張川 高麗娜 宋元輝 趙海存 趙建

【摘要】油基鉆井液因其成分中含有一定量的有毒有害物質(zhì)，不能被生物所降解，會對環(huán)境造成污染，且成本高昂，故油基鉆井液的使用范圍和推廣受到了限制。近期研究、試制出公司代號為FK-1的新型水基鉆井液助劑。以該助劑為主要處理劑的鉆井液具有優(yōu)良的流變性、濾失性，較強的頁巖抑制性。同時還兼具轉(zhuǎn)化、維護處理簡便的特點

【關鍵詞】頁巖 抑制 仿油性 水基鉆井液 鉆井液性能

1 FK-1的理化性能與機理

公司研究、試制出代號為FK-1的仿油性水基鉆井液助劑。FK-1屬葡萄糖衍生物，是多羥基、水溶性、低毒有機化合物。該物質(zhì)由淀粉降解，雙元催化劑作用下制得。實際產(chǎn)品為奶黃色、黃色。

FK-1分子結(jié)構(gòu)上具有的親水基團和親油基團，在通過這些親油基團，鉆井液不但可以改善泥餅質(zhì)量，降低泥包鉆頭，提高潤滑性能，還可在一定程度上改變巖石的潤 濕性。FK-1 分子結(jié)構(gòu)中的K+的水化能較低，并具有合適的離子半徑，能顯著抑制泥頁巖表面水化和晶層間水化，起到了泥頁巖的防塌效果。而FK-1分子結(jié)構(gòu)上的的親水基團則可以吸附在井壁巖石和鉆屑上。在井壁上或在井壁附近巖石孔隙及裂縫中的吸附，達到使巖石表面親水性降低、不易吸水并有排水的作用，其結(jié)果不但可以降低水敏性地層的水化問題，而且還可以減輕由于儲層粘土水化引起的儲層傷害問題，從而有效阻止頁巖的水化膨脹，保持井壁穩(wěn)定。FK-1與MEG、甘油鉆井液等鉆井液一樣需要加量達到一定量才能真正顯示出類似油基鉆井液的性能。

2 FK-1的性能評價2.1 對基漿性能影響

在4%的預水化好的膨潤土漿中分別加入不同劑量的FK-1單劑，測量、記錄材料對性能的影響。

從上述兩圖可以看出，和基漿相對比，不同濃度加量的FK-1單劑，鉆井液老化前后的流變性變化不大，說明FK-1單劑具有良好的流變性。伴隨加量增加，常溫濾失量和高溫高壓濾失量呈現(xiàn)下降趨勢，說明FK-1還具有一定的降濾失性。

2.2 FK-1單劑的頁巖滾動回收率測定

取克拉瑪依油田8區(qū)泥巖樣本，在120℃的FK-1 鉆井液中熱滾16小時，計算巖屑回收率。結(jié)果顯示，伴隨FK-1單劑加量的增加，頁巖的回收率隨之增加，說明FK-1單劑的頁巖抑制能力與加量成正比。當FK-1單劑加量達到7%后，抑制效果的增強趨勢逐漸變緩。

2.3 FK-1潤滑性能測試

在4%的預水化好的膨潤土漿中分別加入不同劑量的FK-1單劑，用NZ粘滯系數(shù)測定儀分別測得不同濃度下的泥餅粘滯系數(shù)。在120℃下老化，分別利用E-P極壓潤滑儀分別測定不同濃度下的潤滑性。結(jié)果顯示，向基漿中加入FK-1單劑，鉆井液的潤滑性能得到改善，且伴隨FK-1單劑加量的增加，鉆井液的潤滑性能更加增強。

2.4 FK-1單劑抗污染性能測試

在4%的預水化好的膨潤土漿中加入7%的FK-1單劑，分別進行抗鹽侵（15%的NaCl），抗石膏侵（2%的CaSO4），抗鈣侵（1% 的CaCl2）試驗。結(jié)果顯示：加入7%的FK-1單劑后，鉆井液在抗鹽、抗鈣抗石膏污染方面都具有一定的作用，鉆井液性能得到了改善，同時還在一定程度上降低了鉆井液濾失量。

2.5 FK-1加重試驗

在4%的預水化好的膨潤土漿中加入7%的FK-1進行加重實驗，將鉆井液常溫靜置24h后，測量其上下層密度分別加重至1.33 g/ cm3、1.41g/cm3和1.55g/cm3。

結(jié)果顯示：加入7%的FK-1單劑后，在不同密度下，鉆井液懸浮穩(wěn)定性基本能滿足加重至1.55 g/cm3，且其上下層密度差也小于2%。伴隨密度的升高，鉆井液呈現(xiàn)密度差逐漸大趨勢。

綜上所述，F(xiàn)K-1單劑具有較好的頁巖抑制能力和潤滑性能，通過FK-1的加入，鉆井液性能得到顯著改善。在室內(nèi)研究過程中，鉆井液性能優(yōu)化結(jié)果隨FK-1加量成正比。但出于時間、經(jīng)濟等因數(shù)考慮，目前使用不低于7%加量。當加量超過10%后，F(xiàn)K-1可視為性能優(yōu)良的潤滑劑。

3 FK-1的鉆井液體系配方評價3.1 FK-1鉆井液體系配方確定

室內(nèi)試驗將F K-1加量暫定7%，配伍其他化工材料進行一系列優(yōu)選試驗后，確定鉆井液配方：4%的膨潤土漿+7%FK-1+0.4%CMC+0.7聚合物降濾失劑+0.3%聚合物降濾失劑+3%SMP-1+3%LS-1+2%QCX-1+1%WC-1+重晶石+0.2%XY-27+0.2%KOH。

3.2 FK-1鉆井液體系抑制性能評價

取50克克拉瑪依油田8區(qū)泥巖樣本，再倒入350ml鉆井液入老化罐，在120℃，熱滾16小時，計算巖屑回收率。結(jié)果顯示：FK-1單劑與輔助化工材料配伍良好，該體系配方巖屑回收率遠高于FK-1單劑的巖屑回收率74.1%。

3.3 FK-1鉆井液體系抗鹽、鈣、石膏性能評價

通過對實驗數(shù)據(jù)分析，加入4% CaSO4后，鉆井液體系的性能基本穩(wěn)定，但AV、PV、Gel、FL都在升高。當加入10%NaCl后，體系仍具有良好的流變性，失水增加，粘切下降。當加入10%劣質(zhì)土污染，失水減小，粘切上升，但體系仍具有良好的流變性?；究梢詽M足鉆井施工需要。

4 結(jié)論與認識

（1）FK-1具有良好的抑制性能，同時還兼具潤滑性能。

（2）FK-1仿油基鉆井液體系具有良好的配伍性，體系配方簡單，轉(zhuǎn)化方便，維護方便。

（3）以FK-1為主劑的FK-1仿油基鉆井液體系穩(wěn)定，抗鹽、鈣及石膏污染能力強。

參考文獻

[1] 張培成，吳銘，張俊甫.烷基葡萄糖苷的合成及其性能[J].精細化工，1992

[2] 松村秀一.糖質(zhì)系界面活性劑的制造和功能[J].表面，1992