淺談石油鉆井泥漿處理劑的應(yīng)用趨勢

常曉旭 張永軍 李彬

【摘 要】近年來，隨著油基鉆井液在頁巖氣水平井及強(qiáng)水敏性地層的應(yīng)用，油基鉆井液處理劑也有了快速發(fā)展，短短幾年內(nèi)就研發(fā)出油基鉆井液乳化劑、降濾失劑、增黏劑和封堵劑等處理劑，使我國油基鉆井液技術(shù)逐步趨于成熟。本文現(xiàn)就鉆井泥漿處理劑的類型及應(yīng)用情況作一個簡要的介紹，為這些處理劑的合理應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】油井鉆探；泥漿處理劑；應(yīng)用趨勢

自上世紀(jì)七十年代以來，為滿足鉆井液性能維護(hù)處理需要和保證在復(fù)雜條件下能夠安全、順利鉆井，我國鉆井液處理劑的研制與應(yīng)用越來越受到重視，并逐步實(shí)現(xiàn)了專用處理劑由國外引進(jìn)到自主研發(fā)的轉(zhuǎn)變，尤其是聚合物處理劑的研發(fā)與應(yīng)用奠定了低固相不分散鉆井液的發(fā)展基礎(chǔ)。八十年代以后，定向井、叢式井、水平井、調(diào)整井逐漸增，鉆井條件變得更加惡劣，而勘探開發(fā)對鉆井過程中地質(zhì)資料錄取、油氣層保護(hù)、固井質(zhì)量的要求卻更高更更嚴(yán)格。泥漿是鉆井技術(shù)的重要組成部分。為了優(yōu)質(zhì)、高效、快速鉆達(dá)目的層，滿足勘探、開發(fā)、鉆井工程的需要，我國泥漿處理劑一直以較快速度發(fā)展，目前已經(jīng)形成我國自已的泥漿處理劑系列。本文現(xiàn)就鉆井泥漿處理劑的類型及應(yīng)用情況作一個簡要的介紹，為這些處理劑的合理應(yīng)用提供參考。

一、鉆井泥漿處理劑的分類

為了保證鉆井泥漿的穩(wěn)定性和調(diào)整泥漿的各種工藝性能，以適應(yīng)各種情況下的鉆井要求，泥漿中使用著各種各樣的化學(xué)處理劑（泥漿添加劑）。隨著鉆井工藝向高速優(yōu)質(zhì)、超深井、海洋和復(fù)雜地層發(fā)展，泥漿體系不斷發(fā)展，泥漿處理劑的種類也在不斷的增加和更新。目前，美國的泥漿處理劑已經(jīng)超過3000種。按處理劑的化學(xué)組成，可將其分為無機(jī)處理劑、有機(jī)高分子處理劑和表面活性劑三大類。按處理劑在泥漿中所起作用不同，可將泥漿處理劑分為以下十六類：（1）堿度和pH控制劑；（2）殺菌劑；（3）除鈣劑；（4）腐蝕抑制劑；（5）消泡劑；（6）乳化劑；（7）降失水劑；（8）絮凝劑；（9）起泡劑；（10）堵漏材料；（11）潤滑劑；（12）頁巖穩(wěn)定劑；（13）表面活性劑；（14）降粘劑和分散劑；（15）增粘劑；（16）加重劑。

二、鉆井泥漿處理劑的應(yīng)用趨勢

我國目前擁有的泥漿處理劑共有16類260個品種。綜合分析幾十年來國內(nèi)泥漿處理劑的應(yīng)用情況，可發(fā)現(xiàn)其中的四個主流趨勢：

（一）業(yè)界始終秉承“進(jìn)一步滿足勘探、開發(fā)、鉆井需要”這一目標(biāo)來研究泥漿處理劑，在借鑒國外已有研究成果基礎(chǔ)上不斷在努力開發(fā)本土產(chǎn)品

四十多年來，我國僅從國外引進(jìn)極少量泥漿處理劑（不足千噸）.靠自己的力量不斷地研制各種處理劑，滿足了生產(chǎn)的需要。研究工作基本上可分為兩個階段。八十年代以前主要是追隨國外的泥漿處理劑技術(shù)，引用其它行業(yè)的化工產(chǎn)品或仿制國外的泥漿處理劑。八十年代以后，除繼續(xù)追蹤國外先進(jìn)泥漿處理劑如解卡劑、磺化瀝青、無螢光潤滑劑、層狀金屬氫氧化物、有機(jī)硅等之外，開始研究泥漿處理劑作用機(jī)理，以自行設(shè)計(jì)并研制新型的泥漿處理劑，如兩性離子聚合物、小陽離子聚合物、高改浙青、聚丙烯酸鉀、水解聚丙烯腈鈣鹽、鉀鹽等。

（二）泥漿處理劑品種以較高速度發(fā)展，不斷滿足勘探、開發(fā)、鉆井工程的需要

五十年代初期我國僅使用四類6種泥漿處理劑（單寧、揭煤、燒堿、純堿、重晶石、土粉），到1978年發(fā)展為十三類。進(jìn)入八十年代后，勘探領(lǐng)域擴(kuò)大.對泥漿技術(shù)的要求提高，泥漿處理劑無論品種或用量均以高速度發(fā)展。目前已有十六類共260種產(chǎn)品。十六類產(chǎn)品中發(fā)展最快的有八類，即頁巖抑制劑降濾失劑、潤滑劑、降粘劑、堵漏劑、增粘劑、消泡劑、解卡劑，產(chǎn)品用量也在不斷增加。就目前來看，國內(nèi)的泥漿處理劑無論品種還是產(chǎn)量基本可滿足當(dāng)前石油勘探、油品開發(fā)以及鉆井施工的需要。

