油基钻井液处理剂的研究与体系构建

油基钻井液处理剂的研究与体系构建

发表时间：2019-06-20T09:44:29.493Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：张毅

[导读] 摘要：当前，环境保护是我国的一项基本国策。

大港油田石油工程研究院天津市 300200

摘要：当前，环境保护是我国的一项基本国策。由于油基钻井液成本较高，且在钻后排放时会造成环境的污染，因此，必须及时有效的处理废弃钻井液。基于此，文章就油基钻井液处理剂的研究与体系构建展开论述。

关键词：油基钻井液；处理剂；研究；体系构建

1 油基钻井液的危害

油类物质大多是高分子有机物，一般为非亲水物质，进入土壤后会使土壤无法被水浸润，阻碍土壤中水通道，使土壤透水性下降，渗水量下降，无法形成正常的倒水通路。有机物无法随水迁移，使得长期堆积，有些则在植物根系上分布，使得植物无正常吸收水分，呼吸困难，导致根系腐烂。

油类物质在水中影响更加严重，其对水中的色、溶解氧方面影响尤为严重，另外油类物质对水生生物具有很大的危害性，当1L海水中溶有0.1mg的石油，便可以另鱼类在一天之内产生油臭味。如果石油粘到鱼卵上，则可能会产生鱼类畸形；当石油粘到鱼鳃上，则会导致鱼类呼吸受阻而窒息。油类进入水体，在水体表面形成一层致密厚度不同的油膜，影响氧气溶于水，影响动植物呼吸。同时，油类物质进入水生物体中，通过食物链逐渐富集，有的则会进入人体，从而影响人类健康。由于海洋石油的持续开采，水产业逐渐发展、餐饮行业的不断壮大，不可避免的使被污染的水产品进入人类生活，危害人类健康。大量石油污水进入环境，他们对水体、土壤等方面的影响越来越值得人们重视。

2 油基钻井液处理剂的研究与体系构建

2.1 国内研究现状

2.1.1油基钻井液体系

1、矿物油基钻井液体系；早期的油基钻井液体系主要有柴油基钻井液体系和白油基钻井液体系。国家“863”项目研制了高温高密度油基钻井液体系，该体系在蒲深1井队成功应用，展示了其良好的稳定性，完钻期间承受住了井底最高温度220℃长达16天的高温考验，很好的完成了5500m的深井钻探任务（刘志明，2000）。国内开发的着重降低滤失量和提高封堵能力的强封堵白油基钻井液体系，成功解决了中国南海涠洲泥岩地层的井壁失稳技术难题（胡文军，2007）。同时国内研究的主要处理剂加量少的油基钻井液体系，其中主要处理剂主乳化剂和润湿剂加量都很少，只有总量的1.5%~3%，在处理剂加量极低的情况下，油基钻井液体系还拥有很好的抗温能力（抗温达180℃），密度可以达到2.4g/cm3，可以同时满足柴油、白油、气制油作为基液，同时满足不同温度、不同密度和不同油水比的配制要求（戎克生，2011）。具有环保特性的全油基钻井液体系将5#白油作为基础油，配制出来的油基钻井液体系具有良好的流变性，沉降稳定性和高温高压失水少的特性；同时抗水侵和抗土污染能力很强（刘绪全，2011）。

2、合成基油基钻井液体系；主要是指气制油、酯基作为油基钻井液的基液，酯类作为基液制备的合成基油基钻井液体系已经在我国海上钻井平台水平井中有了十分成功的应用（岳前升，2004）。气制油作为油基钻井液的基液，其制备的合成基油基钻井液体系具有更好的流变性和高温稳定性，2005年在渤海成功完钻了3口井，取得了优异的应用效果（徐同台，2010）。

2.1.2钻井液处理剂的开发

最近几年随着油基钻井液的快速发展，国内的研究者在油基钻井液处理剂方面进行了大量的研究，主要是针对油基钻井液的几种常用处理剂，例如主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、有机土、降失水剂等，但是研究相对较多的还是油基钻井液降失水剂，再者就是乳化剂等其他处理剂，通过现场应用展示了其良好的应用效果（王中华，2007）。虽然国内学者做了一定的研究，但是还是存在一定的问题，主要问题是处理剂加量大，和处理剂种类偏少。

2.2 国外研究现状

2.2.1油基钻井液体系

1、高温高密度油基钻井液体系；高温高密度油基钻井液体系不仅在高温下

具有良好的稳定性，同时在高温高压条件下各项性能参数也表现的十分突出，如墨西哥和北海等地，井底最高压力超过110Mpa，最高温度超过220℃。油基钻井液密度超过2.2g/m3以上，由于高温高压和高密度，油基钻井液体系容易出现重晶石沉淀问题。因此采用了密度为4.8g/m3的亚微米颗粒四氧化锰代替重晶石，该方法解决了重晶石沉降问题，已经在北海油田应用成功。M-I公司使用甲酸铯盐水配置了

1.66g/m3密度的高密度低固相油基钻井液，经过现场应用，创下了地区最快的高温高压完井记录。可以有效解决高温高压井控问题，实现单井高产的有效的油基钻井液体系。

2、高性能无黏土油基钻井液体系；高性能无黏土油基钻井液体系是一种无固相或者固相含量极低的钻井液体系。该体系有利于提高机械钻速，良好的抗污染性能、良好的悬浮和井孔清洁能力。哈里伯顿公司研制的高性能无黏土油基钻井液体系，通过使用石蜡油和矿物油的混合物作为油基钻井液的基液，使用油溶聚合物提高油基钻井液的粘度（Services B F.，2008）。该体系通过现场应用提高了机械钻速，同时降低了井下损失。哈里伯顿研发的无黏土柴油基油基钻井液体系，在不加入有机土的前提下，同时不加入改性褐煤，从而使得油基钻井液体系固相含量很低，拥有了聚合物钻井液体系的特性，比普通的钻井液使用效果更好（Services B F，2007）。

3、可逆转乳化油基钻井液体系；该体系是使用一种特殊的可逆转表面活性剂，在不同的 PH 值条件下具有不同的性能，可以实现油包水油基钻井液体系和水包油油基钻井液体系实现相互转换（PatelAD，1998）。当 PH 值大于 7 时，HLB 值较小，形成油包水乳状液。当PH 小于 7 时，HLB 值增大，形成水包油体系（Arvind P，2003）。可逆转乳化油基钻井液体系使用过程中产生的钻屑可以直接排放，该体系完钻的井，固井质量好，可以保护油气层，。该体系钻井时性能很稳定，流变性易于调控，岩屑亲油且不结团，抑制性能和传统的油基钻井液体系十分相近（PatelAD，1999）。

2.2.2国外油基钻井液处理剂研发

1980 年后国外钻井液处理剂进入了飞速发展的阶段，以含磺酸基的合成聚合物为基础的油基钻井液体系处理剂有 21 类，共有 1046 个产品（曹胜先，2012）。油溶性聚合物降失水剂，具有良好的抗温性和溶解性，油基钻井液体系在滤失过程中，聚合物降失水剂可以在井