环保钻井液技术研究与应用

环保钻井液技术研究与应用

综述了环保钻井液技术发展现状,通过分析环保钻井液存在的问题,对环保钻井液的发展趋势提出了建议。

标签：钻井液;环境保护;生物可降解性

1 环保钻井液技术研究

1.1 多元醇钻井液体系

多元醇钻井液体系是20世纪80年代末出现的一种以多元醇为主剂配制而成的环保型水基钻井液体系,多元醇水基钻井液体系不但具有油基钻井液的优异性能,而且不存在污染环境和干扰地质录井问题,其室内试验和现场应用都已取得良好的技术效果和经济效益。

1.2 甲基葡萄糖苷钻井液体系

甲基葡萄糖苷钻井液是20世纪90年代提出的一种新型水基钻井液体系,由于它在防塌机理及常规钻井液性能方面类似于油基钻井液,又称为仿油基钻井液体系。大量的室内研究和生产实践证明,甲基葡萄糖苷钻井液能有效地抑制泥页岩水化膨胀,维持井眼稳定,保护油气层,同时还具有良好的润滑性能、抗污染能力和高温稳定性,并且无毒、易生物降解,对环境影响极小,具有极好的应用前景。

1.3 有机盐钻井液体系

钻井液用有机盐主要为甲酸盐。目前北京培康佳业公司开发出两类有机盐Weight 2和Weight 3,其中Weight 2与甲酸钠性质相似,Weight 3与甲酸钾性质相似。有机盐钻井液具有防塌性能好、保护油气层、腐蚀性低、环保及可以回收再利用的特点。

1.4 稀硅酸盐钻井液硅酸盐钻井液

最早是由Garrison和Baker等在19世纪30年代提出,目的是为了维持井壁稳定。由于高浓度可溶性硅酸盐(20%-50%)钻井液遇到流变性能难以控制问题,在20世纪40年代中期被石灰钻井液和聚合物钻井液所取代。近几年来,由于最近几年在钻井方面取得了一些进展,使硅酸盐钻井液的流变性能控制等方面变的容易,这些成果使人们再次使用硅酸盐钻井液得以实现。

1.5 合成基钻井液体系

合成基钻井液以人工合成或改性有机物,即合成基液为连续相,盐水为分散相,再加上乳化剂、有机土、石灰等组成的油包水乳化钻井液,根据性能需要加配降

滤失剂、流变性调节剂和重晶石等。酯基钻井液于1990年3月在北海首次应用获得成功之后,合成基钻井液的种类不断增加,首先是酯、醚、聚а烯烃基钻井液,后来在权衡环境保护因素和成本的前提下开发了第二代合成基钻井掖。第二代合成基钻井液以线型а烯烃、内烯烃和线型石蜡基钻井液为代表,其特点是运动粘度和钻井液成本较第一代合成基钻井液低,环境保护性能较第一代要差。

2 环保钻井液的发展趋势

通过对国内外环保钻井液技术现状的分析,认为环保钻井液应具有:与油基钻井液相当或接近的抑制性能;配制和維护成本与普通水基钻井液相近;满足于施工地区的环保排放标准,对农业生产无害,最好是有益于当地的生态环境;利于保证施工人员的健康和安全;适应于各种复杂井和深井钻探需要。目前,制约中国环保钻井液技术开发的因素为:

(1)国外开发的合成基、甲基葡萄糖苷等环保钻井液,尽管具有无毒、可生物降解的性能,但成本高,无法广泛推广使用。因此,处理剂成本是关系到环保钻井液开发成败的关键。

(2)目前所开发的环保钻井液多数要与其他环保性能较差的处理剂复配,才能达到好的性能,这使体系的环保优势受到不同程度的影响。

(3)钻井液的抑制性能、抗温和抗污染性能是制约环保钻井液开发运用的主要因素,是环保处理剂和体系研究攻关的重点。

因此在今后的环保钻井液技术研究中,应该重视以下发展趋势和研究重点。

(1)近年来发展起来的低毒性油基钻井液和新型合成基钻井液在使用过程中,也出现了与环保相冲突的种种问题。因此,国外已经以纯天然材料为基础开发环保钻井液,以达到真正意义上的环保钻井液标准。因此,环保钻井液的研究应建立在天然高分子材料改性、完善各种环保处理剂自身性能的基础上。在环保处理剂的开发中应重视对天然农副产品加工后的副产物的开发利用。

(2)环保钻井液中无机盐的使用应与周围环境的矿化度及盐类一致,选择有利于环境安全无毒的无机盐类,并研究它们对环保钻井液整体性能改善的技术和方法。环保钻井液应以低盐度为原则。

(3)生物降解性能好的无毒纯天然的油膜形成剂能提高环保钻井液的抗温性能和抑制性能。

(4)重视纳米技术在天然高分子材料改性方面的运用,通过选用特定的纳米材料,提高天然高分子材料抗温稳定性和抗降解能力,如纳米抗菌材料和纳米憎水性材料对天然高分子材料的表面处理。

(5)硅酸盐钻井液是一种环保体系,成本与水基钻井液接近,是重点开发方向。

硅酸盐材料是重要的无机环保钻井液材料,如果能够通过特定的工艺对该材料进行改性,以改善其抑制性、润滑性和配伍性能等,并在此基础上发展硅酸盐体系,可以开发出环保性能好、适应各种复杂钻井条件的新型硅酸盐钻井液体系。硅酸盐材料的改进,应该是环保钻井液技术发展的一个重要方向。

参考文献

[1]郑力会,张金波,鄢捷年.改性天然高分子水基钻井液的研究与应用[J].油田化学,2004,21(4).

[2]胥思平,沈忠厚,丁海峰等.天然高分子钻井液体系的研究与应用[J].钻井液与完井液,2006,23(6).

[3]吴芳云,陈进富.石油环境工程[M].北京:石油工业出版社,2002.