我國鉆井用化學(xué)品現(xiàn)狀及展望

我國鉆井用化學(xué)品現(xiàn)狀及展望主講人：蔣官澄教授中國石油大學(xué)（北京）石油天然氣工程學(xué)院2010.3.15一、背景二、鉆井用化學(xué)劑應(yīng)用現(xiàn)狀三、鉆井用化學(xué)品展望四、結(jié)論與認識目錄

2003年以來，國際原油價格一路走高，這將刺激原油的措施性開采，進而使原本發(fā)展緩慢的油田化學(xué)品市場出現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)機。預(yù)計近5年內(nèi)全球油田化學(xué)品市場將以5%左右的速度增加，國內(nèi)將以6%左右的速度增加。隨著西部和南方海相地層的開發(fā)，鉆井化學(xué)品的需要會大幅度增加，預(yù)計增速將達到4%以上;東部老油田穩(wěn)產(chǎn)的需要對提高石油采收率的化學(xué)品需求將出現(xiàn)快速增長，可能達到5%以上;開采用化學(xué)品相對前兩方面增速要慢，但平均增幅預(yù)計也在2%以上，其他化學(xué)品用量也相應(yīng)增加?！笆晃濉逼陂g油田化學(xué)品發(fā)展要比“十五”好轉(zhuǎn)，因此油田化學(xué)品研究和生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住這一有利時機開展工作。一、背景國內(nèi)近十年來針對油田實際，重點圍繞新聚合物和表面活劑方面開展了大量的研究，并取得了長足進步。同時也有針對性地進行了專用新單體表面活性劑所用原料的開發(fā)，并圍繞新處理劑研制開展了一些基礎(chǔ)性研究。目前油田化學(xué)品已基本滿足了石油勘探開發(fā)的需要，其總體水平達到或接近國際先進水平，有些產(chǎn)品甚至達到國際領(lǐng)先水平。下面就鉆井用化學(xué)劑的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀進行介紹

。二、鉆井用化學(xué)劑應(yīng)用現(xiàn)狀

鉆井用化學(xué)品方面的研究比其他化學(xué)品更活躍，這與鉆井在石油勘探開發(fā)中所處的地位和所面臨的新問題有關(guān)，特別是隨著石油鉆井向深井、超深井方向發(fā)展，對鉆井化學(xué)品提出了更高要求，也為鉆井化學(xué)品的發(fā)展提供了更大空間。1、鉆井液處理劑

（1）抗高溫鉆井液處理劑

抗高溫鉆井液處理劑的典型代表是2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物，目前已形成商品的有PAMS和CPS-2000，這些產(chǎn)品在中原、新疆和四川等油田已進行了數(shù)百口井的應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明：該類聚合物具有較強的耐溫抗鹽、降濾失、防塌及抑制地層造漿能力，熱穩(wěn)定性及配伍性好，能協(xié)同其他處理劑提高鉆井液的綜合性能。（2）無機-有機聚合物

采用無機材料通過特殊處理后與有機單體進行共聚，既保證了產(chǎn)物具有良好的抗溫抗鹽能力，又具有較低的成本，目前系列產(chǎn)品已經(jīng)推廣，特別是作為高鈣鹽鉆井液的處理劑，使鉆井液的質(zhì)量有了較大提高，目前已經(jīng)在新疆等地區(qū)應(yīng)用。（3）非滲透鉆井液處理劑

從報道看，在常規(guī)鉆井液中添加非滲透處理劑，配制而成的超低滲透或非滲透鉆井液，解決了裂縫地層的井壁穩(wěn)定、復(fù)雜壓力層系井的井漏、壓差卡鉆和各種復(fù)雜油氣田油層傷害等問題。（4）環(huán)保鉆井液材料

