如何设计完美的钻井液添加剂

自从开始在海上钻井以来，就出现了钻井液的使用和钻屑的排放问题。然而，钻井液和钻屑的排放法规并不是现在才制定的。世界某些钻井活跃的地区，往往也是重要的水产品区。各国政府为这些地区制定了专门的排放法规，以保证不在这些水域排放钻井液和钻屑。
添加剂的生物降解在很多法规中是重要的环保安全指标。生物降解可能取决于材料在溶剂中的溶解度，也取决于产品的化学稳定性。诸如聚合物基降失水添加剂等钻井材料在400oF下仍然具有良好的作用，但它的降解性能较差。

在设计钻井液时，化学剂的化学功能是重要的。表面活性剂就是一个最好的实例，表面活性剂虽然具有良好功能，但可能对环境造成不利影响。表面活性剂的毒性对鱼类和海藻的影响最大。排放到海里（阴离子或阳离子）的表面活性剂可能对海洋造成最大的破坏，特别是毒性较大的阳离子表面活性剂。

在挪威，通常认为绿色化学添加剂的效果不如传统的化学添加剂，尽管新研制的化学添加剂符合排放法规的要求。问题是如何使新开发的产品既符合环保的要求，又能相当或超过现有产品的性能。在挪威，现有的材料为红色环保预警产品，而新开发的材料为黄色环保预警产品。预警级别不同的一个重要指标是产品的生物降解能力。

在美国的墨西哥湾，环保法规带来的变化是使常规的合成基钻井液演变成新型的酯/烯烃基钻井液。这种钻井液体系中含有植物酯，因而降低了钻井液的毒性并提高了钻井液的降解能力。由于酯的润滑性能以及新型钻井液的结构会大幅度提高机械钻速，并且能降低非生产时间。

过去。在钻井液中添加毒性成分导致钻井液废弃物处置成本上升。然而，在边远地区，没有运输废弃物的设施，如果该地区是环保敏感地区，那么就要重新设计钻井液。在前苏联的东部就发生过这样的情况。设计了一组高温/高压井，因技术问题，推荐使用含硫化锌净化剂的油基钻井液。然而，因地处边远，没有除锌的废弃物处理厂，加之位于环保敏感地区，最后改用了碳酸锌材料。

传统的做法是，为清除钻井液中的硫化氢要用包括硫化锌在内的除硫剂对钻井液进行处理。虽然这种做法可以有效地清除硫化氢，但由于使用了锌而对环境有明显的影响。为了避免污染和降低成本，多数环保管理机构推荐使用替代清除剂。铁基清除剂对环境无害，但是反应速度慢而且效果较差。哈里伯顿公司开发出的新型铁基清除剂是一种非常有效和反应速度快的新型添加剂。这种添加剂在产出气中含25%硫化氢的情况下使用取得很好的效果。

通过上述分析得出下列结论：

（1）材料的毒性可能与材料的化学活性有关；

（2）稳定性不受温度影响的产品，不容易降解；

（3）为适应配方要求而开发新的产品，但其效果不能降低；

（4）除考虑法规的要求外，经济合理性、技术可行性、客户意见和市场供应是要考虑的因素。