陽離子潤滑劑的生產(chǎn)合成及應(yīng)用效果

時(shí)宏宇

1 前言

油田生產(chǎn)過程中，會(huì)應(yīng)用到大量的化工產(chǎn)品。陽離子潤滑劑就是其中的一種。我們在生產(chǎn)過程中會(huì)常常發(fā)現(xiàn)，井壁潤滑是影響油田生產(chǎn)順利進(jìn)行的主要因素，如果液體潤滑性不好，在施工過程中摩阻會(huì)大幅度增加，導(dǎo)致扭力過大，甚至?xí)鹁诓环€(wěn)定等一系列事故。石油化工生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過大量的室內(nèi)研究，并通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，研制出一種陽離子潤滑劑。能夠降低井壁與鉆具之間的摩擦，降低鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩和起下鉆阻力，有效降低鉆具附加拉力，減少了卡鉆、拖鉆具、起下鉆困難等復(fù)雜事故，保證施工順利進(jìn)行。

2 陽離子潤滑劑的合成

將單體、陽離子引發(fā)劑、分散劑加入到水中，攪拌形成均勻溶液，升溫至一定溫度，保持該溫度2-3小時(shí)即得產(chǎn)品。

3 陽離子潤滑劑的室內(nèi)試驗(yàn)

3.1在基漿和井漿中泥餅粘附系數(shù)對比試驗(yàn)

3.1.1在基漿中泥餅粘附系數(shù)對比試驗(yàn)

在基漿中加入不同加量的柴油與陽離子潤滑劑，利用GNF-1型高溫高壓粘附系數(shù)測定儀進(jìn)行常溫下泥餅粘附系數(shù)測定，詳見下表1：

基漿配方：10%白土漿+1%無毒降粘劑+0.5%NaOH

表1 不同加量陽離子潤滑劑和柴油在基漿中的泥餅粘附系數(shù)

配方 泥餅粘附系數(shù) 泥餅粘附系數(shù)降低率%

基漿 0.0955 -

基漿+2%陽離子潤滑劑 0.0344 64

基漿+3%陽離子潤滑劑 0.0286 70

基漿+4%柴油 0.0401 58

基漿+5%柴油 0.0315 67

由數(shù)據(jù)可見：常溫時(shí)陽離子潤滑劑在加量比柴油少的情況下，泥餅粘附系數(shù)測定的潤滑效果優(yōu)于柴油，粘附系數(shù)降低率大于60%。

3.1.2在井漿中泥餅粘附系數(shù)對比試驗(yàn)

取歡2-12-5216井井漿分別加入不同量的陽離子潤滑劑和柴油，利用GNF-1型高溫高壓粘附系數(shù)測定儀測定泥餅粘附系數(shù)：

表2 不同加量陽離子潤滑劑和柴油在井漿中的泥餅粘附系數(shù)

配方 泥餅粘附系數(shù) 泥餅粘附系數(shù)降低率%

井漿 0.1152 -

井漿+2%陽離子潤滑劑 0.0507 56

井漿+3%陽離子潤滑劑 0.0449 61

井漿+4%柴油 0.0657 43

井漿+5%柴油 0.0472 59

從表1、表2的數(shù)據(jù)可以看出，在井漿中陽離子潤滑劑加量3%的潤滑性能同柴油5%的加量所能達(dá)到的潤滑性能接近。

4 陽離子潤滑劑現(xiàn)場應(yīng)用情況

4.1陽離子潤滑劑在榮72-24-38井的應(yīng)用

曙光油田榮72-24-38井是一口控制定向井，設(shè)計(jì)井深3606.71m，完鉆井深2622m，完鉆層位沙一段。該井鉆進(jìn)至2320m時(shí)，附加拉力為20t時(shí)，加入陽離子潤滑劑，經(jīng)循環(huán)后鉆井液性能良好，2420m時(shí)觀察附加拉力仍為20t，不斷補(bǔ)充潤滑劑至2607m加量達(dá)到2.5%，鉆進(jìn)過程中，井斜由44°增至59.3°，方位由297變?yōu)?03，鉆井液性能良好，隨著井深的增加附加拉力本應(yīng)增加6t，但通過加陽離子潤滑劑附加拉力沒有變化。因此，陽離子潤滑劑可有效降低因井斜、方位、井深增加的附加拉力，提高鉆井液潤滑性能。隨著井深的增加，90℃泥餅粘附系數(shù)降幅明顯，有效的提高了鉆井液的潤滑性。

4.2陽離子潤滑劑在歡2-12-5316井的應(yīng)用

歡2-12-5316井位于盤山縣東郭鎮(zhèn)流子溝塘埔北偏東1900m處，為調(diào)整定向井，設(shè)計(jì)井深2786.04米，完鉆杜家臺(tái)油層。2010年9月3日，該井鉆進(jìn)至2017m時(shí)，加入潤滑劑，鉆井液性能較穩(wěn)定。2466m時(shí)，井斜達(dá)15°，加入4.2t陽離子潤滑劑，旋轉(zhuǎn)阻力和附加拉力均在合理范圍內(nèi)，能夠保證正常鉆進(jìn)和起下鉆。2546m至完井，共加入5t陽離子潤滑劑，進(jìn)尺內(nèi)，附加拉力保持不變。該井完井時(shí)井深2786m，井斜16.5°，陽離子潤滑劑加量保持在3%左右，附加拉力最低可降至2-5t，證實(shí)，在造斜過程中，通過陽離子潤滑劑的合理加量能夠有效控制附加拉力，其潤滑性能滿足該井鉆井要求。經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用，在鉆進(jìn)過程中，合理控制潤滑劑的加量，能夠有效維護(hù)鉆井液在高溫下的性能，有效降低井下復(fù)雜狀況的發(fā)生率。

5 陽離子潤滑劑的應(yīng)用效果

陽離子潤滑劑在現(xiàn)場施工過程中，沒有引起的井下粘卡事故，完井電測、下套管施工順利，固井質(zhì)量合格在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了以下效果：

（1）減少了柴油的用量，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的；

（2）減少了因井斜井深的增加而增大的附加拉力，減少了卡鉆、拖鉆具等復(fù)雜事故的發(fā)生；

（3）滿足了井斜大、井身軌跡不規(guī)則下對潤滑性能的要求；

（4）維護(hù)了鉆井液在高溫下的性能，有效降低井下復(fù)雜事故的發(fā)生率。

6 結(jié)論

陽離子潤滑劑能夠有效提高鉆井液潤滑性能，常溫粘附系數(shù)降低率大于60%，90℃粘附系數(shù)降低率大于55%。能夠降低井壁與鉆具或套管之間的摩擦，降低鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩和起下鉆阻力，從而有效降低鉆具附加拉力，減少了卡鉆、拖鉆具、起下鉆困難等復(fù)雜事故的發(fā)生，保證施工的順利進(jìn)行。