国内外油基钻井液研究与应用进展

油基 钻井液 的缺点 主要体 现在 成本高 、不利 于 录 井作 业 、 环境存 在严重影 响 等 。采用 油基钻井 液成 对 Ｊ 功钻 井 的同时 ，会 对周 围的环境 产生 污染及 对储层 造
结构 ， 黏弹性 会 逐渐增 大 ， 定 时 间后 （ 于 ４ｈ 趋 于 一 大 ） 平衡 。 一现 象对于 现场作业 很不利 ， 这 故保证 钻井液低
滑 性好 ， 制性 强 ， 利于 保持 井 壁 稳定 ， 最 大 限度 抑 有 能
所吸 附的油量 ， 还具 有改善 流变性 和降滤 失的作用 。 通 过加 入一种 油溶性 的聚合物 表面活 性剂 ，能够 显著降 低 岩屑 上油 的滞 留量 ｌ。 ９ ＿
１ ． 低 剪 切 速 率 流 变 性 控 制 ．４ ３
１ ． 技术 难点 ３
１ ． 悬 浮 稳 定 性 。１ ３
降 滤失 剂 主要 用 于控 制体 系 的滤 失量 和稳 定性 ，
高 软 化点 （ 于 ２ ０℃ ） 青是 良好 的降 滤 失剂 之一 ， 大 ２ 沥 同时还有 一些其 他类型 的降滤失 剂 。国外研 制 出了一
种 在油基 钻 井液 和合 成 基钻 井 液 中均具 有 溶解 性好 、
８１ ～ ２个 碳 原 子 的 亲 油 基 和 一 个 亲 水 的 胺 基 的 烷 基 伯
盐 膏层 、 量衰竭 的低 压地 层 和海洋 深水 钻井 ］ 能 。
２２１ ．． ３ 气 制 油 钻 井 液 ．
胺 表 面活性 剂 ，可通 过选 择不 同 的烷基 来实 现 亲油 基 团 的变化 ， 通 过胺基 的重 复作 用来 改变 亲 水基 团 ， 并 从 而使 表面活 性剂 达到 预想 的性 能 ｌｊ Ｉ ８ 。油 脂加 工废料 与 有 机碱 为原 料 ， 成可 降解 乳化 剂 Ｃ Ｔ， 合 Ｅ 用其 配制 的油 基钻井 液体 系 ， 滤失量 较低 ， 化稳 定性 较好 ［ 。 Ｂ值 乳 １ Ｖ 小 于 １的 ２种 或 ３种 乳 化 剂 复 合 而成 的 可转 相 乳 化 剂 ． 用于钻 井 液ห้องสมุดไป่ตู้的可转相 的乳 化 剂 ］ 可 。
断
块
油
气
田
２１ ０ １年 ７月
１ 油 基钻 井 液 特 点
１１ 优 点 ．
广 ｌ。使 用油 基钻 井液 时 ， 屑上 滞 留 的油 量越 多 ， ８ ＿ 钻 处
理 越 复 杂 。 国外 研 制 出一 种 复 合 阳离 子 表 面 活 性 剂
Ｃ Ｓ 添 加 至 油 基 钻 井 液 后 ， 仅 有 效 地 减 少 钻 屑 表 面 Ｃ ， 不 与水 基 钻 井 液 相 比 ， 基 钻 井 液 抗 污 染 能 力 强 ， 油 润
乳化 钻井 液 中具有很 好 的增 黏提 切作用 ， 变性 好 ， 流 抗
基油 中芳 烃 质量 分数 小 于 ００ ％的油 基 钻井 液 即 ．ｌ
为无 芳烃 钻井 液 。 无芳 烃钻 井液 毒性 低 ， 对环境 的影 响 小 于矿物 油基 钻井 液 和合成 基钻 井液 Ｊ 。以植 物油 作
水性 固体有很好 的吸附性 能 ， 抗温 性能和 热稳定 性好 ， 最优加 量为 １ １０ｇ 晶石 ］ ．ｇ ０ 重 ２／ 。 乳 化 剂 主要用 来 保证 钻 井液 的乳 化 稳定 性 ， 主要
特 性 ， 响 范 围 主要 取 决 于 钻 屑 的排 放 量 、 放 深 度 影 排
等 ， 深水 区域 由于水 流 ， 在 排放点越 深影 响 的区域就 越
２１ ．． 有 机 膨 润 土 ３
由于气 制油 黏度 低 、无 多 环芳烃 、生物 降解 能力
强 、 稳 定 性 好 ， 常 规 油 基 钻 井 液 相 比 ， 气 制 油 为 热 与 以
基 础油 的气 制油 钻井 液黏 度低 ， 当量 循环 密度 低 ， 有利 于 防止井 漏 、 喷 、 塌 等井 下 复 杂情 况 的发 生 ， 井 井 提高 钻 井速 度 ， 且毒性 低 ， 可直 接排 放 ， 境保 护性 能好 ， 环 具
