油基解卡劑不排放技術(shù)

程豈凡，張玉祥，馬冠軍，王佳妮

（西部鉆探工程有限公司國(guó)際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

油基解卡劑不排放技術(shù)

程豈凡*，張玉祥，馬冠軍，王佳妮

（西部鉆探工程有限公司國(guó)際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

對(duì)油基解卡劑的解卡機(jī)理、解卡劑的污染源及對(duì)鉆井液性能的影響、解卡劑污染源的特性進(jìn)行研究，通過優(yōu)化解卡劑配方與鉆井液施工工藝、消除快T對(duì)鉆井液的影響，乳化柴油、調(diào)整鉆井液性能等措施最終達(dá)到解卡劑不排放，直接應(yīng)用到鉆井液中。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，解卡劑對(duì)鉆井液污染不嚴(yán)重，處理后對(duì)鉆井液性能沒有負(fù)面影響，能有效降低鉆井液失水和摩阻系數(shù)。

油基；解卡劑；污染；摩阻系數(shù)

目前國(guó)內(nèi)使用最多的解卡劑為SR301解卡劑，且浸泡解卡后，一般為了避免影響鉆井液性能都是在循環(huán)過程中將解卡劑排放掉，造成環(huán)境污染和大量柴油浪費(fèi)。如何將解卡劑不排放而直接混入鉆井液中，利用其中的有效成分，并最大限度減少或消除解卡劑對(duì)鉆井液的污染便成為了我們目前急需解決的問題。

1　技術(shù)思路

室內(nèi)對(duì)解卡劑的解卡機(jī)理、解卡劑的污染源及對(duì)鉆井液性能的影響、解卡劑污染源的特性進(jìn)行研究，通過優(yōu)化解卡劑配方與鉆井液施工工藝、消除快T對(duì)鉆井液的影響，乳化柴油、調(diào)整鉆井液性能等措施最終達(dá)到解卡劑不排放，直接應(yīng)用到鉆井液中。

2　SR301解卡劑的解卡機(jī)理[1]

解卡劑的解卡機(jī)理包括滲透作用、潤(rùn)濕作用、去水化作用和泥餅脫落作用等。

（1）滲透作用：由于油類本身具有良好的滲透性能，加上滲透劑等表面活性劑的特殊滲透作用，解卡劑能很快地滲透到泥餅或井壁與管柱界面。

（2）潤(rùn)濕作用：表面活性劑改變管柱與泥餅或井壁間的潤(rùn)濕狀態(tài)，由水潤(rùn)濕變?yōu)橛蜐?rùn)濕，潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)降低了界面張力，減小了管柱與泥餅或井壁之間的摩擦阻力。

（3）潤(rùn)滑作用：油類有潤(rùn)滑作用，他們能借助滲透劑的作用，快速進(jìn)入管柱與泥餅或井壁間，起到良好的潤(rùn)滑效果。

（4）去水化作用：由于活度平衡關(guān)系，泥餅或井壁巖層脫水，泥餅變薄，產(chǎn)生裂縫，或井壁巖層收縮變硬，大量的潤(rùn)滑性物質(zhì)將滲入管柱與泥餅或井壁之間傳遞壓力，降低摩擦阻力。

（5）泥餅脫落作用：解卡劑滲透作用、去水化作用于腐蝕作用最終可使泥餅部分脫落，輔助解卡。

3　解卡劑配方優(yōu)化

3.1解卡劑污染源確定

室內(nèi)對(duì)解卡劑配方中的各成分（按密度為1.5g/cm3的解卡劑實(shí)配配方的比例）進(jìn)行了單劑鉆井液污染實(shí)驗(yàn),結(jié)果（見表1）表明，CaCl2對(duì)鉆井液粘度和失水影響最大，柴油和SR301對(duì)鉆井液粘度影響較大，快T對(duì)鉆井液泥餅質(zhì)量影響最大。

3.2氯化鈣加量對(duì)解卡效率的影響

資料表明，SR301解卡粉中含有10%～60%的石灰粉[2]，能提供足夠的水相礦化度，CaCl2并不是解卡劑配方里所必須的，室內(nèi)把CaCl2從配方中刪除后也一樣能收到較好的解卡效果（見表2）。

3.3快T對(duì)解卡效率的影響

不使用CaCl2的前提下進(jìn)行了快T最佳加量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，快T在解卡劑中的加量達(dá)到4%時(shí)泥餅已經(jīng)有很明顯的裂紋，超過5%后對(duì)解卡劑的解卡效率提升不大（見表3）。

3.4解卡劑配方

通過解卡劑解卡機(jī)理的研究和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將解卡劑配方進(jìn)行了優(yōu)化，原配方：柴油+25%SR301+ 10%水+10%SP-80+15%CaCl2+加重材料+8%～10%快T；優(yōu)化配方：柴油+25%SR301+10%水+10%SP-80+加重材料+4%～5%快T。以最大限度地減小解卡劑對(duì)鉆井液的污染。

表1　解卡劑配方成分對(duì)鉆井液性能的影響

表2　氯化鈣加量對(duì)解卡效率的影響

表3　快T加量對(duì)解卡效率的影響

3.5不同配方解卡劑解卡效率對(duì)比

優(yōu)化后解卡時(shí)間相差不大(原配方解卡時(shí)間為10min，優(yōu)化后解卡時(shí)間為12min)，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)快速解卡的要求。

