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石油鉆井助劑

2018-02-28 點(diǎn)擊:3050次

油氣田開(kāi)發(fā)是由勘探、鉆井、井下作業(yè)、采油、集輸?shù)拳h(huán)節(jié)構(gòu)成的復(fù)雜綜合工程。在每一個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)中,均需大量的化學(xué)品.




鉆井助劑作為地質(zhì)勘探的重要輔助材料,國(guó)內(nèi)外已研究和使用了很多年,并開(kāi)發(fā)了幾百種相關(guān)產(chǎn)品。

鉆井液又稱鉆井泥漿。其作用是破碎巖芯、攜帶巖屑、潤(rùn)滑冷卻鉆頭、平衡地層壓力和保護(hù)井壁等。 維護(hù)良好的泥漿性能,是提高鉆井速度, 保證井下安全的重要手段,而處理劑是保證泥漿優(yōu)化的關(guān)鍵。
在油田化學(xué)品中,鉆井液和完井液處理劑約占整個(gè)油田化學(xué)品的一半。[1-2] 
目錄
1 鉆井液按其作用有
2 固井水泥添加劑有
3 完井液添加劑
4 有機(jī)硅用作鉆井助劑
鉆井液按其作用有
1) 加重劑
當(dāng)鉆井液的液柱壓力不能平衡地層壓力或出現(xiàn)井噴需要壓井時(shí),需向體系中加入加重劑來(lái)提高鉆井液的比重,以達(dá)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(BaSO4).
2) 降失水劑
為了減少鉆井液向地層中的濾失,保證井身安全,而采用的保護(hù)泥漿膠體穩(wěn)定性的化學(xué)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, 改性淀粉等。這些產(chǎn)品能分散于水中,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(huì)堵塞油氣通道,同時(shí)它們也可用于完井液, 修井液和射孔液中。
3) 分散劑(又稱稀釋劑)
當(dāng)鉆井液中的粘土和鉆屑達(dá)到一定濃度時(shí),會(huì)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).鉆遇鹽膏層時(shí),地層水中的溶解鹽,尤其是高價(jià)陽(yáng)離子會(huì)加劇網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成.使鉆井液的流動(dòng)性變差。能夠拆散這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),釋出自由水,使鉆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(zhì)素磺酸鹽及其與鐵 鉻, 鈦, 錳,錫離子形成的絡(luò)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(tǒng)稱為水泥漿降失水劑,目前較常用的降失水劑有, 聚丙烯酰胺類、羧甲基纖維素和有機(jī)酸的復(fù)合物等。
2、減阻劑(稀釋劑、分散劑、減水劑、紊流誘發(fā)調(diào)節(jié)劑)
用紊流泵送水泥漿常??扇〉脻M意的結(jié)果,減阻劑能控制水泥漿的流動(dòng)性,在低的泵排量下, 引起紊流流動(dòng)?;羌谆鶈螌帯螌帀A液、磺甲基褐煤等在一定摻量范圍都有較好的減阻效果。
3 稠化時(shí)間調(diào)節(jié)劑
由于固井井深不同,要求水泥漿具有適當(dāng)?shù)某砘瘯r(shí)間,以滿足安全作業(yè)的需要。稠化時(shí)間調(diào)節(jié)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(shí)間延長(zhǎng)的添加劑,常用的緩凝劑有木質(zhì)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(diào)節(jié)劑
根據(jù)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(diào)節(jié)劑, 包括減輕劑和加重劑。
減輕劑有膨潤(rùn)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
鉆井進(jìn)入目的層時(shí), 為了保護(hù)油氣層,常采用一種特殊的鉆井液進(jìn)行鉆井,這一種特殊的鉆井液即完井液。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鉆井助劑有:

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(yīng)后,經(jīng)過(guò)抽提,可得到含有HA的腐植酸鉀(KHm)。
2.聚合物類
聚合物類鉆井助劑主要利用乙烯、丙烯等烯類單體發(fā)生縮聚或共聚反應(yīng)制得,在不分散泥漿中應(yīng)用廣泛。。常見(jiàn)的產(chǎn)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(fā)生中和反應(yīng)生成,由于氯化鋁中鋁原子的共價(jià)性強(qiáng),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(yīng)pH值寬,利于油水分離。而丙烯酸多元共聚物由于可以在碳鏈上添加酰胺基、羥基和磺酸基等多種親水或疏水基團(tuán),使得其產(chǎn)品性能廣泛,抗鹽能力突出。
聚合物類產(chǎn)品的應(yīng)用性能與分子聚合度密切相關(guān)。由于分子中含有較長(zhǎng)的分子鏈,其宏觀表現(xiàn)為具有良好的剪切稀釋性能和熱穩(wěn)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(shù)脂、磺化瀝青粉、磺化褐煤三類產(chǎn)品,其中以磺化酚醛樹(shù)脂的應(yīng)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(shù)脂是由苯酚、甲醛與亞硫酸氫鈉縮合與磺化后,再與水進(jìn)行樹(shù)脂化和絡(luò)合反應(yīng)制得,能顯著改善鉆井液的流變性。磺化褐煤是在苯環(huán)上添加一磺酸基,能夠抗高溫?;腔癁r青是使瀝青與發(fā)煙硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)后,再水解得到的產(chǎn)物 該助劑水化作用強(qiáng),可防鉆井井壁坍塌。此外,還具有潤(rùn)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(jī)硅用作鉆井助劑
累托石的新型非金屬礦可用做深井泥漿助劑,其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要優(yōu)于高嶺土和膨潤(rùn)土;甲基氯硅烷單體經(jīng)醇解后可用作堵水劑;高固化的有機(jī)硅樹(shù)脂可用作覆膜砂的粘結(jié)劑;聚二甲基硅氧烷乳液可做泥漿消泡劑、稀釋劑;二甲基硅油可用于原油消泡;有機(jī)硅原油可做破乳劑等等。有機(jī)硅作鉆井助劑的應(yīng)用前景廣泛。

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