付毓偉 羅兵 葉政蔚 肖鵬

1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司 廣東 湛江 524057

2. 中海油服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部湛江作業(yè)公司 廣東 湛江 524057

隨著抑制劑種類的不斷增加，水基鉆井液技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展和進(jìn)步。從最初的簡(jiǎn)單抑制劑到如今的復(fù)合抑制劑，抑制劑技術(shù)已經(jīng)成為水基鉆井液制備中不可或缺的一部分。這種技術(shù)的發(fā)展不僅提高了鉆井液的性能和效率，還為國(guó)內(nèi)外油田勘探開(kāi)發(fā)提供了重要的技術(shù)支撐。特別是在非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)中，抑制劑技術(shù)發(fā)揮了重要作用。隨著全球?qū)Ψ浅Ｒ?guī)油氣資源的需求不斷增加，抑制劑技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。通過(guò)不斷地研究和應(yīng)用抑制劑技術(shù)，可以更好地利用和開(kāi)發(fā)非常規(guī)油氣資源，為全球能源安全做出重要貢獻(xiàn)。

1 傳統(tǒng)鉆井液用抑制劑

1.1 陽(yáng)離子類抑制劑

在石油勘探和生產(chǎn)中，鉆井液是一種重要的作業(yè)液體，它不僅需要具備良好的潤(rùn)滑降阻作用，還需要具備抑制鉆屑的能力。在這個(gè)過(guò)程中，陽(yáng)離子類抑制劑被廣泛應(yīng)用。目前已經(jīng)發(fā)展出大、小陽(yáng)離子類抑制劑[1]。大陽(yáng)離子具有較好的橋聯(lián)作用，它可以顯著降低鉆屑的負(fù)電性，從而有效地抑制鉆屑的分散能力，同時(shí)還能夠清除鉆井液中的無(wú)用固相。這種抑制劑在石油勘探和生產(chǎn)過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。小陽(yáng)離子主要靠靜電作用可吸附在地層和巖屑表面，阻隔粘土顆粒與水的接觸，從而達(dá)到抑制的目的。環(huán)氧丙基三甲基氯化銨是最具代表性的小陽(yáng)離子型表面活性劑，它在石油勘探和生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。總之，陽(yáng)離子類抑制劑在石油勘探和生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值[2]。大、小陽(yáng)離子類抑制劑具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，可以根據(jù)不同的作業(yè)需要進(jìn)行選擇和使用，從而提高作業(yè)效率和效果。

1.2 聚胺酸類抑制劑

近年來(lái)，鉆井液抑制劑的研究和應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。目前，季銨鹽類化合物是一種常用的抑制劑，但它也存在著一些缺點(diǎn)。相比之下，兩親性聚胺酸抑制劑具有水溶性好、熱穩(wěn)定性高、不水解、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并且與其它處理劑具有良好的配伍性。但是，兩親性聚胺酸抑制劑的長(zhǎng)效抑制性較差，因此在高固相鉆井液中難以達(dá)到最佳抑制效果。除了兩親性聚胺酸抑制劑，烷基二胺類、乙醇二胺抑制劑也是常用的抑制劑。這些抑制劑成本低、低毒，但對(duì)于高蒙脫石含量地層的抑制性較差，因此沒(méi)有得到大范圍推廣應(yīng)用。每種抑制劑都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)[3]。鉆井液抑制劑的研發(fā)和應(yīng)用需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以達(dá)到最佳效果。未來(lái)，隨著科技的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的提高，新型的抑制劑將會(huì)不斷涌現(xiàn)，為鉆井液的生產(chǎn)和應(yīng)用帶來(lái)更多的選擇。

