環保鉆井液技術研究與應用

摘 要:綜述了環保鉆井液技術發展現狀，通過分析環保鉆井液存在的問題，對環保鉆井液的發展趨勢提出了建議。

關鍵詞:鉆井液;環境保護;生物可降解性

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)12-0330-01

1 環保鉆井液技術研究

1.1 多元醇鉆井液體系

多元醇鉆井液體系是20世紀80年代末出現的一種以多元醇為主劑配制而成的環保型水基鉆井液體系，多元醇水基鉆井液體系不但具有油基鉆井液的優異性能，而且不存在污染環境和干擾地質錄井問題，其室內試驗和現場應用都已取得良好的技術效果和經濟效益。

1.2 甲基葡萄糖苷鉆井液體系

甲基葡萄糖苷鉆井液是20世紀90年代提出的一種新型水基鉆井液體系，由于它在防塌機理及常規鉆井液性能方面類似于油基鉆井液，又稱為仿油基鉆井液體系。大量的室內研究和生產實踐證明，甲基葡萄糖苷鉆井液能有效地抑制泥頁巖水化膨脹，維持井眼穩定，保護油氣層，同時還具有良好的潤滑性能、抗污染能力和高溫穩定性，并且無毒、易生物降解，對環境影響極小，具有極好的應用前景。

1.3 有機鹽鉆井液體系

鉆井液用有機鹽主要為甲酸鹽。目前北京培康佳業公司開發出兩類有機鹽Weight 2和Weight 3，其中Weight 2與甲酸鈉性質相似，Weight 3與甲酸鉀性質相似。有機鹽鉆井液具有防塌性能好、保護油氣層、腐蝕性低、環保及可以回收再利用的特點。

1.4 稀硅酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液

最早是由Garrison和Baker等在19世紀30年代提出，目的是為了維持井壁穩定。由于高濃度可溶性硅酸鹽(20%-50%)鉆井液遇到流變性能難以控制問題，在20世紀40年代中期被石灰鉆井液和聚合物鉆井液所取代。近幾年來，由于最近幾年在鉆井方面取得了一些進展，使硅酸鹽鉆井液的流變性能控制等方面變的容易，這些成果使人們再次使用硅酸鹽鉆井液得以實現。

1.5 合成基鉆井液體系

合成基鉆井液以人工合成或改性有機物，即合成基液為連續相，鹽水為分散相，再加上乳化劑、有機土、石灰等組成的油包水乳化鉆井液，根據性能需要加配降濾失劑、流變性調節劑和重晶石等。酯基鉆井液于1990年3月在北海首次應用獲得成功之后，合成基鉆井液的種類不斷增加，首先是酯、醚、聚а烯烴基鉆井液，后來在權衡環境保護因素和成本的前提下開發了第二代合成基鉆井掖。第二代合成基鉆井液以線型а烯烴、內烯烴和線型石蠟基鉆井液為代表，其特點是運動粘度和鉆井液成本較第一代合成基鉆井液低，環境保護性能較第一代要差。

2 環保鉆井液的發展趨勢

通過對國內外環保鉆井液技術現狀的分析，認為環保鉆井液應具有:與油基鉆井液相當或接近的抑制性能;配制和維護成本與普通水基鉆井液相近;滿足于施工地區的環保排放標準，對農業生產無害，最好是有益于當地的生態環境;利于保證施工人員的健康和安全;適應于各種復雜井和深井鉆探需要。目前，制約中國環保鉆井液技術開發的因素為:

(1)國外開發的合成基、甲基葡萄糖苷等環保鉆井液，盡管具有無毒、可生物降解的性能，但成本高，無法廣泛推廣使用。因此，處理劑成本是關系到環保鉆井液開發成敗的關鍵。

(2)目前所開發的環保鉆井液多數要與其他環保性能較差的處理劑復配，才能達到好的性能，這使體系的環保優勢受到不同程度的影響。

(3)鉆井液的抑制性能、抗溫和抗污染性能是制約環保鉆井液開發運用的主要因素，是環保處理劑和體系研究攻關的重點。

因此在今后的環保鉆井液技術研究中，應該重視以下發展趨勢和研究重點。

(1)近年來發展起來的低毒性油基鉆井液和新型合成基鉆井液在使用過程中，也出現了與環保相沖突的種種問題。因此，國外已經以純天然材料為基礎開發環保鉆井液，以達到真正意義上的環保鉆井液標準。因此，環保鉆井液的研究應建立在天然高分子材料改性、完善各種環保處理劑自身性能的基礎上。在環保處理劑的開發中應重視對天然農副產品加工后的副產物的開發利用。

(2)環保鉆井液中無機鹽的使用應與周圍環境的礦化度及鹽類一致，選擇有利于環境安全無毒的無機鹽類，并研究它們對環保鉆井液整體性能改善的技術和方法。環保鉆井液應以低鹽度為原則。

(3)生物降解性能好的無毒純天然的油膜形成劑能提高環保鉆井液的抗溫性能和抑制性能。

(4)重視納米技術在天然高分子材料改性方面的運用，通過選用特定的納米材料，提高天然高分子材料抗溫穩定性和抗降解能力，如納米抗菌材料和納米憎水性材料對天然高分子材料的表面處理。

(5)硅酸鹽鉆井液是一種環保體系，成本與水基鉆井液接近，是重點開發方向。硅酸鹽材料是重要的無機環保鉆井液材料，如果能夠通過特定的工藝對該材料進行改性，以改善其抑制性、潤滑性和配伍性能等，并在此基礎上發展硅酸鹽體系，可以開發出環保性能好、適應各種復雜鉆井條件的新型硅酸鹽鉆井液體系。硅酸鹽材料的改進，應該是環保鉆井液技術發展的一個重要方向。

參考文獻

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