【正文】 對(duì)于鉆井液的綠色化：用天然物質(zhì)改性得到的新型環(huán)保型鉆井液處理劑，已取得了很大的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境綜合效益。XC在淡水中的臨界溫度為123℃，在甲酸鹽水溶液中的臨界溫度超過(guò)200℃；i)容易處理、運(yùn)輸 、回收和再利用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已有將烷基葡萄糖苷產(chǎn)品用于油田化學(xué)領(lǐng)域的報(bào)道。合成基鉆井液易于生物降解，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，鉆井污水、鉆屑和廢棄鉆井液均可向海洋排放；具有較強(qiáng)的抑制性和井眼穩(wěn)定性，以及較好的潤(rùn)滑性和攜屑性能，特別適用于水平井、大斜度井、大位移井和多底井的鉆進(jìn)。當(dāng)該鉆井液循環(huán)至鉆頭時(shí)。多元醇在頁(yè)巖層中的抑制機(jī)理可歸納為三點(diǎn)：，即通過(guò)滲透作用穩(wěn)定頁(yè)巖；，即不溶性多元醇顆粒封堵頁(yè)巖，阻止濾液浸入；，即多元醇可在泥頁(yè)巖表面強(qiáng)烈吸附，形成一吸附層，阻止泥頁(yè)巖分散膨脹。并有較好的抑制性 、潤(rùn)滑性、抗溫性能和油層保護(hù)作用，特別適用大斜度定向井使用要求，可提高鉆井綜合效益。鉆井液處理劑的生物可降解性是指鉆井液處理劑分子在微生物的作用下分解轉(zhuǎn)化為微生物代謝物或細(xì)胞物質(zhì)并產(chǎn)生二氧化碳的性質(zhì)。 為達(dá)到保護(hù)油氣層的目的，鉆井液應(yīng)具有以下性能：①API濾失量小于4．0 mL，高溫高壓濾失量小于15 mL；②較強(qiáng)的抑制性，以防止粘土分散，同時(shí)保證鉆井液性能穩(wěn)定、井眼規(guī)則，避免井塌；③pH值控制在7．58．5以內(nèi)；④?chē)?yán)格控制鉆井液中的粘土含量，充分清除有害固相，防止進(jìn)入油氣層并損害油氣層；⑤具有高溫穩(wěn)定性，滿足井深 3300 m的井順利施工，加快鉆井完井速度，減少油氣層浸泡時(shí)間；⑥濾液的防膨能力強(qiáng)，防止儲(chǔ)層中粘土水化膨脹造成油氣層孔道的堵塞、水鎖、乳化現(xiàn)象產(chǎn)生；⑦滲透率恢復(fù)值要高，采用屏蔽暫堵技術(shù)，優(yōu)選架橋粒子和變形充填粒子 ，在短時(shí)間內(nèi)形成致密屏蔽暫堵層 ，提高儲(chǔ)層的承壓能力，防止高壓差對(duì)油氣層的損害。2004年在鄭36區(qū)塊完成23口井，其中采用NM鉆井液施工6口井 ，施工順利，電測(cè)一次到底，下套管順利。實(shí)踐證明，多功能聚醚多元醇防塌劑具有良好的防塌潤(rùn)滑性能，與其它處理劑具有很好的配伍性，適合于各種水基鉆井液體系。為保證鉆井液性能穩(wěn)定，需要抗鹽抗鈣較好的材料以及抗污染能力強(qiáng)的鉆井液體系。該井在井深2100m后進(jìn)入沙河街組地層，巖性以泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖、粉砂巖為主，夾灰色礫石層，遇水極易水化膨脹，造成井壁剝落掉塊，井壁失穩(wěn)坍塌，引發(fā)井下復(fù)雜情況。按照中國(guó)石油天然氣總公司鉆井工程局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/ZQ01289，利用EP極壓潤(rùn)滑儀分別測(cè)定基漿和甲基葡萄糖苷鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)，基漿配方為：3%膨潤(rùn)土+6%Na2CO3（以膨潤(rùn)土計(jì)）+水，潤(rùn)滑系數(shù)降低率計(jì)算公式如下：潤(rùn)滑系數(shù)降低率(%)=(K1K2)/K1100%式中：K1—基漿的潤(rùn)滑系數(shù)； K2—基漿中加入甲基葡萄糖苷后潤(rùn)滑系數(shù)。最佳條件下制得甲基葡萄糖苷經(jīng)甲醇重結(jié)晶后，測(cè)定其熔點(diǎn)165166℃（文獻(xiàn) 值165167℃）。