【正文】 mL，高溫高壓濾失量小于15 mL；②較強的抑制性，以防止粘土分散，同時保證鉆井液性能穩(wěn)定、井眼規(guī)則，避免井塌；③pH值控制在7．58．5以內；④嚴格控制鉆井液中的粘土含量，充分清除有害固相，防止進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，減少油氣層浸泡時間；⑥濾液的防膨能力強，防止儲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滲透率恢復值要高，采用屏蔽暫堵技術，優(yōu)選架橋粒子和變形充填粒子 ，在短時間內形成致密屏蔽暫堵層 ，提高儲層的承壓能力，防止高壓差對油氣層的損害。根據(jù)史深100地區(qū)地層特點及井深3000多米的實際情況，在室內進行了體系配方的調整，加入正電納米防塌潤滑劑、一定級配的暫堵劑、封堵性能好且具有油溶性的抗高溫材料，使體系具有抗溫能力和良好的流變性能。通過試驗得出了NM鉆井液的最佳配方，并對 NM鉆井液進行了性能評價。史3—2—81井是一口生產(chǎn)井，完鉆井深為3360m，目的層為沙三段，要求 3235～3335 m井段最大位移小于20 m，探測史深100地區(qū)沙三中2組含油氣情況。該井一開使用φ445mE鉆頭鉆至井深 292 m，下入339．7mm表層套管至井深292 m；二開使用φ16mE鉆頭鉆至井深2103．5m處，井斜為8176。，填井至井深1420m，繼續(xù)鉆進至井深520m處，測斜仍不理想，再次填井至井深700m處繼續(xù)鉆進至井深3360m完鉆。一般來講，鉆井液的功能主要是傳遞水動力，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆井速度和清洗井底；攜帶巖屑；平衡地層壓力，防止井噴和井漏等事故的發(fā) 生；冷卻、潤滑鉆具等。隨著人們環(huán)保意識的增強，鉆井液的綠色化也已經(jīng)被提到重要的位置，即生物可降解性也已經(jīng)成為評價鉆井液的一項必不可少的指標。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化為微生物代謝物或細胞物質并產(chǎn)生二氧化碳的性質。近幾年發(fā)展起來的綠色化鉆井液體系主要有聚合醇鉆井液體系、多元醇鉆井液體系、合成基鉆井液體系、烷基糖苷鉆井液體系、甲酸鹽鉆井液體系和硅酸鹽鉆井液體系。(1)聚合醇鉆井液體系聚合醇是由低碳醇與環(huán)氧烷烴聚合生成的一類非離子表面活性劑 ，其水溶性受溫度的影響很大，當溫度達到一定程度時，會從水中析出，這時的溫度稱為聚合醇的濁點溫度。當溫度低于濁點時，又可恢復水溶性。聚合醇鉆井液的設計就是利用了它的濁點特征。在鉆井過程中，隨著井深的增加，井下溫度逐步上升，使得鉆井液發(fā)生了如下變化：低于濁點溫度時，呈水溶性，吸附在鉆具和固體顆粒表面，形成憎水膜，阻止泥頁巖水化分散，穩(wěn)定井壁，改善潤滑性，降鉆具扭矩和摩阻，防止鉆頭泥包，穩(wěn)定鉆井液性能并能有效控制壓力傳遞；當溫度高于其濁點溫度時，聚合醇從鉆井液中析出，粘附在鉆具和井壁上，形成類似油相的分子膜，從而使鉆井液的潤滑性大大增強；同時由于泥餅的形成，封堵巖石孔隙，阻止濾液滲入地層，實現(xiàn)穩(wěn)定井壁的作用。鉆井液從井底返至地面時，因溫度逐步降低，聚合醇又恢復其水溶性，避免被震動篩篩除。聚合醇鉆并液體系的研究與應用表明，該體系從根本上改變了基漿的性質。并有較好的抑制性 、潤滑性、抗溫性能和油層保護作用，特別適用大斜度定向井使用要求，可提高鉆井綜合效益。聚合醇鉆井液體系可由聚磺鉆井液、兩性聚合物低固相鉆井液、正電膠鉆井液轉化而來，現(xiàn)場轉化工藝簡單，鉆井液性能穩(wěn)定，降摩阻效果明顯，能有效減少井下復雜情況，縮短鉆井周期。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇適宜時機進行鉆井液體系轉化，正確合理使用聚合醇的加量，可充分發(fā)揮該體系的優(yōu)越性，縮短鉆井周期，最大幅度提高鉆井經(jīng)濟效益。