浅谈石油钻井泥浆处理剂的应用趋势

　　常晓旭张永军李彬
　　【摘要】近年来，随着油基钻井液在页岩气水平井及强水敏性地层的应用，油基钻井液处理剂也有了快速发展，短短几年内就研发出油基钻井液乳化剂、降滤失剂、增黏剂和封堵剂等处理剂，使我国油基钻井液技术逐步趋于成熟。本文现就钻井泥浆处理剂的类型及应用情况作一个简要的介绍，为这些处理剂的合理应用提供参考。
　　【关键词】油井钻探；泥浆处理剂；应用趋势
　　自上世纪七十年代以来，为满足钻井液性能维护处理需要和保证在复杂条件下能够安全、顺利钻井，我国钻井液处理剂的研制与应用越来越受到重视，并逐步实现了专用处理剂由国外引进到自主研发的转变，尤其是聚合物处理剂的研发与应用奠定了低固相不分散钻井液的发展基础。八十年代以后，定向井、丛式井、水平井、调整井逐渐增，钻井条件变得更加恶劣，而勘探开发对钻井过程中地质资料录取、油气层保护、固井质量的要求却更高更更严格。泥浆是钻井技术的重要组成部分。为了优质、高效、快速钻达目的层，满足勘探、开发、钻井工程的需要，我国泥浆处理剂一直以较快速度发展，目前已经形成我国自已的泥浆处理剂系列。本文现就钻井泥浆处理剂的类型及应用情况作一个简要的介绍，为这些处理剂的合理应用提供参考。
　　一、钻井泥浆处理剂的分类
　　为了保证钻井泥浆的稳定性和调整泥浆的各种工艺性能，以适应各种情况下的钻井要求，泥浆中使用着各种各样的化学处理剂（泥浆添加剂）。随着钻井工艺向高速优质、超深井、海洋和复杂地层发展，泥浆体系不断发展，泥浆处理剂的种类也在不断的增加和更新。目前，美国的泥浆处理剂已经超过3000种。按处理剂的化学组成，可将其分为无机处理剂、有机高分子处理剂和表面活性剂三大类。按处理剂在泥浆中所起作用不同，可将泥浆处理剂分为以下十六类：（1）碱度和pH控制剂；（2）杀菌剂；（3）除钙剂；（4）腐蚀抑制剂；（5）消泡剂；（6）乳化剂；（7）降失水剂；（8）絮凝剂；（9）起泡剂；（10）堵漏材料；（11）润滑剂；（12）页岩稳定剂；（13）表面活性剂；（14）降粘剂和分散剂；（15）增粘剂；（16）加重剂。
　　二、钻井泥浆处理剂的应用趋势
　　我国目前拥有的泥浆处理剂共有16类260个品种。综合分析几十年来国内泥浆处理剂的应用情况，可发现其中的四个主流趋势：
　　（一）业界始终秉承进一步满足勘探、开发、钻井需要这一目标来研究泥浆处理剂，在借鉴国外已有研究成果基础上不断在努力开发本土产品
　　四十多年来，我国仅从国外引进极少量泥浆处理剂（不足千吨）。靠自己的力量不断地研制各种处理剂，满足了生产的需要。研究工作基本上可分为两个阶段。八十年代以前主要是追随国外的泥浆处理剂技术，引用其它行业的化工产品或仿制国外的泥浆处理剂。八十年代以后，除继续追踪国外先进泥浆处理剂如解卡剂、磺化沥青、无萤光润滑剂、层状金属氢氧化物、有机硅等之外，开始研究泥浆处理剂作用机理，以自行设计并研制新型的泥浆处理剂，如两性离子聚合物、小阳离子聚合物、高改浙青、聚丙烯酸钾、水解聚丙烯腈钙盐、钾盐等。
　　（二）泥浆处理剂品种以较高速度发展，不断满足勘探、开发、钻井工程的需要
　　五十年代初期我国仅使用四类6种泥浆处理剂（单宁、揭煤、烧碱、纯碱、重晶石、土粉），到1978年发展为十三类。进入八十年代后，勘探领域扩大。对泥浆技术的要求提高，泥浆处理剂无论品种或用量均以高速度发展。目前已有十六类共260种产品。十六类产品中发展最快的有八类，即页岩抑制剂降滤失剂、润滑剂、降粘剂、堵漏剂、增粘剂、消泡剂、解卡剂，产品用量也在不断增加。就目前来看，国内的泥浆处理剂无论品种还是产量基本可满足当前石油勘探、油品开发以及钻井施工的需要。
