油基解卡劑不排放技術

程豈凡，張玉祥，馬冠軍，王佳妮

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

油基解卡劑不排放技術

程豈凡*，張玉祥，馬冠軍，王佳妮

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

對油基解卡劑的解卡機理、解卡劑的污染源及對鉆井液性能的影響、解卡劑污染源的特性進行研究，通過優化解卡劑配方與鉆井液施工工藝、消除快T對鉆井液的影響，乳化柴油、調整鉆井液性能等措施最終達到解卡劑不排放，直接應用到鉆井液中。現場應用表明，解卡劑對鉆井液污染不嚴重，處理后對鉆井液性能沒有負面影響，能有效降低鉆井液失水和摩阻系數。

油基；解卡劑；污染；摩阻系數

目前國內使用最多的解卡劑為SR301解卡劑，且浸泡解卡后，一般為了避免影響鉆井液性能都是在循環過程中將解卡劑排放掉，造成環境污染和大量柴油浪費。如何將解卡劑不排放而直接混入鉆井液中，利用其中的有效成分，并最大限度減少或消除解卡劑對鉆井液的污染便成為了我們目前急需解決的問題。

1　技術思路

室內對解卡劑的解卡機理、解卡劑的污染源及對鉆井液性能的影響、解卡劑污染源的特性進行研究，通過優化解卡劑配方與鉆井液施工工藝、消除快T對鉆井液的影響，乳化柴油、調整鉆井液性能等措施最終達到解卡劑不排放，直接應用到鉆井液中。

2　SR301解卡劑的解卡機理[1]

解卡劑的解卡機理包括滲透作用、潤濕作用、去水化作用和泥餅脫落作用等。

（1）滲透作用：由于油類本身具有良好的滲透性能，加上滲透劑等表面活性劑的特殊滲透作用，解卡劑能很快地滲透到泥餅或井壁與管柱界面。

（2）潤濕作用：表面活性劑改變管柱與泥餅或井壁間的潤濕狀態，由水潤濕變為油潤濕，潤濕反轉降低了界面張力，減小了管柱與泥餅或井壁之間的摩擦阻力。

（3）潤滑作用：油類有潤滑作用，他們能借助滲透劑的作用，快速進入管柱與泥餅或井壁間，起到良好的潤滑效果。

（4）去水化作用：由于活度平衡關系，泥餅或井壁巖層脫水，泥餅變薄，產生裂縫，或井壁巖層收縮變硬，大量的潤滑性物質將滲入管柱與泥餅或井壁之間傳遞壓力，降低摩擦阻力。

（5）泥餅脫落作用：解卡劑滲透作用、去水化作用于腐蝕作用最終可使泥餅部分脫落，輔助解卡。

3　解卡劑配方優化

3.1解卡劑污染源確定

室內對解卡劑配方中的各成分（按密度為1.5g/cm3的解卡劑實配配方的比例）進行了單劑鉆井液污染實驗,結果（見表1）表明，CaCl2對鉆井液粘度和失水影響最大，柴油和SR301對鉆井液粘度影響較大，快T對鉆井液泥餅質量影響最大。

3.2氯化鈣加量對解卡效率的影響

資料表明，SR301解卡粉中含有10%～60%的石灰粉[2]，能提供足夠的水相礦化度，CaCl2并不是解卡劑配方里所必須的，室內把CaCl2從配方中刪除后也一樣能收到較好的解卡效果（見表2）。

3.3快T對解卡效率的影響

不使用CaCl2的前提下進行了快T最佳加量的實驗，結果表明，快T在解卡劑中的加量達到4%時泥餅已經有很明顯的裂紋，超過5%后對解卡劑的解卡效率提升不大（見表3）。

3.4解卡劑配方

通過解卡劑解卡機理的研究和室內實驗結果，將解卡劑配方進行了優化，原配方：柴油+25%SR301+ 10%水+10%SP-80+15%CaCl2+加重材料+8%～10%快T；優化配方：柴油+25%SR301+10%水+10%SP-80+加重材料+4%～5%快T。以最大限度地減小解卡劑對鉆井液的污染。