聚合醇鉆井液的DO值(27h溶解氧量)和COD值(化學耗氧)遠低于通用白油類水基鉆井液，因此可以說該體系屬于無毒型鉆井液。(2)多元醇鉆井液體系應用在鉆井液添加劑 的多元醇主要有：簡單多元醇(乙二醇、丙二醇和丙三醇等)和聚多元醇(聚乙二 醇、聚丙二醇、乙二醇/丙二醇共聚物、聚丙三醇等)，其中聚多元醇具有比簡單多元醇更強的頁巖抑制性能，更適合在鉆井液中使用。多元醇類水基鉆井液具有很強的抑制性能，有利于維持井眼穩(wěn)定。研究結果表明，多元醇類水基鉆井液的頁巖回收率與油基鉆井液相當，巖屑強度隨浸泡時間的延長而增強，動濾失隨溫度升高變化微小。這證明多元醇類水基鉆井液的抑制性能明顯好于一般水基鉆井液與油基鉆井液相當。多元醇在頁巖層中的抑制機理可歸納為三點：，即通過滲透作用穩(wěn)定頁巖；，即不溶性多元醇顆粒封堵頁巖，阻止濾液浸入；，即多元醇可在泥頁巖表面強烈吸附，形成一吸附層，阻止泥頁巖分散膨脹。多元醇類水基鉆井液具有良好的潤滑性。在多元醇加量為 3．5 時，該體系的潤滑系數(shù)可降低 8O%。 大量的現(xiàn)場實驗證明：使用多元醇類水基鉆井液時的鉆速明顯高于用一般水基鉆井液。Milpark公司曾用多元醇/鋁復合物水基鉆井液、氫氧化鉀/石灰水基鉆井液、油基鉆井液進行比較，其平均鉆速分別為6．71 m/h、2．74 m/h和 3．96 m/h。多元醇可吸附在鉆頭表面并形成一層疏水性薄膜，其防止及消除鉆頭泥包的能力已被大量的現(xiàn)場實驗所證實。BP公司在巴布亞—新幾內亞油田鉆HidesC井時．在鉆至2361 m 深處發(fā)生鉆頭泥包，此時鉆速由原來的8 mh10 m／h下降為0．5 m/h，鉆柱扭矩恒定。為了消除鉆頭泥包，在原有鉆井液中加入5%的不溶性聚乙二醇。當該鉆井液循環(huán)至鉆頭時。鉆柱扭矩立即變小，鉆速恢復至 8 m/h10 m/h。曾對一種多元醇類水基鉆井液(COP/PPG)進行了滲透率恢復實驗，結果證明該鉆井液體系對地層不會造成損害。其滲透率恢復率高達89．5%～1O0%曾經(jīng)按美國環(huán)保局規(guī)則對多元醇PPG進行了毒性評價，結果表明：多元醇的毒性極低，對生物影響極小。采用OECD301B實驗程序對聚乙二醇的生物降解性進行了實驗，結果表明多元醇在5天內生物降解率達70%以上，28天內幾乎完全降解。(3)合成基鉆井液體系合成基鉆井液體系是以人工合成化學品(如酯類、醚類、合成烴類)為基液取代柴油和礦物油作為連續(xù)相，鹽水為分散相，加入普通油基鉆井液中使用的相同添加劑如乳化劑、降濾失劑和增黏劑等組成的一類油包水逆乳化分散鉆井完井液體系。自2O世紀8O年代初，國外開始進行合成基鉆井液的實驗研究，其中酯基鉆井液于2O世紀9O年代初在挪威北海地區(qū)首次現(xiàn)場應用并獲得了成功。石油大學、江漢石油學院已在室內研究成功醚基鉆井液，中國海洋技術服務公司已在南海使用合成基鉆井液。合成基鉆井液易于生物降解，對環(huán)境無污染，鉆井污水、鉆屑和廢棄鉆井液均可向海洋排放；具有較強的抑制性和井眼穩(wěn)定性，以及較好的潤滑性和攜屑性能，特別適用于水平井、大斜度井、大位移井和多底井的鉆進。合成基鉆井液體系的濾液是基液而不是水，可以穩(wěn)定井壁，保護油氣層。合成基鉆井液的閃點比礦物油高，凝固點低。合成基鉆井液的液相黏度高，利于懸浮和攜帶鉆屑，且熱穩(wěn)定性高，可達 200℃，高溫時仍能滿足攜屑的需要。合成基鉆井液體系的常規(guī)性能穩(wěn)定，易于控制和操作。對某些特殊井，合成基鉆井液體系的綜合成本低。合成基鉆井液體系不含熒光物質，對測錄井和試油影響小，其缺點是成本較高。(4)烷基糖苷鉆井液體系烷基葡萄糖苷是糖與某些具有活性基團的化合物發(fā)生化學反應生成含甙鍵結構的淀粉與糖的衍生物。近年來，國內外已有將烷基葡萄糖苷產(chǎn)品用于油田化學領域的報道。其中的甲基葡萄糖苷(MEG)的使用尤為突出，它具有良好的熱穩(wěn)定 性、較低的黏度，在一定濃度下可抵抗細菌等特性。