如何設計完美的鉆井液添加劑

自從開始在海上鉆井以來，就出現了鉆井液的使用和鉆屑的排放問題。然而，鉆井液和鉆屑的排放法規并不是現在才制定的。世界某些鉆井活躍的地區，往往也是重要的水產品區。各國政府為這些地區制定了專門的排放法規，以保證不在這些水域排放鉆井液和鉆屑。
添加劑的生物降解在很多法規中是重要的環保安全指標。生物降解可能取決于材料在溶劑中的溶解度，也取決于產品的化學穩定性。諸如聚合物基降失水添加劑等鉆井材料在400oF下仍然具有良好的作用，但它的降解性能較差。

在設計鉆井液時，化學劑的化學功能是重要的。表面活性劑就是一個最好的實例，表面活性劑雖然具有良好功能，但可能對環境造成不利影響。表面活性劑的毒性對魚類和海藻的影響最大。排放到海里（陰離子或陽離子）的表面活性劑可能對海洋造成最大的破壞，特別是毒性較大的陽離子表面活性劑。

在挪威，通常認為綠色化學添加劑的效果不如傳統的化學添加劑，盡管新研制的化學添加劑符合排放法規的要求。問題是如何使新開發的產品既符合環保的要求，又能相當或超過現有產品的性能。在挪威，現有的材料為紅色環保預警產品，而新開發的材料為黃色環保預警產品。預警級別不同的一個重要指標是產品的生物降解能力。

在美國的墨西哥灣，環保法規帶來的變化是使常規的合成基鉆井液演變成新型的酯/烯烴基鉆井液。這種鉆井液體系中含有植物酯，因而降低了鉆井液的毒性并提高了鉆井液的降解能力。由于酯的潤滑性能以及新型鉆井液的結構會大幅度提高機械鉆速，并且能降低非生產時間。

過去。在鉆井液中添加毒性成分導致鉆井液廢棄物處置成本上升。然而，在邊遠地區，沒有運輸廢棄物的設施，如果該地區是環保敏感地區，那么就要重新設計鉆井液。在前蘇聯的東部就發生過這樣的情況。設計了一組高溫/高壓井，因技術問題，推薦使用含硫化鋅凈化劑的油基鉆井液。然而，因地處邊遠，沒有除鋅的廢棄物處理廠，加之位于環保敏感地區，最后改用了碳酸鋅材料。

傳統的做法是，為清除鉆井液中的硫化氫要用包括硫化鋅在內的除硫劑對鉆井液進行處理。雖然這種做法可以有效地清除硫化氫，但由于使用了鋅而對環境有明顯的影響。為了避免污染和降低成本，多數環保管理機構推薦使用替代清除劑。鐵基清除劑對環境無害，但是反應速度慢而且效果較差。哈里伯頓公司開發出的新型鐵基清除劑是一種非常有效和反應速度快的新型添加劑。這種添加劑在產出氣中含25%硫化氫的情況下使用取得很好的效果。

通過上述分析得出下列結論：

（1）材料的毒性可能與材料的化學活性有關；

（2）穩定性不受溫度影響的產品，不容易降解；

（3）為適應配方要求而開發新的產品，但其效果不能降低；

（4）除考慮法規的要求外，經濟合理性、技術可行性、客戶意見和市場供應是要考慮的因素。