(1)甲基葡萄糖昔的合成原料：淀粉，無(wú)水甲醇和氫氧化鈉，均為工業(yè)產(chǎn)品；SZ催化劑，自制。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%磺化酚醛樹(shù)脂和質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%磺化褐煤、腐植酸鉀和質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%的甲醛按適當(dāng)?shù)谋壤尤牖旌细?，充分混?0min，然后加入一定量的重鉻酸鉀水溶液，20min后將混合均勻的產(chǎn)物在90℃110℃下干燥、粉碎即得到粉狀磺化褐煤磺化酚醛樹(shù)脂產(chǎn)品。用作水基鉆井液體系的抗高溫抗鹽的降濾失劑，兼具一定的降粘作用，是一種價(jià)廉的處理劑產(chǎn)品，適用因高溫深井鉆井液體系，一般加量為 1%3%。(5)磺化栲膠磺化酚醛樹(shù)脂磺化栲膠磺化酚醛樹(shù)脂為栲膠磺化產(chǎn)物和磺化酚醛樹(shù)脂縮合物，是一種陰離子水溶性聚電解質(zhì)，為黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈弱堿性。(見(jiàn)表4) 表214 兩性離子磺化酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)配方二原料用量/kg原料用量/kg苯酚200水45甲醛350陽(yáng)離子單體120焦亞硫酸鈉60反應(yīng)過(guò)程中不加水的量500無(wú)水亞硫酸鈉100①首先將苯酚在70℃下融化，備用。產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo): 干基含量≥90%，水分≤7%，水不溶物≤12%，中壓濾失量≤15mL，高溫高壓濾失量≤25mL，相對(duì)抑制率≥60%。④待反應(yīng)時(shí)間達(dá)到后，慢慢升溫至97℃，在97℃107℃溫度下反應(yīng)一定時(shí)間(一般為24h，生產(chǎn)中以實(shí)際情況而定)，反應(yīng)過(guò)程中時(shí)刻注意體系的粘度變化。: :參照磺化酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝，按 n(尿素):n(苯酚):n(磺化苯酚):n(亞硫酸鈉):n(甲醛)=::::，在110140℃反應(yīng)23h，產(chǎn)品經(jīng)噴霧干燥即得到粉狀產(chǎn)品。生產(chǎn)注意事項(xiàng):①產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵是判斷粘稠程度，并通過(guò)補(bǔ)加水來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)程度，因此加水是生產(chǎn)的關(guān)鍵。如單純從提高磺化度方面考慮，可采用適量的酚磺酸作為共縮聚單體。如前所述，產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量也是決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵之一。 正是由于其具有較理想的抗鹽和抗溫性能充分引起了人們的重視，為了進(jìn)一步擴(kuò)大SMP的應(yīng)用范圍，在SMP現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上還開(kāi)展了SMP的改性工作，從而使酚醛樹(shù)脂磺酸鹽類(lèi)產(chǎn)品得到了新的發(fā)展，本文就該類(lèi)產(chǎn)品合成與性能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 (1)陽(yáng)離子聚合物NCP的合成機(jī)理陽(yáng)離子聚合物NCP是由陽(yáng)離子化試劑與聚合物在一定的條件下反應(yīng)制得，主要反應(yīng)如下：(2)陽(yáng)離子聚合物合成的影響因素 從聚合物與陽(yáng)離子化試劑的反應(yīng)方程式可以看出，反應(yīng)體系中催化劑的存在使聚合物的羥基轉(zhuǎn)變成負(fù)氧離子，大大增強(qiáng)了聚合物羥基的親核能力，從而顯著提高了反應(yīng)效率和反應(yīng)速率；在反應(yīng)時(shí)間為2．