1.3 銨(胺)類抑制劑

NHCI是一種代表性的銨(胺)類抑制劑，這種物質(zhì)的抑制機(jī)理是通過(guò)分解出NHCI，然后優(yōu)先吸附在粘土表面，壓縮晶層，促進(jìn)脫水，從而抑制粘土水化。NHCI離子具有與粘土硅氧四面體氧原子六角環(huán)網(wǎng)絡(luò)直徑相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)，可以嵌入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻止水分子進(jìn)入晶層，進(jìn)一步抑制粘土水化。這種物質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)抑制粘土水化來(lái)提高鉆井液的性能，從而使鉆井作業(yè)更加高效。然而，NHCI也有一些缺點(diǎn)，其中最主要的是抗溫性差，在堿性環(huán)境中容易分解出有害氣體NHs。因此，在鉆井現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用NHCI時(shí)要非常謹(jǐn)慎。為了避免NHCI分解產(chǎn)生NH帶來(lái)的危害,又選用季銨鹽作為泥頁(yè)巖抑制劑。然而，季銨鹽抑制劑的抑制性受到鉆井液體系pH值的影響較大。只有在pH值較低的環(huán)境中，季銨鹽抑制劑才能更好地發(fā)揮其抑制作用。因此，在使用季銨鹽抑制劑時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。此外，季銨鹽抑制劑與陰離子型處理劑的配伍性較差，需要注意這一點(diǎn)。雖然季銨鹽抑制劑具有很好的抑制效果，但是由于其未得到大范圍的推廣應(yīng)用，很多人對(duì)其了解不夠深入，因此在實(shí)際使用中還需要更多的研究和探索[4]。季銨鹽抑制劑是一種很有潛力的泥頁(yè)巖抑制劑，可以有效地保障鉆井作業(yè)的安全。但是，在使用時(shí)需要注意其抑制性受到pH值的影響，以及與其他處理劑的配伍性問(wèn)題。希望未來(lái)能夠?qū)句@鹽抑制劑進(jìn)行更深入的研究，推廣其在鉆井作業(yè)中的應(yīng)用。

2 新型聚胺抑制劑

隨著油氣開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井液的抑制性也面臨著越來(lái)越高的要求。為了解決這一問(wèn)題，分子量極低的聚胺類化合物被加入到水基鉆井液中作為抑制劑，這一做法已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外許多油田和區(qū)塊得到了成功應(yīng)用。這種化合物具有很強(qiáng)的表面活性，可以與粘土礦物表面形成物理吸附作用，從而提高了鉆井液對(duì)高粘土礦物地層的抑制性。同時(shí)，這種聚胺類化合物的分子量非常低，可以更容易地滲透到地層縫隙中，增強(qiáng)了井壁的穩(wěn)定效果[5]。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，鉆井液中加入聚胺類化合物后，其抑制性和井壁穩(wěn)定效果都得到了顯著增強(qiáng)，有效地提高了鉆井效率和安全性。因此，這種技術(shù)在油氣開(kāi)采領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.1 UltraHib聚胺抑制劑

UltraHib是一種新型的泥頁(yè)巖抑制劑，其主要單體為聚醚二胺。該產(chǎn)品具有良好的水溶性，能夠有效地抑制粘土礦物的滲透水化和表面水化。此外，配合使用降濾失劑PAC-LV和聚合物包被劑UltraCap等，可以研制出高抑制性水基鉆井液。UL-TRADRILL高抑制性水基鉆井液是一種應(yīng)用UltraHib的水基鉆井液，經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明，其抑制性和潤(rùn)滑性與油基鉆井液接近，同時(shí)具有安全可降解的特點(diǎn)。在北美的應(yīng)用過(guò)程中，ULTRADRILL高抑制性水基鉆井液有效地抑制了泥頁(yè)巖的水化膨脹分散，實(shí)現(xiàn)了井壁的穩(wěn)定，有效地減少了對(duì)儲(chǔ)層的損害。這種抑制劑的研發(fā)具有重要意義。在石油勘探和開(kāi)采過(guò)程中，泥頁(yè)巖的水化膨脹分散會(huì)導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響鉆井的進(jìn)展和儲(chǔ)層的保護(hù)。傳統(tǒng)的油基鉆井液雖然具有較好的抑制性和潤(rùn)滑性，但由于其成分復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的影響較大，因此受到了越來(lái)越多的限制和監(jiān)管。而高抑制性水基鉆井液則可以有效地解決這些問(wèn)題，成為了一種新的替代品。未來(lái)，隨著油氣資源的不斷開(kāi)采和環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，高抑制性水基鉆井液的應(yīng)用前景將會(huì)越來(lái)越廣闊。