這方面研究主要集中在以天然材料為主開發(fā)的無污染新型鉆井液處理劑和聚甲基葡糖甙。這些材料組成的鉆井液，特別是聚甲基葡糖甙鉆井液，可以生物降解，且具有較好的抑制能力，有利于保護油氣層。（6）新型堵漏材料防漏堵漏是鉆井過程中的一項重要工作，正是由于防漏堵漏的重要性，使防漏堵漏材料的開發(fā)一直受到現(xiàn)場鉆井液工作者的重視，并開展了大量的研究工作。近年來以凝膠堵漏材料的開發(fā)應(yīng)用最受關(guān)注，該劑與橋堵劑配合使用效果明顯，作為承壓堵漏材料可以有效提高地層承壓能力。（5）鉆井液固相化學(xué)清潔劑

在大分子包被絮凝劑應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用鉆井液固相化學(xué)清潔劑可以有效控制鉆井液中的低密度固相，減少亞微米粒子含量，保證鉆井液清潔，現(xiàn)場效果明顯，目前已經(jīng)推廣應(yīng)用。（7）聚醚鉆井液處理劑具有濁點效應(yīng)的聚醚(多元醇)用于鉆井液見到良好的效果，已經(jīng)廣泛應(yīng)用。幾乎所有的油田都將其作為防塌、抑制、潤滑和油氣層保護劑。目前存在問題是產(chǎn)品濁度不明顯，有的產(chǎn)品沒有濁度，質(zhì)量不穩(wěn)定，造成這一現(xiàn)象的主要問題是濁度設(shè)計以及對產(chǎn)品的認識不足。（8）氣體鉆井配套處理劑氣體鉆井配套處理劑包括在氣體鉆井轉(zhuǎn)換成常規(guī)水基鉆井液前有效維護井壁穩(wěn)定的處理劑以及霧化劑、泡沫穩(wěn)定劑和霧化、泡沫鉆井過程中的井壁穩(wěn)定劑等。（9）高含硫氣田開發(fā)配套處理劑防硫化氫的處理劑，防硫化物沉積的產(chǎn)品開始應(yīng)用，但還沒有專門的產(chǎn)品，氣井射孔暫堵劑已進行應(yīng)用。2、油井水泥外加劑

高溫緩凝劑方面的研究包括天然聚合物及其改性產(chǎn)品，以衣康酸和AMPS為原料研制開發(fā)的GH-9油井水泥抗高溫緩凝劑有很好的高溫緩凝作用，與大多數(shù)的分散劑、降失水劑有良好的相容性，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用證明，該劑能夠滿足高溫固井需要，并適合在嚴寒條件下施工，具有一定的推廣應(yīng)用價值。降濾失劑主要是天然材料改性產(chǎn)物和合成聚合物類產(chǎn)品，合成聚合物方面主要圍繞AMPS和AM等單體的二元或多元共聚物研究?，F(xiàn)已研制開發(fā)的AMPS/AA/AM三元共聚物降失水劑G310，適用溫度范圍寬，抗鹽可達飽和降失水效果明顯，稠化時間可調(diào)且性能穩(wěn)定。而隨著深井、超深井的開發(fā)，抗高溫降濾失劑研究已得到更多重視。(1)高溫緩凝

劑(2)降濾失劑國外在抗高溫降濾失劑研究方面起步較早，其中以乙烯基磺酸單體與丙烯酰胺，烷基丙烯酰胺和乙烯基乙酰胺等單體的聚合物最受關(guān)注。德國BASF公司研發(fā)的Polydrill，其耐溫能力可以達到260℃；Mil-Tem是ARCO公司生產(chǎn)的，由磺化苯乙烯(SS)和馬來酸酐(MA)共聚而成，該產(chǎn)品抗溫可達229℃。

