高钻具的工作效率，统计结果表明：使用Glub润滑剂后，平均回次长度由3. m增至7.28 m，平均机械钻速由0.91m/h增至1.33m/h，岩心采取率由85.6%增至97.41%，日进尺由6.4m/day增至m/day，而且不影响测井，不污染岩心，可见优良的润滑剂明显提高钻进效率，降低钻探成本。