　　（三）产品结构逐步变得多样化
　　我国使用和研制的泥浆处理剂，在化学结构上已开始从单一化合物、均聚物向共聚物、接枝产品发展，从主要使用天然产品和改性天然产品向合成产品或天然与合成产品结合方向发展，从仅使用高聚物钠盐向具有更强抑制性能的高聚物钾盐、钙盐、铵盐方向发展，从仅使用阴离子或非离子聚合物向两性离子聚台物、阳离子聚合物方向发展。泥浆处理剂防塌、降滤失、降粘、增粘、润滑等效能不断提高，万米进尺泥浆处理剂总用量在逐步下降。
　　三、当前应用趋势下存在问题
　　当前钻井泥浆处理剂的宏观应用趋势是好的，但是细细分析，其中还存在一些问题：
　　（一）品类缺乏独创性
　　以天然产物为原料的处理剂，在品种上大多追随国外，独创少，未有突破性进展。合成的处理荆发展较快，已有一些新突破。但单体供应和价格限制了新颖高效产品的合成，已合成的难以为油田所接受例如抗盐、抗高钙、抗高温的降滤失剂、降粘剂及增粘剂产品的性能仍不如国外产品。必须加快泥浆处理剂作用机理的研究。查明处理剂分子结构、官能团与泥浆性能之间的关系，开发价格适宜的新单体，创新我国泥浆处理剂系列，以形成我国自已的先进的泥浆体系。
　　（二）亟待研发高效能的处理剂
　　勘探领域的扩大，调整井和特种工艺井如定向井、丛式井、水平井、小井眼井的增多，钻井新技术的发展。均对泥袋技术提出了现有泥浆处理剂不能全面满足的新要求。必须研制效能更高的处理剂，例如具有强封堵作用的无萤光防塌剂，化学固壁剂，对付易膨胀强分散地层的强抑制剂，聚合物泥浆泥饼质量改善剂，适用于不同井温不同类型油气层的完井液处理剂和屏蔽哲堵剂，低伤害的或投产后自行解堵的堵漏剂，封堵大裂缝和溶洞的堵漏剂，使用氧化铁矿粉加重的深井超高密度重泥浆钻进时的解卡剂，与阳离子聚合物泥浆、两性离子聚合物泥浆、正电胶泥浆配套的处理剂、高效润滑剂、长效消泡剂等。
　　（三）产品的环保性能亟待提高
　　目前我国针对工业领域的环保整顿力度不断加大，环保要求较之以前来说有过之而无不及。一些处理剂和泥浆体系如木质索磺酸铁铬盐、腐殖酸铬、油包水泥浆、油基解卡剂、油基润滑剂、氯化钾、氯化钠等的使用受到限制，泥浆处理要实现可持续发展，就必须推出对环境无污染或能迅速完成生物降解的处理剂，尤其是要加大无毒的降粘剂、降滤失剂、防塌剂、润滑剂、解卡剂、乳化剂、消泡剂等的研发力度，研制能生物降解的无毒合成液体及用于配制合成泥浆的主乳化剂、辅助乳化剂、降滤失剂、增粘剂、降粘剂、堵漏剂等，并研制处理废水、废泥浆用的各种化学剂如固化剂等。
　　（四）泥浆处理剂的质量有待提高
　　目前全国现有的泥浆处理剂合格率较低，急需采取有效措施加强技术监督，改进生产工艺，不断强化质量管理，同时还要根据市场价格规律和产品等级确定一套科学的价格区间，以高质量和最优价格惠及目标客户群。
　　四、结束语
　　国外钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐进入稳定期，亦即技术成熟期。尽管我国钻井液处理剂正逐步赶上国际先进水平，但与国外油田技术服务公司相比仍然存在一些差距，尤其是随着钻遇地层日益复杂，深井超深井、深水油气井、非常规井等越来越多，为更好地满足复杂情况下钻井施工对钻井液的要求，仍然需要不断完善已有钻井液处理剂的性能并研制新型处理剂。
　　【參考文献】
　　〔1〕王崇刚。石油钻井泥浆处理技术优化〔J〕。云南化工，2017，44（12）：7980。
　　〔2〕徐同台，王奎才，门廉魁。我国石油钻井泥浆处理剂发展状况与趋势〔J〕。油田化学，1995（01）：7483。
　　〔3〕。石油钻井泥浆处理剂〔J〕。林化科技，1977（06）：6365。