2.2 LATIDRILL聚胺抑制劑

貝克休斯公司研究出低分子量的聚胺抑制劑，這是一個(gè)重大的突破，對(duì)水基鉆井液的發(fā)展具有重要的意義。聚胺抑制劑可以有效地控制泥頁(yè)巖的膨脹和分散，從而提高巖屑整體性和機(jī)械鉆速，減小阻力。同時(shí)，聚胺抑制劑具有環(huán)保的特點(diǎn)，可以替代傳統(tǒng)的油基鉆井液，減少對(duì)環(huán)境的污染。為了更好地發(fā)揮聚胺抑制劑的作用，貝克休斯公司配套使用了聚合物包被劑和防泥包添加劑，構(gòu)成了LATIDRILL高性能水基鉆井液。這種鉆井液具有與油基鉆井液相當(dāng)?shù)哪囗?yè)巖抑制性，可以穩(wěn)定鉆孔，提高鉆井效率。與此同時(shí)，LATIDRILL高性能水基鉆井液還具有環(huán)保的特點(diǎn)，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求。LATIDRILL高性能水基鉆井液已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種鉆井，包括海上和陸上鉆井?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，該鉆井液的效果良好，可以穩(wěn)定鉆孔，提高鉆井效率，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染。貝克休斯公司將繼續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化該鉆井液的配方，為鉆井行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

2.3 PF-HAB聚胺抑制劑

近日，中海油服成功研究出泥頁(yè)巖水化機(jī)理，并采用一種代號(hào)為PF-HAB的多元聚胺抑制劑來(lái)解決泥巖地層易水化分散的難題。同時(shí)，該公司還配套使用高效潤(rùn)滑劑PF-HLUB和增粘提切劑PF-VIS-B，形成了一種名為HEM的鉆井液體系。據(jù)介紹，HEM鉆井液體系已成功應(yīng)用于渤海南部海域BZ34—1N-C4和BZ34—1A-D2h井，取得了良好的效果。這一成果對(duì)于我國(guó)海域油氣勘探具有重要意義。HEM鉆井液體系的成功應(yīng)用，得益于中海油服對(duì)泥頁(yè)巖水化機(jī)理的深入研究。泥頁(yè)巖在鉆井過(guò)程中容易分散水化，導(dǎo)致固相含量下降、黏度增大、流動(dòng)性變差等問(wèn)題，給鉆井帶來(lái)了極大的困擾。中海油服通過(guò)對(duì)泥頁(yè)巖水化機(jī)理的研究，發(fā)現(xiàn)多元聚胺抑制劑能夠有效地抑制泥頁(yè)巖的水化，從而解決了泥巖地層易水化分散的難題。除了多元聚胺抑制劑，中海油服還研發(fā)了高效潤(rùn)滑劑PF-HLUB和增粘提切劑PF-VIS-B，這兩種劑型的使用能夠進(jìn)一步提高HEM鉆井液體系的性能。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，HEM鉆井液體系成功地應(yīng)對(duì)了復(fù)雜的地層環(huán)境，為海域油氣勘探提供了新的技術(shù)支持。

2.4 SDPA強(qiáng)水聚胺化抑制劑

中國(guó)石油大學(xué)(華東)研究團(tuán)隊(duì)成功研制出一種名為SDPA的聚胺強(qiáng)水化抑制劑。該研發(fā)成果可以有效地提高水基鉆井液的性能，特別是在深水鉆井中具有重要的應(yīng)用前景。SDPA是一種帶有多種官能團(tuán)的胺基化合物，具有良好的水溶性和正電性。與傳統(tǒng)的聚胺類化合物相比，SDPA還具有更高的抗溫和抗鹽性能。這意味著，在高溫高鹽的環(huán)境下，SDPA可以更好地發(fā)揮其抑制水化作用，從而提高鉆井液的穩(wěn)定性和可靠性。除了SDPA本身的優(yōu)良性能外，研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)優(yōu)選與SDPA配套的處理劑，成功地形成了一種聚胺高性能水基鉆井液體系。這種液體系統(tǒng)不僅具有較高的水化抑制效果，還可以在高溫高壓的深水環(huán)境中保持流動(dòng)性和穩(wěn)定性。目前，SDPA聚胺高性能水基鉆井液體系已經(jīng)在深水鉆井中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，并取得了良好的效果。未來(lái)，這種新型聚胺強(qiáng)水化抑制劑將能夠廣泛應(yīng)用于深水鉆井等領(lǐng)域，為油氣勘探和開(kāi)發(fā)提供更加可靠的技術(shù)支持。

