環(huán)保鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要:綜述了環(huán)保鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，通過分析環(huán)保鉆井液存在的問題，對環(huán)保鉆井液的發(fā)展趨勢提出了建議。

關(guān)鍵詞:鉆井液;環(huán)境保護(hù);生物可降解性

中圖分類號:TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)12-0330-01

1 環(huán)保鉆井液技術(shù)研究

1.1 多元醇鉆井液體系

多元醇鉆井液體系是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的一種以多元醇為主劑配制而成的環(huán)保型水基鉆井液體系，多元醇水基鉆井液體系不但具有油基鉆井液的優(yōu)異性能，而且不存在污染環(huán)境和干擾地質(zhì)錄井問題，其室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用都已取得良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 甲基葡萄糖苷鉆井液體系

甲基葡萄糖苷鉆井液是20世紀(jì)90年代提出的一種新型水基鉆井液體系，由于它在防塌機(jī)理及常規(guī)鉆井液性能方面類似于油基鉆井液，又稱為仿油基鉆井液體系。大量的室內(nèi)研究和生產(chǎn)實踐證明，甲基葡萄糖苷鉆井液能有效地抑制泥頁巖水化膨脹，維持井眼穩(wěn)定，保護(hù)油氣層，同時還具有良好的潤滑性能、抗污染能力和高溫穩(wěn)定性，并且無毒、易生物降解，對環(huán)境影響極小，具有極好的應(yīng)用前景。

1.3 有機(jī)鹽鉆井液體系

鉆井液用有機(jī)鹽主要為甲酸鹽。目前北京培康佳業(yè)公司開發(fā)出兩類有機(jī)鹽Weight 2和Weight 3，其中Weight 2與甲酸鈉性質(zhì)相似，Weight 3與甲酸鉀性質(zhì)相似。有機(jī)鹽鉆井液具有防塌性能好、保護(hù)油氣層、腐蝕性低、環(huán)保及可以回收再利用的特點。

1.4 稀硅酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液

最早是由Garrison和Baker等在19世紀(jì)30年代提出，目的是為了維持井壁穩(wěn)定。由于高濃度可溶性硅酸鹽(20%-50%)鉆井液遇到流變性能難以控制問題，在20世紀(jì)40年代中期被石灰鉆井液和聚合物鉆井液所取代。近幾年來，由于最近幾年在鉆井方面取得了一些進(jìn)展，使硅酸鹽鉆井液的流變性能控制等方面變的容易，這些成果使人們再次使用硅酸鹽鉆井液得以實現(xiàn)。

1.5 合成基鉆井液體系

合成基鉆井液以人工合成或改性有機(jī)物，即合成基液為連續(xù)相，鹽水為分散相，再加上乳化劑、有機(jī)土、石灰等組成的油包水乳化鉆井液，根據(jù)性能需要加配降濾失劑、流變性調(diào)節(jié)劑和重晶石等。酯基鉆井液于1990年3月在北海首次應(yīng)用獲得成功之后，合成基鉆井液的種類不斷增加，首先是酯、醚、聚а烯烴基鉆井液，后來在權(quán)衡環(huán)境保護(hù)因素和成本的前提下開發(fā)了第二代合成基鉆井掖。第二代合成基鉆井液以線型а烯烴、內(nèi)烯烴和線型石蠟基鉆井液為代表，其特點是運動粘度和鉆井液成本較第一代合成基鉆井液低，環(huán)境保護(hù)性能較第一代要差。

2 環(huán)保鉆井液的發(fā)展趨勢

通過對國內(nèi)外環(huán)保鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀的分析，認(rèn)為環(huán)保鉆井液應(yīng)具有:與油基鉆井液相當(dāng)或接近的抑制性能;配制和維護(hù)成本與普通水基鉆井液相近;滿足于施工地區(qū)的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無害，最好是有益于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境;利于保證施工人員的健康和安全;適應(yīng)于各種復(fù)雜井和深井鉆探需要。目前，制約中國環(huán)保鉆井液技術(shù)開發(fā)的因素為:

(1)國外開發(fā)的合成基、甲基葡萄糖苷等環(huán)保鉆井液，盡管具有無毒、可生物降解的性能，但成本高，無法廣泛推廣使用。因此，處理劑成本是關(guān)系到環(huán)保鉆井液開發(fā)成敗的關(guān)鍵。

(2)目前所開發(fā)的環(huán)保鉆井液多數(shù)要與其他環(huán)保性能較差的處理劑復(fù)配，才能達(dá)到好的性能，這使體系的環(huán)保優(yōu)勢受到不同程度的影響。

(3)鉆井液的抑制性能、抗溫和抗污染性能是制約環(huán)保鉆井液開發(fā)運用的主要因素，是環(huán)保處理劑和體系研究攻關(guān)的重點。

因此在今后的環(huán)保鉆井液技術(shù)研究中，應(yīng)該重視以下發(fā)展趨勢和研究重點。

(1)近年來發(fā)展起來的低毒性油基鉆井液和新型合成基鉆井液在使用過程中，也出現(xiàn)了與環(huán)保相沖突的種種問題。因此，國外已經(jīng)以純天然材料為基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)保鉆井液，以達(dá)到真正意義上的環(huán)保鉆井液標(biāo)準(zhǔn)。因此，環(huán)保鉆井液的研究應(yīng)建立在天然高分子材料改性、完善各種環(huán)保處理劑自身性能的基礎(chǔ)上。在環(huán)保處理劑的開發(fā)中應(yīng)重視對天然農(nóng)副產(chǎn)品加工后的副產(chǎn)物的開發(fā)利用。

(2)環(huán)保鉆井液中無機(jī)鹽的使用應(yīng)與周圍環(huán)境的礦化度及鹽類一致，選擇有利于環(huán)境安全無毒的無機(jī)鹽類，并研究它們對環(huán)保鉆井液整體性能改善的技術(shù)和方法。環(huán)保鉆井液應(yīng)以低鹽度為原則。

(3)生物降解性能好的無毒純天然的油膜形成劑能提高環(huán)保鉆井液的抗溫性能和抑制性能。

(4)重視納米技術(shù)在天然高分子材料改性方面的運用，通過選用特定的納米材料，提高天然高分子材料抗溫穩(wěn)定性和抗降解能力，如納米抗菌材料和納米憎水性材料對天然高分子材料的表面處理。

(5)硅酸鹽鉆井液是一種環(huán)保體系，成本與水基鉆井液接近，是重點開發(fā)方向。硅酸鹽材料是重要的無機(jī)環(huán)保鉆井液材料，如果能夠通過特定的工藝對該材料進(jìn)行改性，以改善其抑制性、潤滑性和配伍性能等，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展硅酸鹽體系，可以開發(fā)出環(huán)保性能好、適應(yīng)各種復(fù)雜鉆井條件的新型硅酸鹽鉆井液體系。硅酸鹽材料的改進(jìn)，應(yīng)該是環(huán)保鉆井液技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

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