5h、反應(yīng)溫度為8O℃、聚合物用量為5．5g、陽(yáng)離子化試劑用量為1．5g的條件下，催化劑用量對(duì)產(chǎn)物陽(yáng)離子度 DS和反應(yīng)效率RE的影響見(jiàn)表29。水溶性陽(yáng)離子聚合物由于其性能優(yōu)越，在造紙、紡織、油田生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。sPV/mPa這是因?yàn)?根據(jù)自由基聚合理論,聚合反應(yīng)根據(jù)所用引發(fā)劑選擇適宜的聚合溫度,可使自由基形成速率適中,轉(zhuǎn)化率較高。sYP/ Pa基漿基漿+1號(hào)產(chǎn)品基漿+2號(hào)產(chǎn)品基漿+3號(hào)產(chǎn)品基漿+4號(hào)產(chǎn)品注:1～4號(hào)樣品分別是在pH為3,5,7,9時(shí)合成的共聚物。(3)單體含量對(duì)鉆井液性能的影響在其他條件不變,測(cè)定不同單體含量,合成的共聚物作為鉆井液處理劑的常規(guī)性能。其中AMPTA作為陽(yáng)離子單體引入共聚物中,可提高鉆井液抑制性；引入磺酸基提高共聚物的剛性,增強(qiáng)共聚物的抗溫抗鹽性；引入帶強(qiáng)吸附基團(tuán)丙烯酰胺改善共聚物的水溶性；采用羧鈣基使聚合物分子適度交聯(lián),可增強(qiáng)抗鹽抗鈣能力,提高剪切穩(wěn)定性。兩性離子共聚物是近年來(lái)研制的較新產(chǎn)品,由于分子中引入了陽(yáng)離子基團(tuán),共聚物作為鉆井液處理劑不僅有較強(qiáng)的降失水作用和抗溫抗鹽能力,還表現(xiàn)了較強(qiáng)抑制性。其中有代表性的技術(shù)措施包括：，重晶石和氧化鐵粉開(kāi)始用作加重材料；，使用膨潤(rùn)土作為懸浮劑；，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；，研制出各種泥漿測(cè)量?jī)x器，提出了對(duì)泥漿性能控制的要求；，NaCMC（鈉羧甲基纖維素）作為降濾失劑，開(kāi)始應(yīng)用于鉆井液中；，F(xiàn)CLS（鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽）作為稀釋劑，開(kāi)始應(yīng)用于鉆井液中；，石灰鉆井液、石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液等粗分散水基泥漿體系開(kāi)始廣泛使用。 通過(guò)鉆井液攜帶出的巖屑可以獲取地層許多信息，如油氣顯示，地層物性等。當(dāng)鉆井液在環(huán)空中的上返速度大于巖屑的沉降速度時(shí)，鉆井液可將井中的巖屑帶出，即在一定上返速度下，鉆井液有攜帶巖屑的作用。實(shí)際上，他們偶然間發(fā)現(xiàn)石油時(shí)很懊惱，因?yàn)樗阉廴玖?。鉆井液用化學(xué)劑是近年來(lái)發(fā)展較快的一種油田化學(xué)劑。Surface active agent。鉆井液可在鉆頭水眼處形成高速的液流，噴向井底。 當(dāng)停止循環(huán)時(shí)，鉆井液處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中膨潤(rùn)土顆?？苫ハ嗦?lián)結(jié)，形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，將巖屑懸浮起來(lái)。鉆井液技術(shù)的發(fā)展大致分為以下幾個(gè)階段： ，清水作為旋轉(zhuǎn)鉆井的洗井介質(zhì)，即開(kāi)始使用“泥漿”。 鉆井液處理劑是為調(diào)節(jié)鉆井液性能而加入鉆井液中的化學(xué)劑。(3)基漿配制淡水基漿的配制:在1L水中加入40g膨潤(rùn)土和2g無(wú)水碳酸鈉,高速攪拌20 min,室溫養(yǎng)護(hù)24h,即得淡水基漿。