國內(nèi)在該方面雖然起步晚，但經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，目前抗高溫降濾失劑的研究與應(yīng)用已取得了長足的進步，現(xiàn)有產(chǎn)品基本可以滿足高溫(200℃以內(nèi))鉆井的需求。如以AMPS等單體為原料，合成了新型抗高溫多元聚合物降濾失劑JHW，其抗溫能力達到210℃；抗高溫保護劑GBH在240℃溫度下均具有良好的高溫穩(wěn)定性。最有效的防氣竄劑是膠乳類，主要是丁苯膠乳。如哈里伯頓公司的La-rex2000丁苯膠乳，斯倫貝謝公司的D500、D600、D700系列膠乳，BJ公司的BA-86L膠乳等。在分散劑方面的研究主要有木質(zhì)素磺酸鹽衍生物、磺化醛酮縮聚物類、水溶性密胺樹脂、乙烯基單體聚合物(如聚苯乙烯磺酸鈉、磺化苯乙烯-馬來酸酐共聚物)等。木質(zhì)素磺酸鹽衍生物、磺化醛酮縮聚物類分散劑已經(jīng)比較成熟，水溶性密胺樹脂、乙烯基單體聚合物具有較好的效果，但目前存在的問題是成本高，從而限制了其應(yīng)用。防氣竄劑(3)分散劑(4)二、鉆井用化學(xué)品展望根據(jù)目前油田化學(xué)品的現(xiàn)狀，結(jié)合近期的研究與應(yīng)用情況，從單體開發(fā)和不同用途的產(chǎn)品開發(fā)方面對油田化學(xué)品發(fā)展方向進行討論，為油田化學(xué)品的研制開發(fā)奠定基礎(chǔ)。（一）單體化學(xué)品展望

在單體方面目前已經(jīng)工業(yè)化的產(chǎn)品2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺氧-2-甲基丙磺酸，是針對油田化學(xué)品研制需要開發(fā)的，目前已經(jīng)成功用于抗溫抗鹽聚合物的生產(chǎn)，但單體價格還相對較高，制約了共聚物的進一步推廣，下步應(yīng)圍繞降低成本方面改進工藝，提高產(chǎn)品的收率，為低成本產(chǎn)品的研制打下原料基礎(chǔ)。已經(jīng)小試或待開發(fā)的產(chǎn)品中，N，N-二甲基丙烯酰胺已經(jīng)批量生產(chǎn)，關(guān)鍵是如何進一步提高產(chǎn)品收率，降低生產(chǎn)成本；N-二乙基丙烯酰胺、乙烯基甲基乙酰胺和異丁基丙烯酰胺已經(jīng)完成小試，應(yīng)加快工業(yè)試驗步伐。2-丙烯酰胺基十二烷磺酸、2-丙烯酰胺基十四烷磺酸和2-丙烯酰胺基十六烷磺酸作為兩親單體，可以用作乳液聚合的內(nèi)乳化劑，三種單體中2丙烯酰胺基十四烷磺酸已經(jīng)完成工業(yè)試驗，應(yīng)加快其聚合物的開發(fā)速度。甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸二甲胺基乙酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺等陽離子單體，聚合活性高，純度高，可以得到高相對分子質(zhì)量產(chǎn)物，具有良好的應(yīng)用前景。目前盡管已經(jīng)有工業(yè)品出現(xiàn)，但售價高，今后的方向是提高產(chǎn)品的收率，簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，擴大生產(chǎn)規(guī)模。1、鉆井液處理劑發(fā)展緩慢的原因

一是沒有更好的可供用于處理劑生產(chǎn)的原料。二是被利益驅(qū)動，一些企業(yè)僅僅圍繞企業(yè)標(biāo)準做文章，目標(biāo)放在降低成本上，選用的是一些廉價的所謂“副料”，雖然按產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準檢驗可保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，但現(xiàn)場應(yīng)用效果并不顯著，因為產(chǎn)品中有效成分很少，這樣只會增加現(xiàn)場應(yīng)用的麻煩。三是沒有通用的標(biāo)準，而企業(yè)標(biāo)準自身的指標(biāo)往往很低。

（二）鉆井用化學(xué)品展望

可見，要想使鉆井液上水平，使處理劑的發(fā)展上臺階，應(yīng)首先從新原料開發(fā)人手，研究專用的原料單體，利用分子設(shè)計原理，開發(fā)高效的和高純度的產(chǎn)品。天然材料改性方面應(yīng)加強木質(zhì)素、褐煤、栲膠、纖維素、淀粉類材料的應(yīng)用，重點是這些天然材料的分子修飾。為了滿足深井鉆探的需要，開展抗溫240℃以上的泥漿處理劑研究，圍繞AMPS和DMAM等單體的共聚物及磺化酚醛樹脂的改性。