2.5 UHIB的聚胺抑制劑

長(zhǎng)江大學(xué)和中海油服合作研發(fā)代號(hào)為UHIB的聚胺抑制劑，旨在開(kāi)發(fā)一種更為高效的鉆井液添加劑，以提高鉆井的效率和降低成本。這種聚胺抑制劑的研發(fā)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了多次試驗(yàn)和優(yōu)化，最終確定了UHIB作為主要的抑制劑[6]。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步提高鉆井液的效果，研究人員將UHIB和ULTRADRILL體系中的ULTRAHIB抑制劑進(jìn)行了性能比較。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)UHIB的抑制效果更為明顯，可以在更廣泛的溫度和壓力范圍內(nèi)發(fā)揮出其優(yōu)異的性能。基于UHIB的優(yōu)異性能，研究人員進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一種以UHIB為主劑形成的水基鉆井液。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，這種鉆井液具有良好的穩(wěn)定性和防護(hù)性能，能夠有效地減少井壁垮塌、降低鉆頭磨損等問(wèn)題，從而提高了鉆井的效率和安全性。在渤中地區(qū)油田的應(yīng)用中，這種水基鉆井液取得了良好的效果。它不僅可以有效地保護(hù)井壁不受侵蝕和垮塌，同時(shí)還可以提高鉆頭的壽命，減少鉆井過(guò)程中的故障和維修次數(shù)，為油田的開(kāi)發(fā)提供了有力的支持和保障?？偟膩?lái)說(shuō)，UHIB的研發(fā)和應(yīng)用為鉆井行業(yè)帶來(lái)了重要的進(jìn)步和創(chuàng)新，其優(yōu)異的性能和效果不僅提高了鉆井的效率和安全性，同時(shí)還為油田的開(kāi)發(fā)提供了重要的保障和支持。未來(lái)，我們有理由相信，這種聚胺抑制劑和水基鉆井液將在更廣泛的領(lǐng)域和應(yīng)用中發(fā)揮其重要的作用和價(jià)值。

2.6 其它聚胺抑制劑

有機(jī)胺抑制劑BZ一AN1、胺基抑制劑SIAT以及聚胺抑制劑NH-1是當(dāng)前油田工業(yè)中應(yīng)用廣泛的三種抑制劑。這些抑制劑的研制，主要是為了解決在油氣開(kāi)采過(guò)程中，井壁失穩(wěn)、漏失等問(wèn)題，從而提高油氣開(kāi)采效率和安全性。其中，山東大學(xué)和渤海鉆探合作研制的有機(jī)胺抑制劑BZ一AN1，是一種高效、低毒、環(huán)保型的新型抑制劑。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，該抑制劑的使用效果明顯，能夠有效地抑制井壁失穩(wěn)現(xiàn)象，提高油氣開(kāi)采效率。北京鉆井研究院合成的胺基抑制劑SIAT，在洪浩爾舒特凹陷達(dá)林洪69井的應(yīng)用中也取得了顯著的效果。該抑制劑能夠迅速地降低井壁的摩擦系數(shù)，減少井壁失穩(wěn)的發(fā)生，從而提高鉆井效率。此外，該抑制劑的使用還可以降低鉆頭、井壁等設(shè)備的磨損程度，延長(zhǎng)使用壽命。南化集團(tuán)研究院與油田單位合作研制的聚胺抑制劑NH-1，則是一種高分子化合物。NH-1的研制過(guò)程中，采用了多種新型化學(xué)技術(shù)，使得該抑制劑具有了更高的抑制效果和更強(qiáng)的穩(wěn)定性。在四川泥巖井段的使用中，NH-1成功地解決了該井段井壁失穩(wěn)的技術(shù)難題，為油氣開(kāi)采提供了有力的支持。有機(jī)胺抑制劑BZ一AN1、胺基抑制劑SIAT以及聚胺抑制劑NH-1，都是當(dāng)前油氣開(kāi)采工業(yè)中應(yīng)用廣泛的抑制劑。這些新型抑制劑的研制和應(yīng)用，為油氣開(kāi)采提供了更加可靠、高效的技術(shù)支持，也有助于推動(dòng)我國(guó)油氣開(kāi)采工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，分析和展望抑制劑技術(shù)對(duì)推動(dòng)鉆井液技術(shù)發(fā)展具有重要意義。只有不斷地創(chuàng)新和發(fā)展抑制劑技術(shù)，才能更好地滿足石油勘探開(kāi)發(fā)的需求，提高勘探效率和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，這也有助于推動(dòng)全球能源的可持續(xù)發(fā)展，為人類社會(huì)的繁榮和發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。