（三）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步變得多樣化

我國使用和研制的泥漿處理劑，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上已開始從單一化合物、均聚物向共聚物、接枝產(chǎn)品發(fā)展，從主要使用天然產(chǎn)品和改性天然產(chǎn)品向合成產(chǎn)品或天然與合成產(chǎn)品結(jié)合方向發(fā)展，從僅使用高聚物鈉鹽向具有更強(qiáng)抑制性能的高聚物鉀鹽、鈣鹽、銨鹽方向發(fā)展，從僅使用陰離子或非離子聚合物向兩性離子聚臺物、陽離子聚合物方向發(fā)展。泥漿處理劑防塌、降濾失、降粘、增粘、潤滑等效能不斷提高，萬米進(jìn)尺泥漿處理劑總用量在逐步下降。

三、當(dāng)前應(yīng)用趨勢下存在問題

當(dāng)前鉆井泥漿處理劑的宏觀應(yīng)用趨勢是好的，但是細(xì)細(xì)分析，其中還存在一些問題：

（一）品類缺乏獨(dú)創(chuàng)性

以天然產(chǎn)物為原料的處理劑，在品種上大多追隨國外，獨(dú)創(chuàng)少，未有突破性進(jìn)展。合成的處理荊發(fā)展較快，已有一些新突破.但單體供應(yīng)和價格限制了新穎高效產(chǎn)品的合成，已合成的難以為油田所接受例如抗鹽、抗高鈣、抗高溫的降濾失劑、降粘劑及增粘劑產(chǎn)品的性能仍不如國外產(chǎn)品。必須加快泥漿處理劑作用機(jī)理的研究.查明處理劑分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)與泥漿性能之間的關(guān)系，開發(fā)價格適宜的新單體，創(chuàng)新我國泥漿處理劑系列，以形成我國自已的先進(jìn)的泥漿體系。

（二）亟待研發(fā)高效能的處理劑

勘探領(lǐng)域的擴(kuò)大，調(diào)整井和特種工藝井如定向井、叢式井、水平井、小井眼井的增多，鉆井新技術(shù)的發(fā)展.均對泥袋技術(shù)提出了現(xiàn)有泥漿處理劑不能全面滿足的新要求。必須研制效能更高的處理劑，例如具有強(qiáng)封堵作用的無螢光防塌劑，化學(xué)固壁劑，對付易膨脹強(qiáng)分散地層的強(qiáng)抑制劑，聚合物泥漿泥餅質(zhì)量改善劑，適用于不同井溫不同類型油氣層的完井液處理劑和屏蔽哲堵劑，低傷害的或投產(chǎn)后自行解堵的堵漏劑，封堵大裂縫和溶洞的堵漏劑，使用氧化鐵礦粉加重的深井超高密度重泥漿鉆進(jìn)時的解卡劑，與陽離子聚合物泥漿、兩性離子聚合物泥漿、正電膠泥漿配套的處理劑、高效潤滑劑、長效消泡劑等。

（三）產(chǎn)品的環(huán)保性能亟待提高

目前我國針對工業(yè)領(lǐng)域的環(huán)保整頓力度不斷加大，環(huán)保要求較之以前來說有過之而無不及。一些處理劑和泥漿體系如木質(zhì)索磺酸鐵鉻鹽、腐殖酸鉻、油包水泥漿、油基解卡劑、油基潤滑劑、氯化鉀、氯化鈉等的使用受到限制，泥漿處理要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須推出對環(huán)境無污染或能迅速完成生物降解的處理劑，尤其是要加大無毒的降粘劑、降濾失劑、防塌劑、潤滑劑、解卡劑、乳化劑、消泡劑等的研發(fā)力度，研制能生物降解的無毒合成液體及用于配制合成泥漿的主乳化劑、輔助乳化劑、降濾失劑、增粘劑、降粘劑、堵漏劑等，并研制處理廢水、廢泥漿用的各種化學(xué)劑如固化劑等。

（四）泥漿處理劑的質(zhì)量有待提高

目前全國現(xiàn)有的泥漿處理劑合格率較低，急需采取有效措施加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，不斷強(qiáng)化質(zhì)量管理，同時還要根據(jù)市場價格規(guī)律和產(chǎn)品等級確定一套科學(xué)的價格區(qū)間，以高質(zhì)量和最優(yōu)價格惠及目標(biāo)客戶群。

四、結(jié)束語

國外鉆井液處理劑經(jīng)過80年代的發(fā)展高潮以后，逐漸進(jìn)入穩(wěn)定期，亦即技術(shù)成熟期。盡管我國鉆井液處理劑正逐步趕上國際先進(jìn)水平，但與國外油田技術(shù)服務(wù)公司相比仍然存在一些差距，尤其是隨著鉆遇地層日益復(fù)雜，深井超深井、深水油氣井、非常規(guī)井等越來越多，為更好地滿足復(fù)雜情況下鉆井施工對鉆井液的要求，仍然需要不斷完善已有鉆井液處理劑的性能并研制新型處理劑。

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