開展保護油氣層專用處理劑研究，以最大限度的保護油氣層。進行低成本合成基泥漿材料的研究，使合成基泥漿得到廣泛應(yīng)用;針對高含硫地區(qū)的情況，研制防硫化氫處理劑。開發(fā)可降解產(chǎn)品，為環(huán)保鉆井液打基礎(chǔ);aebcdf2、鉆井用化學(xué)品的發(fā)展趨勢研制發(fā)高效弱低毒束的無螺熒光邪潤滑喬劑、紐奉起泡仙劑和椒消泡飄劑等兩專用擊的表劣面活殼性劑泄。超高澡密度病泥漿舞處理魂劑方優(yōu)面重唉點是外研制喪分散驕劑和純潤滑都劑角。適于晉油基錄泥漿船且價毅格較跑低的雹乳化壩劑和稼潤濕生劑議。開發(fā)昆固井兇防氣梳竄劑早，改徐善兩孔界面棗膠結(jié)付強度伸的外賓加劑擱，高戲含硫摩化氫途地層爬固井被外加貌劑(包括依防腐瀉劑)。以木末質(zhì)素痰磺酸攏鹽為導(dǎo)基礎(chǔ)蔥進行棚分子暫修飾荒制備雪分散征劑和掀緩凝嘆劑澤。合成碗聚合跑物高演溫緩警凝劑飾的開拆發(fā)(A鋼MP架S聚合搬物)。開發(fā)促有利頸于減恥少水負泥漿奶析水拒的合暗成聚趁合物單降濾越失劑壁。高效碗的消長泡劑鹿的研固制。ghijklnm四、腿結(jié)論腎與認凍識1、油訓(xùn)田化乒學(xué)領(lǐng)息域存聾在的少問題具有扣特殊嶺性能園的原悠創(chuàng)專泥用產(chǎn)雁品、停高效規(guī)環(huán)保滲型產(chǎn)枯品少粉。除任聚丙章烯酰脫胺、熱破乳豈劑等染產(chǎn)品漂外，旅其他福類型筐的油憑田化犧學(xué)品攤生產(chǎn)羨廠家籮多，笑生產(chǎn)惜規(guī)模岔小，敘并且麥有相拉當(dāng)一供部分爆企業(yè)待缺乏槍技術(shù)雁支撐與。在油些田化組學(xué)品宮方面燒還沒敢有形桐成研炎究、矛開發(fā)怕和應(yīng)夏用的專良性糠循環(huán)繡，許嫂多產(chǎn)譽品局缺限在屋低水趣平的鑒重復(fù)吃研究語上，稀特別弓是在歌分子起設(shè)計補的針盯對性密和處柄理劑謙作用猜機理枝方面沙開展筐的工慈作還腥比較男少。過于狼注重彈商業(yè)杏利益栽，熱懇衷于算新名呼詞的趴炒作徒，新義代號上多，武模糊紗概念宿的產(chǎn)書品多姐，真婦正的由新產(chǎn)疊品很嶄少，銀同時歪由于胳產(chǎn)品叉定價費不合孤理，謎導(dǎo)致暢復(fù)配基產(chǎn)品套多，補產(chǎn)品賽質(zhì)量斑明顯倍下滑尤。2、針緒對現(xiàn)逐狀應(yīng)若開展煌的工勁作方搞向深化邪天然革材料賽改性祥產(chǎn)物季的開堂發(fā)，雅拓寬趁其應(yīng)郊用范龜圍亞。開發(fā)演在強掘堿性朱環(huán)境企中穩(wěn)泡定，粘而在梁中性減或弱兄酸性贈條件奧下容具易降毒解的緊產(chǎn)品娘。通過童高分皺子化曠學(xué)反次應(yīng)提勞高低嶄相對厲分子蓮質(zhì)量楚聚合歪物的礎(chǔ)相對洲分子縮慧質(zhì)量世，通趁過分束子修晝飾提吧高已熔有聚枯合物器產(chǎn)品伶的綜搶合性悟能獵。對可攏降解窮合成蒼聚合爐物進繭行改糞性，膚使其瘦具有臭需要曬的功棄能