抗高溫鉆井液降濾失劑的研究進(jìn)展及發(fā)展方向

吳艷利,李曉新

（大港油田集團(tuán)油田化學(xué)有限公司，天津 300280 ）

抗高溫鉆井液降濾失劑的研究進(jìn)展及發(fā)展方向

吳艷利,李曉新

（大港油田集團(tuán)油田化學(xué)有限公司，天津 300280 ）

簡(jiǎn)單介紹了國內(nèi)近幾年抗高溫降濾失劑的性能特點(diǎn)，闡明了抗高溫降濾失劑的發(fā)展方向。

抗高溫；抗鹽；降濾失劑；進(jìn)展

本文就近幾年國內(nèi)鉆井液降濾失劑（抗220℃及以上的高溫）的研究與應(yīng)用進(jìn)展作一綜述，簡(jiǎn)單介紹如下。

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

降濾失劑是鉆井液最重要的處理劑之一，它對(duì)井壁穩(wěn)定，保護(hù)油氣層起著很重要的作用。加入降濾失劑的目的就是通過在井壁上形成低滲透率、薄而致密的濾餅，盡可能降低鉆井液的濾失量。隨著研究的不斷深入以及鉆遇地層的條件日趨復(fù)雜，已有的降濾失劑已不能滿足鉆井作業(yè)的需要，從而促進(jìn)了研究人員向新型的抗高溫降濾失劑的方面進(jìn)行研究與發(fā)展。

王中華等[1]以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPS)和 N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)為原料，合成了一種新型耐溫抗鹽聚合型鉆井液降濾失劑，并對(duì)其性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，所合成共聚物對(duì)淡水泥漿、飽和鹽水泥漿和含鈣泥漿均具有較好的降濾失作用和提高表面黏度、動(dòng)切力的能力，且隨著共聚物用量的增加，降濾失效果和提黏切能力提高。將含296合成產(chǎn)物的飽和鹽水泥漿和含鈣鹽水泥漿于不同溫度下老化16 h后，在室溫下測(cè)定處理后泥漿的濾失量。結(jié)果經(jīng)過200℃下16 h的老化，泥漿的濾失量仍較低(小于15 mL)。

葉傳耀等[2]由乙酸乙烯酯與丙烯腈經(jīng)乳液共聚后，經(jīng)堿性水解改性制得的鉆井液降濾失劑乙烯醇-丙烯酸鈉共聚物。對(duì)用于鉆井液處理，具有良好的耐高溫、耐鹽性能。在4%鹽水膨潤土泥漿和飽和鹽水膨潤土泥漿中，加量為1.5%和2.0%時(shí)，經(jīng)200℃靜態(tài)老化16h后，失水量分別比基漿降低90.25%倍和92.28%倍，井有較高的抗鈣污染能力。

劉雨晴[3]等利用褐煤中提取腐殖酸及腐殖酸磺甲基化制取磺甲基腐殖酸鈉和聚丙烯腈的水解物共同作用制得抗高溫抗鹽陽離子降濾失刺CHSP-I，評(píng)價(jià)了CHSP-I的抑制性能、抗高溫抗鹽降濾失性能，簡(jiǎn)介了CHSP-I在塔里木、南海、渤海等油田應(yīng)用的實(shí)例。結(jié)果表明，該降濾失劑能耐2000C以上高溫，抗鈣能力強(qiáng)，可抗鹽至飽和，具有良好的降濾失作用，與其它處理劑的配伍性好，抑制性能良好，適用范圍廣，可有效改善泥餅質(zhì)量，防塌能力強(qiáng)，使用CHSP-I的井井徑規(guī)則，井眼穩(wěn)定。

何耀春等[4]以三氯化磷、酸性聚合酚醛樹脂或堿性聚合酚醛樹脂合成了膦甲基酚醛樹脂（PMP)，并評(píng)價(jià)了PMP在鉆井液中的降濾失、抗溫、抗鈣和抗鹽性能。結(jié)果表明在酸性聚合介質(zhì)、酚醛物質(zhì)的量比＜1.0條件下合成的PMP具有較好的溶解性和降濾失作用。當(dāng)加入的PMP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%和1.5%時(shí)，可使質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%膨潤土漿的API濾失量由35.2 mL分別降至10.2 mL和9.8 mL；PMP具有良好的抗溫性能，在高溫200℃時(shí)，濾失量保持不變，可用于含鹽量＜1.0%，含鈣量＜2200×10-6的深井鉆井液中。

王松等[5]街將下腳料聚丙烯腈水解，用三甲胺、甲醛進(jìn)行陽離子化，再用過氧化氫氧化，制得了陽離子度為10．5%的降濾失劑PKC-3。在PKC-3加量為0．5%的情況下可使膨潤土基漿的API濾失量較大幅度地降低，抗鹽抗污染性能良好，頁巖回收率明顯高于所評(píng)價(jià)的其它處理劑?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，PKC-3能顯著降低水基鉆井液在各種條件下的粘度、切力和失水量，具有較強(qiáng)的抗鹽膏污染能力，能有效地抑制粘土分散，提高鉆井液抗鹽膏污染及高溫下的熱穩(wěn)定性，是一種新型的適用于高溫、高礦化度、高固相含量鉆井液及復(fù)雜地質(zhì)條件下使用的降濾失劑。