由表1可看出 ,其他條件相同時(shí) ,引發(fā)劑用量對(duì)合成聚合物鉆井液降失水性能影響較小,但隨著引發(fā)劑用量增大,合成聚合物鉆井液的表觀粘度和塑性粘度增大,具有較高的動(dòng)塑比。(4)pH對(duì)鉆井液性能的影響其他條件不變,測(cè)定改變 pH 合成的共聚物作為鉆井液處理劑的常規(guī)性能。sYP/ Pa基漿基漿+1號(hào)產(chǎn)品基漿+2號(hào)產(chǎn)品基漿+3號(hào)產(chǎn)品基漿+4號(hào)產(chǎn)品注:1～4 號(hào)樣品分別是在聚合溫度為 35 ,45 ,55 及65℃時(shí)合成的共聚物。sYP/ Pa基漿基漿+ %基漿+ %基漿+ %基漿+ %基漿+ %從表25可看出,隨著共聚物加量的增加,降失水效果明顯增強(qiáng),但粘度上升得特快,故容易增稠,因此HTB的加量不宜過(guò)大, %加量為宜。sYP/ Pa常溫老化12h從表27可看出,失水量基本沒(méi)有變化,但流變性變化很大,粘度和切力下降,這可能是因?yàn)镠TB中含有陽(yáng)離子基團(tuán),高溫時(shí)在粘土表面吸附增大,抑制粘土分散,降低了基漿的粘度，但作為降失水劑,HTB具有很好的抗溫性能。 進(jìn)行了用高分子反應(yīng)法在固態(tài)條件下合成高陽(yáng)離子度陽(yáng)離子聚合物的實(shí)驗(yàn)。為了既保持較高的反應(yīng)速度，又有較高的陽(yáng)離子度，聚合物的反應(yīng)溫度取80℃為宜。所引入的水化基團(tuán)應(yīng)足以使產(chǎn)物在水中溶解，因此，水化基團(tuán)的量是決定磺化酚醛樹(shù)脂質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。因此，為得到適當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物應(yīng)控制適當(dāng)?shù)姆尤┍?。產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo):干基含量≥90%，蝕點(diǎn)鹽度(Cl)≥110g/L，水不溶物≤10%、鉆井液表觀粘度≤，高溫高壓濾失量≤25mL。用作耐溫抗鹽的鉆井液降濾失劑，可以有效的降低鉆井液的高溫高壓濾失量，是理想的高溫深井鉆并液體系之一。②將氫氧化鈉和適量的水加人反應(yīng)釜中，配成氫氧化鈉溶液，然后向反應(yīng)釜中慢慢加人已經(jīng)融化的苯酚78kg。由于分子中引入了陽(yáng)離子基團(tuán)，增加了產(chǎn)品的防塌作用，而且改善了產(chǎn)品的降濾失能力，是適用于高溫深井的新型鉆井液處理劑。然后將體系的溫度慢慢升溫至97℃，在97℃107℃溫度下反應(yīng)一定時(shí)間(一般為24h生產(chǎn)中以實(shí)際情況而定)，反應(yīng)過(guò)程中時(shí)刻注意體系的粘度變化。比較兩種方法，方法2生產(chǎn)容易控制，產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。反應(yīng)時(shí)間達(dá)到后，向上述產(chǎn)物中加日入200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%磺化酚醛樹(shù)脂，攪拌均勻，在90℃100℃下反應(yīng)2h。(7)磺化褐煤磺化酚醛樹(shù)脂磺化褐煤磺化酚醛樹(shù)脂(SCSP)是腐植酸磺化產(chǎn)物和磺化酚醛樹(shù)脂縮合物，為一種耐溫抗鹽的鉆井液處理劑，為黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈弱堿性。研究表明，甲基葡萄糖苷鉆井液具有與油基鉆井液相似的性能，可以有效地抑制泥頁(yè)巖水化,維持井眼穩(wěn)定，還具有良好的潤(rùn)滑性，抗污染能力及高溫穩(wěn)定性，并且毒性低，易生物降解，因而對(duì)環(huán)境造成的污染很小，具有很好的應(yīng)用前景，在油氣層保護(hù)方面顯示出其較強(qiáng)的優(yōu)越性。在甲基葡萄糖苷的制備中，影響甲基葡萄糖苷收率的主要因素有淀粉）以葡萄糖計(jì)）與甲醇的摩爾比反