環(huán)保型全油基生物油鉆井液的室內(nèi)研究

劉 偉，柳 娜，藺文潔，王京光，王勇強

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018）

油基鉆井液具有強抑制性、保護油氣層、潤滑性能好、濾失量低等顯著優(yōu)點，已成為鉆高難度的高溫深井、大斜度定向井、水平井、各種復(fù)雜井段和儲層保護的重要手段[1-6]。傳統(tǒng)的油基鉆井液采用柴油或白油等礦物油作為基礎(chǔ)油，成本較高、毒性大并且耗費一定量寶貴的油氣資源。合成基鉆井液雖擁有與油基鉆井液相同的優(yōu)異性能并且低毒環(huán)保，但是成本高，基礎(chǔ)油合成難度大并為國外公司壟斷，限制了其應(yīng)用范圍[7-11]。因此，亟需開發(fā)一種可替代礦物油的油基鉆井液，使其具有傳統(tǒng)油基鉆井液的優(yōu)良性能，滿足非常規(guī)氣藏鉆井工程需要的同時，還擁有低毒環(huán)保和可再生使用的特點。

1 全油基生物油鉆井液介紹

生物柴油是利用動植物油脂等生產(chǎn)的用以替代柴油的新型清潔燃料油，因此生物柴油是一種清潔、優(yōu)質(zhì)的可再生性資源[12]。全油基生物油鉆完井液是以生物柴油作為基礎(chǔ)油，輔以乳化劑、潤濕劑、降濾失劑以及增黏劑等油基泥漿處理劑配制而成的一種低毒環(huán)保型全油基鉆井液。該鉆井液不含水，乳化劑用量少，無需考慮鉆井液水相活度與地層水活度的平衡問題，特別適用于易塌地層、水相活度差異較大地層的鉆井。

2 全油基生物油鉆井液配方

按照鉆井液設(shè)計的基本思路，通過大量的室內(nèi)研究，確定出了全油基生物油鉆井液配方如下：生物柴油+30 kg/m3有機土+10 kg/m3乳化劑+10 kg/m3提黏劑+8 kg/m3提切劑+ 20 kg/m3降濾失劑+2 kg/m3堿度控制劑+（4～12）kg/m3潤濕劑+加重劑。

3 全油基生物油鉆井液性能評價

3.1 不同密度條件下鉆井液基本性能

全油基生物油鉆井液在不同密度下的基本性能（見表1）。實驗結(jié)果表明，全油基生物油鉆井液具有較好的流變性和電穩(wěn)定性，API 濾失量和高溫高壓濾失量都很低，能有效提高機械鉆速及保護儲層，且其密度能降到0.9 g/cm3，可以用于低壓地層鉆井。

3.2 抗污染能力

評價了全油基生物油鉆井液（密度為1.30 g/cm3）抗NaCl 鹽水和劣質(zhì)土的污染能力, 實驗結(jié)果（見表2 、表3）。實驗結(jié)果表明，隨著鉆井液中鹽水和劣質(zhì)土侵入量的增大，該鉆井液的黏度和切力都逐漸增加，破乳電壓逐漸降低，劣質(zhì)土的侵入量增大時，該鉆井液的API 濾失量也逐漸變大，但從總體性能來看，該鉆井液具有較好的抗水和抗劣質(zhì)土污染能力。仍然符合鉆井工程的需要。

表1 不同密度全油合成基鉆井液熱滾后性能

表2 全油基生物油鉆井液的抗鹽水污染能力

表3 全油基生物油鉆井液的抗劣質(zhì)土污染能力

表4 全油基生物油鉆井液的儲層保護性能

3.3 抑制性能

選擇鄂爾多斯盆地直羅組泥巖露頭巖樣評價全油基生物油鉆井液的抑制性能。露頭巖樣的黏土礦物含量為31.45 %，其中伊利石含量為29.3 %，伊蒙混層含量為71.3 %，混層比為82 %。該露頭巖樣在清水、密度為1.0 g/cm3的全油基生物油鉆井液中的滾動回收率（150 ℃、16 h）分別為4.6 %和96.8 %。表明全油基生物油鉆井液具有優(yōu)良的抑制性能。

3.4 儲層保護性能

選用人造巖心對全油基生物油鉆井液與白油基油包水鉆井液的儲層保護性能進行了對比評價，結(jié)果（見表4）。從實驗結(jié)果可以看出，全油基生物油鉆井液的滲透率恢復(fù)值均在88 % 以上，最大達到90.9 %，這說明該鉆井液具有優(yōu)良的儲層保護性能。

3.5 環(huán)境保護性能

采用發(fā)光細(xì)菌法進行了毒性分析實驗，結(jié)果（見表5）。由表5 可知，該鉆井液、鉆井液處理劑及其熱滾后回收的鉆屑都滿足環(huán)境保護的要求。

表5 處理劑毒性分析實驗

4 結(jié)論

（1）全油基生物油鉆井液采用低毒、容易生物降解的生物柴油作基礎(chǔ)油，環(huán)境保護性能好，并且為廢棄回收油脂再利用提供全新途徑。

（2）全油基生物油鉆井液具有良好的流變性能、抑制防塌性能以及高溫穩(wěn)定性，高溫高壓濾失量低，適用于對抑制防塌要求高以及水相活度差異較大地層井的鉆井作業(yè)。

（3）該鉆井液體系采用全油配方，儲層保護效果優(yōu)于油包水鉆井液。

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