MEG基液本身就是很好的頁巖抑制劑，輔以少量的性能調節(jié)劑配成的鉆井液體系，其各項性能幾乎可與油基鉆井液體系相比擬。甲基葡萄糖苷鉆井液體系具有多方面的優(yōu)點，如較強的抑制性、封堵和降濾失作用，可以良好的穩(wěn)定井壁；良好的潤滑性能(AMBAR鉆井液公司用MEG作為潤滑劑，按APIRP13B潤滑性能評價程序測得其潤滑系數(shù)為 0．06；良好的保護油氣層性能；良好的生物可降解性和熱穩(wěn)定性；組成簡單，流變性易調整，抗污染性強。(5)甲酸鹽鉆井液體系甲酸鹽鉆井液體系由甲酸的堿金屬鹽、聚合物增黏劑和降濾失劑等組成。其中甲酸鹽的堿金屬鹽為鉆井完井液提供適當?shù)拿芏?，不需要固體加重劑，就可使該體系的相對密度達到1．7g/cm2．3 g/cm。生物聚合物黃原菌膠來控制流變性，用低相對分子質量丙烯酸聚合物和超低相對分子質量丙烯酸聚合物混合物或淀粉類產(chǎn)品來控制濾失量。 甲酸鹽體系具有以下特點：a)甲酸鹽溶液與地層水接觸時不會形成任何沉淀物，對儲層損害程度低；b)甲酸鹽溶液可生物降解，不污染環(huán)境；c)濃的甲酸鹽溶液可使近井筒地帶發(fā)生脫水和孔隙壓力的降低，增加地層強度和近井筒有效應力而穩(wěn)定泥頁巖；d)甲酸鹽溶液的 pH值易于調節(jié)，不易引起金屬腐蝕；e)甲酸鹽水溶液凝固點與結晶溫度均較低；f)循環(huán)壓降小，易于配置 ，維護簡單；g)甲酸鹽水溶液粘度低，摩阻壓力損失小，可用于小井眼和易漏失地層鉆進；h)能提高聚合物的熱穩(wěn)定性。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200℃；i)容易處理、運輸 、回收和再利用。(6)硅酸鹽鉆井液體系現(xiàn)場應用結果表明：稀硅酸鹽鉆井液與纖維素類、淀粉類、XC、褐煤類等配成的防塌鉆井液，穩(wěn)定井壁，保護井下安全，性能優(yōu)異；硅酸鹽無毒、無熒光、成本低；該鉆井液特別能穩(wěn)定裂縫性地層。硅酸鹽鉆井液盡管有較好的穩(wěn)定井壁作用，但當膨潤土含量高或遇到造漿性強的泥頁巖地層時，其流變性能不易穩(wěn)定?，F(xiàn)在國內外研制開發(fā)和應用的硅酸鹽鉆井液體系主要有：；；；。結論對鉆井液用兩性離子共聚物HTB：由實驗各項數(shù)據(jù)可以看出，通過水溶液聚合方法合成了AA/AM/AS/AMPTA兩性離子共聚物,獲得最佳條件:AM∶AA∶CaO∶AS∶AMPTA=7∶3∶∶2∶1 ,%,pH為5,反應溫度35℃,單體含量為30%,反應時間4h。%。共聚物在淡水基漿中有很好的降失水效果 ,抗溫抗鹽能力強。共聚物HTB具有較強的抑制頁巖水化膨脹能力。對于鉆井液的綠色化：用天然物質改性得到的新型環(huán)保型鉆井液處理劑，已取得了很大的經(jīng)濟、技術和環(huán)境綜合效益。但現(xiàn)有的環(huán)保型鉆井液處理劑和鉆井液體系還普遍地存在著成本較高，性能比較單一，應用結果不夠理想，合成工藝復雜，缺乏新型原料，難以從根本上彌補傳統(tǒng)產(chǎn)品的缺陷。綜上所述，今后環(huán)保型鉆井液處理劑和體系的發(fā)展應當注意以下幾個問題：a)對天然材料要進行深度改性，簡化舍戰(zhàn)工藝，提高性價比；b)開發(fā)新型的鉆井液處理劑專用原料，并使產(chǎn)品系列化；C)進一步開展基礎理論研究，為新型鉆井液處理劑的開發(fā)研制奠定基礎；d)利用新技術進行鉆井液處理劑的研制開發(fā)，有針對性地開發(fā)高效高純度的環(huán)保型鉆井液處理劑；e)加快科研成果的轉化，提高鉆井液綜合效益；f)要兼顧經(jīng)濟效益和社會效益，并與環(huán)境保護有機地結合起來，實現(xiàn)石油鉆采工業(yè)的良性發(fā)展。參考文獻[1] 王云峰，張春光，：石油工業(yè)出版社，1995：8994[2] 吳隆杰，：成都科技大學出版社，1992：610[3] ：中國石化出版社，2001：141142[4] 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