劉盈等[6]將褐煤在150℃下磺化，再加入Na-HPAN、DEDAAC、AMPS等引發(fā)聚合，得到含陽離子的聚合物降濾失劑CAP。通過室內(nèi)評(píng)價(jià)，陽離子抗高溫降濾失劑CAP抗污染能力強(qiáng)，抗鹽達(dá)飽和，抗鈣達(dá)7×10-7%ppm。在2000C高溫下能很好地堆護(hù)鉆井液的流變性能，與陽離子鉆井液體系的配伍性極好。

劉凡等[7]利用多羥基大分子PVA對(duì)磺化醛酚類樹脂LF接枝共聚，合成一種新型的泥漿降濾失劑。LF-P多羥基共聚物作用于泥漿體系具有優(yōu)良的抗高溫210℃、高鹽（飽和鹽）及造壁、降失水性能；單一處理泥漿其效果遠(yuǎn)優(yōu)于SMP-I+SMC+SMK復(fù)配共處理體系。

王松[8]以2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等單體為基本原料，合成新型抗高溫多元聚臺(tái)物降濾失劑JHW，評(píng)價(jià)了該降濾失劑的性能并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，JHW在3%鈉膨潤土基漿中的抗溫能力達(dá)210℃，可抗鹽至飽和．抗5%CaCL2。它在淡水、鹽水、飽和鹽水、海水及含鈣鉆井液體系中的抗溫降濾失性能均憂于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，具有廣泛的應(yīng)用前景。

牛中念等[9]以天然高分子物質(zhì)及烯類單體為主要原料，配合自制的磺化劑、合成了新型泥漿降濾失劑SCS-1，它集天然高分子物質(zhì)和烯類化合物的優(yōu)勢(shì)于一體，提高了抗溫、抗污染性能。室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果表明：SCS-1具有良好的抗溫、抗污染、抗鈣性能，在不同的泥漿體系中均有良好的降濾失性能。

武玉民等[10]以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/衣康酸(IA)三元共聚物作為降濾失劑。研究了220℃老化前后淡水泥漿和鹽水泥漿的中壓濾失量和流變性能。考察了高溫老化前后淡水泥漿粒度分布的變化，并與其它幾種聚合物的泥漿性能進(jìn)行了對(duì)照，結(jié)果表明無論在淡水還是鹽水條件下，高溫老化前后AMPS/AM/IA三元共聚物泥漿均具有良好的降濾失性能和流變性能。

陳娟等[11]以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基-2-吡咯烷酮（NVP）為主要原料，合成了AM/AMPS/NVP三元聚合物。室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明，NJ-1在淡水、復(fù)合鹽水、海水基鉆井液中具有良好的降濾失作用，與常規(guī)處理劑配伍性良好，易于維護(hù)；因帶有磺酸基與內(nèi)酰胺基等官能團(tuán)，NJ-1具有良好的耐溫性（抗溫220℃）；NJ-1攜帶對(duì)鹽不敏感的基團(tuán)，所以具有良好的抗鈣性能，在質(zhì)量濃度為12%的CaCl2鉆井液體系中仍能有效控制失水。該劑在現(xiàn)場(chǎng)多口井中試驗(yàn)應(yīng)用，均取得了良好效果，該劑能有效降低鉆井液體系的濾失量，具有較強(qiáng)的抗溫抗鈣能力，可滿足鉆深井、鉆進(jìn)鹽膏層和海水鉆井的工藝要求。

許娟等[13]采用氧化還原體系以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酰胺(AM)等乙烯基單體為基本原料合成出了新型抗高溫二元共聚物PAX系列處理劑，在分子上引入了磺酸基團(tuán)、酰胺基，具有降濾失效果顯著，抗溫、抗鹽能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該降濾失劑在220℃ 的高溫下及飽和鹽水中具有良好的降濾失作用。

喬英杰[13]等采用硝酸氧解褐煤提高腐植酸含量、再磺甲基化并與丙烯腈接枝共聚的方法制備了具有抗高溫抗鹽降濾失性能優(yōu)良的石油鉆井液助劑SHK-AN的合成工藝，通過室內(nèi)試驗(yàn)表明，合成助劑SHK-AN的電阻率、線膨脹量、助劑的泥餅強(qiáng)度、抗鈣和抗鹽能力均比對(duì)照助劑好，其高溫高壓降失量較小，其中SHK-AN-3可耐2O0℃高溫、耐飽和鹽水，具有較好的降濾失作用和抑制性能，適用于各種水基鉆井液體系。