3.6不同配方解卡劑對(duì)鉆井液的污染

室內(nèi)把優(yōu)化前后2種解卡劑對(duì)鉆井液性能的影響做了對(duì)比，從數(shù)據(jù)結(jié)果（見表4）可以看出，雖然2種解卡劑對(duì)鉆井液都存在污染，但優(yōu)化后的解卡劑對(duì)鉆井液的污染程度要小得多。

表4　不同配方解卡劑對(duì)鉆井液的污染

4　污染源消除

4.1快T的特性

快T化學(xué)名為磺化琥珀酸丁異二辛酯，1%水溶液pH值7.5～7，不耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、金屬鹽和還原劑。

4.2消除快T對(duì)鉆井液的污染

室內(nèi)根據(jù)快T不耐強(qiáng)堿的特性，結(jié)合鉆井液實(shí)際操作中的需要，對(duì)快T進(jìn)行了耐堿實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見：5%快T水溶液當(dāng)pH值達(dá)到10時(shí)開始產(chǎn)生沉淀，pH值達(dá)到13時(shí)，快T基本不溶于水。

4.3柴油的乳化

室內(nèi)以水為連續(xù)相，原油為分散相對(duì)乳化劑進(jìn)行了優(yōu)選。具體方法是：將原油混入清水中，高攪1min，倒入量筒，分別靜置1h和24h后讀取上層析出的原油量，計(jì)算乳化率?？紤]到乳化劑的方便性，室內(nèi)選取了現(xiàn)場(chǎng)常用的3種乳化劑，TW-60、SP-80和OP-10進(jìn)行優(yōu)配。見表5。

數(shù)據(jù)表明，乳化劑樣品7具有較理想的乳化效果。SP-80的加入能大幅度提高乳狀液的穩(wěn)定性。SP-80加量過大時(shí)，復(fù)合乳化劑HLB值進(jìn)一步降低，乳化效果反而下降。

為了更直接的研究乳化劑在鉆井液中的乳化效果，室內(nèi)以鉆井液為連續(xù)相對(duì)表7中2至8號(hào)乳化劑做了常規(guī)性能測(cè)試。結(jié)果表明，乳化劑在鉆井液中的效果與在水中是一致的。

表5　不同乳化劑不同時(shí)間下的乳化率

5　鉆井液性能調(diào)整

5.1受污染鉆井液流變性調(diào)節(jié)

取酒東長(zhǎng)306井4500m時(shí)的鉆井液混入10%解卡劑2并加入乳化劑作基漿高攪1h后做了流變性實(shí)驗(yàn)（見表6）。

表6　不同處理劑對(duì)鉆井液流變性的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見：HS-1與FCLS、CaO配合使用降粘和調(diào)節(jié)流變性的效果更加突出，調(diào)節(jié)泥餅質(zhì)量效果顯著。

5.2鉆井液潤(rùn)滑性

由于解卡劑主要成分為柴油，混入鉆井液并經(jīng)處理后鉆井液摩阻系數(shù)明顯降低，但解卡劑的混入量超過8%后，鉆井液摩阻系數(shù)不再降低。

6　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

6.1鉆井液工藝措施

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，振動(dòng)篩及除氣器全開，增加4#循環(huán)池參與循環(huán)，增大鉆井液與空氣的接觸面積，并降低循環(huán)池液面，提高攪拌機(jī)攪拌效率。同時(shí)，在2#池加入燒堿溶液、乳化劑和鉆井液處理劑對(duì)鉆井液性能進(jìn)行調(diào)整。

6.2解卡劑不排放技術(shù)在酒東長(zhǎng)2-27井的應(yīng)用

該井三開未投入潤(rùn)滑劑，混入的是長(zhǎng)3-7x未用的解卡劑，分3次混入50m3，混入后對(duì)鉆井液流變性沒有任何影響，失水和摩阻系數(shù)明顯降低，且起下鉆正常。

6.3解卡劑不排放技術(shù)在酒東長(zhǎng)307井的應(yīng)用

長(zhǎng)307井卡鉆后，注入解卡劑10.8m3，浸泡8h解卡。解卡后，直接在解卡劑中起鉆，通井時(shí)循環(huán)過程中解卡劑全部混入井內(nèi)，之后由于井底位移超標(biāo)，紅層段下入定向鉆具進(jìn)行了定向扭方位施工，定向過程中鉆具最長(zhǎng)靜止時(shí)間20min，沒有拖壓和粘卡跡象，且“紅層”等易塌井段未出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

6.4不同配方解卡劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果對(duì)比

表7是不同配方解卡劑的浸泡效果，表中序號(hào)5和序號(hào)6解卡劑為優(yōu)化后的配方，解卡劑配方優(yōu)化后解卡效率沒有受到影響。

7　結(jié)論

（1）解卡劑不排放技術(shù)既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，在國(guó)內(nèi)未見有關(guān)記載。

（2）解卡劑混入鉆井液并處理后能有效降低鉆井液失水和摩阻系數(shù)。

（3）解卡劑對(duì)鉆井液污染不嚴(yán)重，處理后對(duì)鉆井液性能沒有負(fù)面影響。

表7　不同配方解卡劑的浸泡效果

（4）解卡劑在鉆井液中的混入量不宜超過8%。

[1]范坤模.解卡劑在勝利油田的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，1991，19（2）.

[2]王文英.SR301粉狀解卡劑的研制與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，1984，2（2）.

TE2

B

1004-5716(2016)11-0075-04

2015-12-08

2016-01-18

程豈凡（1979-），男（漢族），甘肅酒泉人，工程師，現(xiàn)從事鉆井液技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。