表1　解卡劑配方成分對鉆井液性能的影響

表2　氯化鈣加量對解卡效率的影響

表3　快T加量對解卡效率的影響

3.5不同配方解卡劑解卡效率對比

優化后解卡時間相差不大(原配方解卡時間為10min，優化后解卡時間為12min)，能夠滿足現場快速解卡的要求。

3.6不同配方解卡劑對鉆井液的污染

室內把優化前后2種解卡劑對鉆井液性能的影響做了對比，從數據結果（見表4）可以看出，雖然2種解卡劑對鉆井液都存在污染，但優化后的解卡劑對鉆井液的污染程度要小得多。

表4　不同配方解卡劑對鉆井液的污染

4　污染源消除

4.1快T的特性

快T化學名為磺化琥珀酸丁異二辛酯，1%水溶液pH值7.5～7，不耐強酸、強堿、金屬鹽和還原劑。

4.2消除快T對鉆井液的污染

室內根據快T不耐強堿的特性，結合鉆井液實際操作中的需要，對快T進行了耐堿實驗，由實驗結果可見：5%快T水溶液當pH值達到10時開始產生沉淀，pH值達到13時，快T基本不溶于水。

4.3柴油的乳化

室內以水為連續相，原油為分散相對乳化劑進行了優選。具體方法是：將原油混入清水中，高攪1min，倒入量筒，分別靜置1h和24h后讀取上層析出的原油量，計算乳化率。考慮到乳化劑的方便性，室內選取了現場常用的3種乳化劑，TW-60、SP-80和OP-10進行優配。見表5。

數據表明，乳化劑樣品7具有較理想的乳化效果。SP-80的加入能大幅度提高乳狀液的穩定性。SP-80加量過大時，復合乳化劑HLB值進一步降低，乳化效果反而下降。

為了更直接的研究乳化劑在鉆井液中的乳化效果，室內以鉆井液為連續相對表7中2至8號乳化劑做了常規性能測試。結果表明，乳化劑在鉆井液中的效果與在水中是一致的。

表5　不同乳化劑不同時間下的乳化率

5　鉆井液性能調整

5.1受污染鉆井液流變性調節

取酒東長306井4500m時的鉆井液混入10%解卡劑2并加入乳化劑作基漿高攪1h后做了流變性實驗（見表6）。

表6　不同處理劑對鉆井液流變性的影響

實驗結果可見：HS-1與FCLS、CaO配合使用降粘和調節流變性的效果更加突出，調節泥餅質量效果顯著。

5.2鉆井液潤滑性

由于解卡劑主要成分為柴油，混入鉆井液并經處理后鉆井液摩阻系數明顯降低，但解卡劑的混入量超過8%后，鉆井液摩阻系數不再降低。

6　現場應用

6.1鉆井液工藝措施

現場應用過程中，振動篩及除氣器全開，增加4#循環池參與循環，增大鉆井液與空氣的接觸面積，并降低循環池液面，提高攪拌機攪拌效率。同時，在2#池加入燒堿溶液、乳化劑和鉆井液處理劑對鉆井液性能進行調整。

6.2解卡劑不排放技術在酒東長2-27井的應用

該井三開未投入潤滑劑，混入的是長3-7x未用的解卡劑，分3次混入50m3，混入后對鉆井液流變性沒有任何影響，失水和摩阻系數明顯降低，且起下鉆正常。

6.3解卡劑不排放技術在酒東長307井的應用

長307井卡鉆后，注入解卡劑10.8m3，浸泡8h解卡。解卡后，直接在解卡劑中起鉆，通井時循環過程中解卡劑全部混入井內，之后由于井底位移超標，紅層段下入定向鉆具進行了定向扭方位施工，定向過程中鉆具最長靜止時間20min，沒有拖壓和粘卡跡象，且“紅層”等易塌井段未出現坍塌現象。

6.4不同配方解卡劑現場應用效果對比

表7是不同配方解卡劑的浸泡效果，表中序號5和序號6解卡劑為優化后的配方，解卡劑配方優化后解卡效率沒有受到影響。

7　結論

（1）解卡劑不排放技術既環保又經濟，在國內未見有關記載。

（2）解卡劑混入鉆井液并處理后能有效降低鉆井液失水和摩阻系數。

（3）解卡劑對鉆井液污染不嚴重，處理后對鉆井液性能沒有負面影響。

表7　不同配方解卡劑的浸泡效果

（4）解卡劑在鉆井液中的混入量不宜超過8%。

[1]范坤模.解卡劑在勝利油田的應用[J].石油鉆探技術，1991，19（2）.

[2]王文英.SR301粉狀解卡劑的研制與應用[J].鉆井液與完井液，1984，2（2）.

TE2

B

1004-5716(2016)11-0075-04

2015-12-08

2016-01-18

程豈凡（1979-），男（漢族），甘肅酒泉人，工程師，現從事鉆井液技術研究與現場服務工作。