中原钻井：打造钻井液中的“环保先锋”

初卫平

    5月8日，陕北地区延长区块延北368-H03井二开和水平段需要钻穿泥岩、炭质泥岩、煤层，为了顺利钻进，该区项目部通过对国内外抑制剂进行筛选后，决定使用钻井工程技术研究院研发的聚醚胺基烷基糖苷强抑制剂。


    目前，由钻井工程技术研究院自主研发的烷基糖苷系列改性处理剂，以其在现场应用中的优异表现，受到国内诸多钻井液技术专家及同行的青睐。


    烷基糖苷，简称APG，由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成，是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。可作为生产沐浴露、洗面奶、蔬菜水果清洗剂等日用化工的主要原料。


    为了加强钻井工程的绿色环保，钻井工程技术研究院自2010年就率先对钻井液用APG处理剂进行研究，5年来已形成糖苷类特色产品系列，主要包括烷基糖苷、阳离子烷基糖苷等等。经评定，专家认为目前中原油田自主研发的钻井液用糖苷特色产品系列及类油基体系已经处于世界领先水平。


    烷基糖苷钻井液存在缺陷


    20世纪90年代，为了保护环境，国外提出了一种绿色类油基钻井液——烷基糖苷（APG）钻井液。


    油基钻井液以其防塌效果好、抗污染能力强等特点，成为钻探各种复杂地层和高难度井的重要钻井液体系。而作为类油基钻井液的APG钻井液是一种水基钻井液，它虽有油基钻井液的特点，但却无毒环保，易生物降解。可是，要想使这种绿色钻井液发挥作用，APG加量至少要在35%以上，并且此种钻井液在高温下易发酵，对致密砂岩之外的泥岩及含泥岩地层起不到抑制作用。


    如何才能在克服APG钻井液缺点的基础上，开发出真正绿色环保、性能卓越的类油基钻井液，是钻井工程技术研究院力求解决的问题。


    阳离子烷基糖苷抑制效果突出


    “为了克服APG加量大的缺点，我们引入了季铵盐阳离子基团，研发出阳离子烷基糖苷（CAPG），现场应用效果很好。”钻井工程技术研究院特聘博士后、主任师司西强说。


    CAPG岩屑回收率较APG提高了50%，抗温达160摄氏度，可直接加入钻井液作为抑制剂单独使用，也可配成CAPG钻井液体系使用。


    中原钻井：打造钻井液中的“环保先锋”


中江区块的多口井在钻井过程中均出现了严重的井壁失稳，给钻井施工带来极大的困难，严重影响施工进度和井身质量。采用常规措施不能有效预防和解决井塌问题。


    中江16H井是二开井段，长2001米，其中水平井段长1008米，钻井液密度最高1.99立方米。在引入了CAPG处理剂后，成功解决井壁稳定、岩屑携带要求高、流变性控制难度大等难题，钻完井作业顺利。


    目前，钻井工程技术研究院已形成成熟的阳离子烷基糖苷生产技术，生产产品305吨，在陕北、四川、内蒙古等地区现场应用24口井，井壁稳定效果明显。应用井段井径扩大率小于10%，部分井位小于5%，有效减少了井下复杂情况，降低了钻井成本。


    聚醚胺基烷基糖苷毫不示弱


    为了进一步完善糖苷类产品的性能，扩大适用范围，并形成糖苷类处理剂特色产品系列，钻井工程技术研究院通过分子设计和合成设计，又研制了聚醚胺基烷基糖苷（NAPG）。


    NAPG强抑制剂对现场强水敏性泥岩、泥岩与玄武岩互层等易坍塌地层表现出卓越的预防井壁坍塌及井壁坍塌后的现场补救能力，井壁稳定效果突出，能大幅提高机械钻速，同时加量较低，只需要0.25%~2%，显著降低了钻井成本。


    “国内现在常用APG与聚胺复配以便达到与NAPG相似的抑制效果，但这种方法的缺点是加量不好控制，一旦超过一定量，钻井液的性能就会改变。并且聚胺市场售价一吨4万~6万元，而NPAG一吨不到3万元。”司西强介绍说。目前，NAPG已生产产品90吨，在7口井中成功应用。


    3月9日，NAPG在方3井应用，成功解决了东营、沙一岩层交界处砂泥岩地层井壁坍塌、掉块等诸多难题，实现了安全快速钻井。在使用NAPG后，三开侧钻井段平均井径扩大率9.6%，较原直井段平均井径扩大率相比降低32.16%，效果显著。


    据了解，钻井工程技术研究院正在进行以CAPG和NAPG为核心主剂的类油基钻井液体系研究，已取得积极进展，真正的绿色类油基钻井液的应用指日可待。

大冶农机王中平

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初卫平

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