石油鑽井助劑

油氣田開發是由勘探、鑽井、井下作業、採油、集輸等環節構成的複雜綜合工程。在每一個環節的作業中,均需大量的化學品. 鑽井助劑作為地質勘探的重要輔助材料,國內外已研究和使用了很多年,並開發了幾百種相關產品。 鑽井液又稱鑽井泥漿。其作用是破碎岩芯、攜帶岩屑、潤滑冷卻鑽頭、平衡地層壓力和保護井壁等。 維護良好的泥漿性能,是提高鑽井速度, 保證井下安全的重要手段,而處理劑是保證泥漿最佳化的關鍵。 在油田化學品中,鑽井液和完井液處理劑約占整個油田化學品的一半。

鑽井液按其作用有

1) 加重劑

當鑽井液的液柱壓力不能平衡地層壓力或出現井噴需要壓井時,需向體系中加入加重劑來提高鑽井液的比重,以達到平衡地層壓力和制止井噴事故的目的,常用的加重劑是重晶石(BaSO).

2) 降失水劑

為了減少鑽井液向地層中的濾失,保證井身安全,而採用的保護泥漿膠體穩定性的化學劑稱為降失水劑。

目前常用的降濾失劑有:

羧甲基纖維素, 羥乙基纖維素, 改性澱粉等。這些產品能分散於水中,但不溶解.以堵塞地層中的孔隙,防止濾失,又因其是油溶性的.所以不會堵塞油氣通道,同時它們也可用於完井液, 修井液和射孔液中。

3) 分散劑(又稱稀釋劑)

當鑽井液中的粘土和鑽屑達到一定濃度時,會形成空間網狀結構.鑽遇鹽膏層時,地層水中的溶解鹽,尤其是高價陽離子會加劇網狀結構的形成.使鑽井液的流動性變差。能夠拆散這種網狀結構,釋出自由水,使鑽井液粘度和切力降低的添加劑稱為分散劑。常用的分散劑有:木質素磺酸鹽及其與鐵 鉻, 鈦, 錳,錫離子形成的絡合物等。

固井水泥添加劑有

l、降失水劑

能夠降低水泥漿濾失量的材料統稱為水泥漿降失水劑,目前較常用的降失水劑有, 聚丙烯醯胺類、羧甲基纖維素和有機酸的複合物等。

2、減阻劑(稀釋劑、分散劑、減水劑、紊流誘發調節劑)

用紊流泵送水泥漿常常可取得滿意的結果,減阻劑能控制水泥漿的流動性,在低的泵排量下, 引起紊流流動。磺甲基單寧、單寧鹼液、磺甲基褐煤等在一定摻量範圍都有較好的減阻效果。

3 稠化時間調節劑

由於固井井深不同,要求水泥漿具有適當的稠化時間,以滿足安全作業的需要。稠化時間調節劑包括促凝劑和緩凝刺。促凝劑是能使水泥快速凝固的添加劑,常用的有氯化鈣,氯化鈉.氯化銨等;緩凝劑是能使水泥漿凝固或稠化時間延長的添加劑,常用的緩凝劑有木質素磺酸鹽及其衍生物,羥基羧酸的鹽類(如檸檬酸 酒石酸)及其衍生物等。

4 比重調節劑

根據不同的地層壓力條件, 需用不同密度的水泥漿, 能改變水泥漿密度的添加劑稱比重調節劑, 包括減輕劑和加重劑。

減輕劑有膨潤土(也稱搬土)、硬瀝青等; 加重劑有重晶石、赤鐵礦 、砂,食鹽等。

完井液添加劑

鑽井進入目的層時, 為了保護油氣層,常採用一種特殊的鑽井液進行鑽井,這一種特殊的鑽井液即完井液。常用的完井液添加劑有羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚丙烯酸衍生物、聚陰離子纖維素等。

目前較為普遍使用的鑽井助劑有:

1.腐植酸鹽類

腐植酸(HA)是一種芳香類高分子化合物 ,具有降失水、耐高溫和抗鹽的功能。腐植酸與KOH溶液反應後,經過抽提,可得到含有HA的腐植酸鉀(KHm)。

2.聚合物類

聚合物類鑽井助劑主要利用乙烯、丙烯等烯類單體發生縮聚或共聚反應製得,在不分散泥漿中套用廣泛。。常見的產品有PAC、丙烯酸多元共聚物和速溶PAN等。PAC由氫氧化鋁與鹽酸發生中和反應生成,由於氯化鋁中鋁原子的共價性強,在不同的條件下,可生成不同聚合度的PAC。PAC絮凝體成型快,活性好,適應pH值寬,利於油水分離。而丙烯酸多元共聚物由於可以在碳鏈上添加醯胺基、羥基和磺酸基等多種親水或疏水基團,使得其產品性能廣泛,抗鹽能力突出。

聚合物類產品的套用性能與分子聚合度密切相關。由於分子中含有較長的分子鏈,其巨觀表現為具有良好的剪下稀釋性能和熱穩定性,因此,該類助劑都具有較好的耐溫性。

3.三磺類

三磺類助劑是指磺化酚醛樹脂、磺化瀝青粉、磺化褐煤三類產品,其中以磺化酚醛樹脂的套用較為廣泛。主要用作降濾失劑,抗鹽、抗鈣效果顯著。磺化酚醛樹脂是由苯酚、甲醛與亞硫酸氫鈉縮合與磺化後,再與水進行樹脂化和絡合反應製得,能顯著改善鑽井液的流變性。磺化褐煤是在苯環上添加一磺酸基,能夠抗高溫。磺化瀝青是使瀝青與發煙硫酸發生磺化反應後,再水解得到的產物 該助劑水化作用強,可防鑽井井壁坍塌。此外,還具有潤滑、堵漏和降阻的作用。

三類助劑共同使用,是理想的高溫深井泥漿體系。

有機矽用作鑽井助劑

累托石的新型非金屬礦可用做深井泥漿助劑,其各項技術指標要優於高嶺土和膨潤土;甲基氯矽烷單體經醇解後可用作堵水劑;高固化的有機矽樹脂可用作覆膜砂的粘結劑;聚二甲基矽氧烷乳液可做泥漿消泡劑、稀釋劑;二甲基矽油可用於原油消泡;有機矽原油可做破乳劑等等。有機矽作鑽井助劑的套用前景廣泛。

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