張寶慶等[14]以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和衣康酸(IA)為基本原料，合成了AMPS／AM／IA三元共聚物降濾失劑，并采用紅外光譜和差熱分析法表征了共聚物的組成特征及其熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明，當(dāng)溫度至240℃時(shí)，共聚物開始分解，而AMPS均聚物在182℃即有熱分解現(xiàn)象。AMPS/AM/IA共聚物的熱分解過程共分3個(gè)階段：第一階段始于240～270℃，終止于300～330℃與羧基和酰胺基團(tuán)的熱分解相對(duì)應(yīng)；第二階段發(fā)生在340～420℃，起因于磺酸基的熱分解；第三階段出現(xiàn)在450℃以上的溫度段，此時(shí)共聚物主鏈開始分解。由此可知AMPS/AM/IA共聚物比AMPS均聚物的熱穩(wěn)定性高。

王小石等[15]采用兩種以上的聚合物單體，在一定的溫度和壓力下與腐殖酸接枝共聚，制成了高溫抗鹽降濾失劑RSTF，通過室內(nèi)評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，高溫抗鹽降濾失劑RSTF能顯著降低水基鉆井液在各種條件下的HTHP濾失量，具有較強(qiáng)的抗鹽、鈣污染性能，能有效提高鉆井液高溫穩(wěn)定性，抗溫達(dá)220℃。

李玉光等[16]以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）等乙烯基單體為基本原料，經(jīng)過特殊聚合方法，合成出新型抗高溫多元聚合物降濾失劑FLA。實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)LA它具有較好的抗溫和抗鹽、鈣污染能力，在3%鈉膨潤土基漿中的抗溫能力達(dá)220℃，可抗鹽至飽和，抗5%CaCl2，它在淡水、鹽水、飽和鹽水、海水及含鈣鉆井液體系中的抗溫降濾失性能均優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

王平全[17]以褐煤、腈綸廢絲為主要原料，采用接枝共聚和磺化法制得了一種含羥基、羰基、亞甲基、磺酸基、苯環(huán)、羧基和腈基的水基鉆井液降濾失劑G-SPNH。對(duì)G-SPNH在淡水鉆井液中的性能及其抗溫、抗鹽、熱穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明，GSPNH具有降濾失、降粘、抗高溫（200℃以上），抗鹽（Cl達(dá)110g/L以上）、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，其作用明顯優(yōu)于同類磺化處理劑，在低濃度下，G-SPNH的作用效果亦能達(dá)到甚至優(yōu)于同類磺化處理劑，能完全代替同類磺化處理劑，G-SPNH利用腈綸廢料，成本低，原料來源廣，有一定的推廣價(jià)值。

王中華[18]以丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等為主要原料，合成了一種三元共聚物PAMS，并對(duì)其性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。結(jié)果表明，共聚物PAMS具有良好的抑制地層和鉆屑分散、控制泥漿的流變性和濾失量的能力，在淡水泥漿、鹽水泥漿、飽和鹽水泥漿和海水泥漿中均具有較強(qiáng)的降低濾失和提粘切能力，抗高溫（220℃），抗鹽至飽和鹽水，熱穩(wěn)定性好，防塌效果好，井壁穩(wěn)定，用量小等特點(diǎn)。維護(hù)周期長，與其它處理劑配伍性好，可以有效地降低鉆井液的處理費(fèi)用。

李建強(qiáng)等[19]以衣康酸(IA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為原料，合成了新型耐溫抗鹽降濾失劑AMPS-AM-IA三元共聚物。通過正交試驗(yàn)，得到了共聚物的最佳合成條件：反應(yīng)溫度55℃，引發(fā)劑用量0.1%，反應(yīng)時(shí)間6h，單體配比 AMPS∶AM∶IA=30∶60∶10。

2 抗高溫鉆井液降濾失劑的發(fā)展方向

從近年的發(fā)展來看，我國在鉆井液降濾失劑研究與應(yīng)用方面已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，研制出了一批抗高溫(200℃以上)、抗鹽抗鈣能力強(qiáng)、性能優(yōu)良的鉆井液降濾失劑，鉆井液工藝技術(shù)亦日趨完善，從目前降濾失劑的發(fā)展趨勢(shì)看，今后鉆井液降濾失劑的研究發(fā)展主要從以下幾方面著手：（1）成本的降低，開展無機(jī)一有機(jī)單體聚合物處理劑研究或與無機(jī)材料等產(chǎn)品的復(fù)配，以降低聚合物成本并研制一些降濾失效果好、不增粘的降濾失劑；（2）對(duì)現(xiàn)有的聚合物性能的完善，進(jìn)一步提高聚合物降濾失劑的抗高溫能力(抗溫 200℃以上)和防塌能力；（3）隨著世界對(duì)環(huán)保概念的增強(qiáng)及日益嚴(yán)格的環(huán)境要求，開發(fā)無污染、或污染小、能適用海上鉆井和深井的鉆井液降濾失劑；(4)開發(fā)成本低廉的產(chǎn)品，一些原料來源豐富、價(jià)格低廉的天然材料，如淀粉、褐煤、栲膠等；（5）生產(chǎn)工藝的簡(jiǎn)化，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備提高要求，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低反應(yīng)條件，使降濾失劑的生產(chǎn)更有利于向工業(yè)化道路發(fā)展。

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10.3969/j.issn.1008-1267.2012.003

TE254

A

1008-1267（2012）05-0009-04

2011-11-09

吳艷利（1975～），女，工程師。