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1、國內(nèi)鉆井液降濾失劑的應(yīng)用與分析18第一章引言在石油與天然氣勘探開發(fā)的各項(xiàng)施工中，修井作業(yè)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。油氣水井在自噴、抽油或注水注氣過程中，隨時(shí)可能發(fā)生故障，造成油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。諸如：油井下沙堵、井筒內(nèi)嚴(yán)重結(jié)蠟結(jié)鹽、油層堵塞、滲透降低、油氣水層互相串通、生產(chǎn)油層枯竭等油井本身的故障；油管連接脫扣、套管擠扁、斷裂和滲漏等油井結(jié)構(gòu)損壞；抽油桿彎曲、斷裂或脫扣、抽油泵工作不正常等井下采油設(shè)備故障等。出現(xiàn)故障后，只有通過井下作業(yè)來排除故障，更換井下設(shè)備，調(diào)整油井參數(shù)，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)。石油在當(dāng)代社會(huì)各國發(fā)展占據(jù)著非常重
2、要的地位，相應(yīng)石油鉆采技術(shù)也在不斷地得到迅猛的發(fā)展。各種化學(xué)處理劑亦相繼問世。我國石油鉆采技術(shù)還處于相對(duì)落后的水平：一種在于沒有好的化學(xué)處理劑；一種在于沒有好的鉆井技術(shù)；好的泥漿處理劑對(duì)石油鉆采有相當(dāng)重要的作用。降濾失劑是泥漿處理劑的一種,是用以保證鉆井液性能穩(wěn)定，減少有害液體向地層濾失，以及穩(wěn)定井壁、保證井徑規(guī)則的重要泥漿處理劑。降濾失劑主要通過以下幾個(gè)機(jī)理發(fā)揮作用：①全方位地堵塞泥餅中的毛細(xì)孔道使其光滑而致密；②增加泥餅負(fù)電荷密度使其形成強(qiáng)有力的極化水層；③吸附于粘土晶體顆粒側(cè)面形成橋聯(lián)縮小毛細(xì)孔徑；④增加濾液粘
3、度；⑤改變泥餅毛細(xì)孔的潤濕性。在日前使用的各種降濾失劑中，以預(yù)膠化淀粉為代表的一類主要表現(xiàn)為第①種機(jī)理，而以NH、HPAN和SMP—I為代表的強(qiáng)陰離子型主要表現(xiàn)為第②、③種機(jī)理，對(duì)第④種機(jī)理來說，CMC、PAC類不可忽視，但其它降濾失劑類型可忽略不計(jì)，只有瀝青類才具有第⑤種機(jī)理。一般降濾失劑的作用機(jī)制往往是以某種機(jī)理為主，以其它機(jī)理為輔。如果根據(jù)降濾失劑分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過化學(xué)改性或適當(dāng)復(fù)配，既保留降濾失劑作用機(jī)理的強(qiáng)項(xiàng)又彌補(bǔ)其作用機(jī)理的弱項(xiàng)，即可改善其降濾失效果。18國內(nèi)使用的降濾失劑主要有如下兩大類：一是天然物的衍
4、生物；二是以腈綸廢絲為原料的改性產(chǎn)品前者原料來源廣泛，但產(chǎn)品在鉆井液中作用單一、加入量較大，質(zhì)量受原料影響，波動(dòng)也較大。后者原料來源受到一定限制，產(chǎn)品的抗鹽、抗鈣等能力較差。JST501是以丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸鈣為單體，在一定條件下共聚制得的產(chǎn)物。聚合物類是用量最大的降濾失劑之一，其發(fā)展速度較快。這類聚合物以丙烯酸、丙烯酰胺共聚物為主。腈綸廢料的水解產(chǎn)物是一種中等分子量且價(jià)格低廉的丙烯酸多元共聚物，其成本僅相當(dāng)于純粹合成聚合物的1/3。因此其用量在鉆井液中一直占主導(dǎo)地位。這類產(chǎn)品有水解聚丙烯腈鈣(C
5、PAN)、水解聚丙烯腈鈉、銨、鉀鹽等?；腔矸?、褐煤、羧甲基纖維素等是最早使用的鉆井液降濾失劑。隨著研究的不斷深入以及鉆遇地層的條件日趨復(fù)雜，已有天然及天然改性的降濾失劑已不能滿足鉆井的需要，從而促進(jìn)了人工合成聚合物降濾失劑的研究與發(fā)展。近年來，隨著泥漿工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，人們又把降濾失劑的研究重點(diǎn)放在了開發(fā)綜合性能好的兩性復(fù)合離子型聚合物和新型含磺酸基單體聚合物方面上來，并取得了可喜的進(jìn)展。陽離子和或具陽離子兩性復(fù)合離子型泥漿降濾失劑在降濾失能力，抗鹽抗溫能力，防塌效果等方面有著陰離子型處理劑難以比擬的優(yōu)點(diǎn)。近年來
6、的鉆井實(shí)踐表明，陰離子型鉆井液體系對(duì)近代高壓噴射鉆井和優(yōu)化鉆井的局限性越來越多，如泥漿的靜結(jié)構(gòu)力強(qiáng)、水眼能耗大，對(duì)鉆屑及粘土的水化分散抑制能力不足等，已成為優(yōu)化鉆井中的突出問題。石油勘探開發(fā)研究院油化所與西南石油學(xué)院合作，在陰離子類處理劑合成的基礎(chǔ)上，研制出了能夠與陰離子泥漿體系相配伍的新型兩性復(fù)合離子聚合物包被降濾失劑FA-367，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了泥漿處理劑的多功能化。兩性離子聚合物處理劑表現(xiàn)出的良好性能，也推動(dòng)了兩性離子塑多元共聚物降失水劑的研究工作。18隨著鉆特殊井、超深井和復(fù)雜井?dāng)?shù)量的增多，對(duì)鉆井液工藝技術(shù)提出了
7、更高的要求，原有的鉆井液處理劑已不能完全滿足鉆井液工藝技術(shù)發(fā)展的需要。這便促使了油田化學(xué)工作者致力研制開發(fā)新型鉆井液處理劑。隨著鉆井液添加劑的廣泛使用，大量的廢棄鉆井液添加劑進(jìn)入環(huán)境，其中有相當(dāng)一部分不能或很難被自然界中的微生物降解。這些添加劑長期滯留在環(huán)境中，輕者污染環(huán)境，影晌動(dòng)、植物的生長，重者毒害人、畜。合成聚合物是用量大的鉆井液降濾失劑之一，也是國內(nèi)油田化學(xué)工作者研究、探索最集中、最活躍的領(lǐng)域。研究表明，采用新單體與丙烯酸、丙烯酰胺等共聚，可改善聚合物類處理劑的耐溫性能和抗高價(jià)離子污染的能力。從2O世紀(jì)9O年
8、代后期至今，油田開采“雙保”(保護(hù)環(huán)境、保護(hù)產(chǎn)層)活動(dòng)越來越受到重視，也正是認(rèn)識(shí)了天然材料改性后的諸多優(yōu)點(diǎn)之后，又開始把目光投向了天然原料的油田化學(xué)劑。天然材料來源豐富，價(jià)格低廉，如淀粉、纖維素、腐殖酸、栲膠(單寧)、木質(zhì)素等的天然材料改性后具有生物降解性，是環(huán)保型材料，用作多功能新型油田化學(xué)劑的前景十分廣闊。我國在鉆井液降濾失劑研究與應(yīng)用方面