工作 者提 出了采 用 Ｓ Ｉ Ｗ－ 高温 高压 电稳定 仪来 测 量 高 温下 的破乳 电压 ¨。 ７ 从钻 井液 的组成讲 ， 液稳定性 关 ］ 乳
良好 的降 滤失效 果 ， 并且 对钻井 液流 变性影 响较小 口 。 引
２１ ．． 表 面 活 性 剂 ２ 用 于 油基 钻 井 液 的 表 面 活 性 剂 主 要 包 括 润 湿 剂 和
该 体 系 以优 质 ０号柴 油作 为分 散介 质 ，用 氧 化适 度 的氧化 沥 青 及乳 化 剂 Ｓ 一 ０配伍 ， 钛铁 矿 粉 作加 Ｐ８ 用
土。 它可 以在油 基钻 井液 中很好 地 分散 ， 而达 到增 加 从
钻井 液黏度 、 力和 降低 滤失量 的 目的ｌ 。 甲基硬 脂 切 ２ 用 “ 酰胺 丙基氯 化 铵或二 甲基 苄基 硬脂 酰胺 丙 基氯 化铵 与 膨润 土发 生离 子置换 反应 ，制 备 的可 降解 的钻 井液 用 有机 膨润 土 ， 仅对 环境 影响 小 ， 不 而且在 油 基钻 井液 中 具有 良好 的性 能 ｌ 。通 过优选 季 铵盐 和采 用螯 合技 术 ２ ２ ］
２２２ 低 毒 油 基 钻 井 液 ．． ２２２１ 无 芳 烃 基 钻 井 液 ．．．
白油 中具 有 良好 的分 散 性 能 和增 黏效 果 ，而 且 能 在 ２ ０℃高温 下 基本 保 持稳 定 ］ ２ 。通 过在 钠 土 中加 入 有 机改 性剂 得到 的有 机膨 润 土 Ｌ Ｔ Ｏ ２ ０ Ｗ Ｒ 一 ５ ，在 油包 水
剪切 速率下 良好 的流变性非 常重要 。
成 伤害 ， 至不能 准确评 价地层 性质 ； 甚 天然气 等可 溶于
油基 钻井液 。 在超过 ｌ 临界压 力和 临界温 度的井 眼 内 ， 天 然气 可能在 油基钻 井液 中完全溶解 凝 析 ，甚 至发生 超 临界现 象 。 向上 部井段 运移 过程 中 ， 在 溶解气 存在反 凝
乳化剂 ，其 中润湿 剂的主 要作用 是使 刚进 入钻 井液 的 钻屑 和加重 材料表 面迅速 转变为 油湿 。从 而保 证它们 能较好 地悬 浮在 油相 中。 如阳离子表 面活性剂 Ｘ ＷＥ Ｎ Ｔ 作 为油基 钻井 液 的润 湿反 转 剂 ， 具有 来 源广 、 价格 低 、
亲 油 性 强 等 特 点 ，在 ２ ０℃高 温 下 ． Ｎ ＷＴ仍 能 与 亲 ２ Ｘ Ｅ
２ 油 基 钻 井 液研 究 与 应用 概 况
２ １ 油 基 钻 井 液 处 理 剂 ． ２１１ 降 滤 失 剂 ． ．
析挥 发现 象 和气体 因压力 降低 而发 生等 温膨 胀 现象 ，
引起井筒 气液体 积 比急速 升高 。若 不对侵 入油基 钻井
液 的天然 气进行 井 口控 制 ， 能引发 灾难性 事故 ］ 可 。
增 效 剂 、 黏 提 切 剂 、 滤 失 剂 、 化 钙 和 加 重 剂 等 组 增 降 氧 成 无 水 全 油 基 钻 井 液 体 系 ， 有 生 物 毒 性 较 低 、 稳 定 具 电 性 好 、 性 黏度低 、 失量小 等 特点 ， 用 于易 塌地 层 、 塑 滤 可
盐 ， 者 ２种 改 性 产 品 的 混合 产 品 ［ １。分 子 中含 有 或 １７ ６］ －
为基 油 的低 毒 油基钻 井 液 ， 由于植 物油 具有 可 降解性 ． 且 闪点 、 点 高 ， 燃 高温 稳 定 性好 ， 直接 排 放 不会 对 环 境 造成 不利 影 响 ， 可用 于 环境敏 感地 区＿ 。 ３ 以棕榈 油 为基 础油 的钻 井液 ， 无毒 ， 即使 在厌 氧 的条件 下钻 井液 和岩
合 成 的高 温 稳 定 的 有 机 膨 润 土 ＸＮ Ｒ 不 但 在 柴 油 和 Ｏ Ｂ，
重 剂 配制形 成 ， 密度 在 １ ０ｇ ｍ 以上 。四川油气 田八 ． ／ ９ ｃ 角地 区角 ５ ７井 应 用表 明 ， 钻 井 液 热稳 定 性好 ， 该 在不
需 任何 保 温设备 的情 况下 地 面循环 流动 性 良好 ，井下 移 砂 能力 强 ， 化 稳定 性 好 ， 乳 电压在 ６ ０Ｖ 以上 ， 乳 破 ０ 具 有 良好 的 防塌效果 及 润滑性 ［Ｊ ２。 ９
有 广 阔的发 展前 景 。 国外 于 １９ ９ ５年就 开始 使用气 制油
钻 井液 ， 目前 已 在 多 个 国 家 和 地 区应 用 ［］ ２。 ８ ２２１ ．．． 柴 油 基 钻 井 液 ４
有 机膨 润 土是 由亲水 膨润 土与 季胺 盐类 阳离子 表
面 活 性 剂 通 过 离 子 交 换 吸 附 反 应 而 制 成 的 亲 油 膨 润
是 将老化 处理后 的钻井 液 于低 温下 测定 ，结果并 不 能
化钻井液 中具有 明显 的降滤 失效果 ，同时具有稀 释 降
黏、 辅助 乳化等 功能 ｌ］ 有机胺 对腐殖 酸进行 改性 的 ｌ。 ２用
产物替代 沥青类 产 品 ． 用作 油基钻井 液降滤 失剂 ， 具有
真 实反 映油基钻 井液在 高温下 的稳定 性 。 因此 ， 钻井液
键取决 于表 面活性 剂的特性 及 高温稳定 性 ．以及 与其
他处理 剂 的配 伍性 ，故 研制高性 能表 面活性 剂是 提高 油基钻 井液稳 定性 的关键 。 １ ． 钻屑或 钻井 液污染 问题 ．３ ３
钻 屑或钻 井液 的排放 ， 对 环境造成 一定 的影 响 ， 会 影 响 程 度 取 决 于 钻 井 液 的毒 性 、 生 物 可 降 解 性 和 聚 集
对 于 油基 钻 井液 ， 重材料 的沉 降问题 特别突 出 。 加
研究 表明 ，加重剂 的油润 湿性及 油包水 钻 井液 中水 相 的组成 ， 对加 重剂 的悬浮稳 定性影 响较 大 。 白油 中将 在 重 晶石 磨碎 （ 常使 ６ ％的粒子 直径 大于 ２ 通 ０ ｍ）可 提 ，
抗温 能力 强的油溶 性聚合 物颗粒 降滤 失剂 ．在滤失 过
地 保护 油气 层 ； 同时油 基钻 井 液性 能稳 定 ， 易于 维护 ，
抗 温能力 强 ， 稳定性 好 。 热 油基 钻井液 优 良的抑制性及 抗 温性 ， 其在钻 复杂 井 ． 别是在 钻高温 深井 和水敏 使 特 性 地层 中优势更 明显 ，能够 更有效 地保护 水敏性 油气
在海 洋深水 钻井作 业 中 ．钻井液 循环过 程不仅 处 于低温下 ，且 当钻井 液流经立 管时还 会处 于低剪 切速
程中。 聚合物 颗粒 能在外部 形成薄 且易变 形 的滤饼 ， 在 内部 滤饼 中聚合物 颗粒将 会封堵地 层孔 隙 ，从 而降低 钻井 液滤失 量ｌ 。 １ 采用 胺化合 物对腐 殖酸进 行改性 ， 得
到 一 种 抗 温 能 力 达 ２ ０ 、 用 于 密 度 ２ ８ ／ｍ 的油 ２ 可 ． ｃ ３ ｇ
高油润 湿性 和悬浮 能力 。 采用 处理 的重 晶石 ， 以形 成 可
稳定 的低 固相 、 高密度 、 黏度钻 井液 。 低 ］ １ ． 乳液稳定 性 ＿２ ３
基钻井 液降滤 失剂 ＸＮＴ Ｏ ２ ．该剂在 油包 水逆乳 Ｒ Ｌ２ ０
确保 油基钻 井液 的乳液稳 定性 非常重 要 。 目前 ， 表 示 乳液稳 定性 的主要指 标是 破乳 电压 。破 乳 电压 通 常
第１ ８卷 第 ４期
王 巾华． 内外 油 基 钻 井 液 研 究 与 应 用 进 展 国
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有 用 硬 脂 酸 、 酸 、 油 酸 、 罗 油 、 氧 化 塔 罗 油 和 甘 油 亚 塔 被 油三 酸脂 等 １ ８碳 原 子 的 脂 肪 酸 得 到 的 合 成 脂 肪 酸 皂 盐 ［ 和 高 度 改 性 的 塔 罗 脂 肪 酸 皂 盐 或 者 塔 罗 松 香 酸 皂 １
层， 提高 油气产 量瞳。 ］
１ ． 缺 点 ２
率下。 研究 表 明ｎ 油包水 钻井液 在静 置或低剪 切速率 ， 下， 会形成 一种 高弹性类凝 胶结 构 。温度升 高时 ， 胶 凝 结 构强度减 弱 。剪切力 可使钻 井液从 黏弹性 固态转 化
成 黏弹性液 态 。经 剪切 的钻井液 静止后 会转 化成 固态