我國鉆井用化學(xué)品研究開發(fā)進展

1、我國鉆井用化學(xué)品研究開發(fā)進展2003年以來國際油價持續(xù)走高促進了石油鉆井的開發(fā)力度，使鉆井化學(xué)品的需求量得到快速增長2008年7月國際原油價格達到14727美元bbl，隨后，受國際金融危機的影響，國際原油價格急劇走低早先刺激原油的措施性開采將逐步放慢石油鉆井口數(shù)量大大減少這就使原本快速增長的鉆井化學(xué)品市場出現(xiàn)了急轉(zhuǎn)直下的現(xiàn)象。盡管如此國內(nèi)鉆井用化學(xué)品的需求仍然會隨著西部和南方海相地層的開發(fā)以及海外業(yè)務(wù)量的不斷增加大幅度增加，預(yù)計未來鉆井化學(xué)品將保持每年4以上的增長速度 同時由于化工原料價格大幅度降低大大降低了鉆井用化學(xué)品的生產(chǎn)成本也給鉆井用化學(xué)品的生產(chǎn)帶來了有利因素鉆井用化學(xué)品研究和生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)

2、樹立信心提高認(rèn)識，強化技術(shù)進步，努力進行針對性強的新產(chǎn)品的研究和開發(fā)工作 以期促進鉆井用化學(xué)品的發(fā)展。研究與應(yīng)用進展鉆井用化學(xué)品是重要的油田化學(xué)品之一包括鉆井液處理劑和油井水泥外加劑 其用量占油田化學(xué)品的40以上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，超高溫鉆井液對鉆井化學(xué)品提出了更高的要求這便為鉆井化學(xué)品的發(fā)展提供了更大的空間。近年來國內(nèi)針對油田實際，重點圍繞新聚合物和天然改性聚合物方面開展了大量的研究并取得了長足進步： 同時還有針對性的進行了專用新單體的開發(fā) 目前鉆井液處理劑為石油鉆探的需要奠定了基礎(chǔ)，總體開發(fā)和應(yīng)用水平已達到或接近國

3、際先進水平有些產(chǎn)品甚至達到國際領(lǐng)先水平特別是率先開發(fā)了一些新的含磺酸單體進一步提高了鉆井用化學(xué)品的水平1鉆井液處理劑(1)含磺酸基的新型聚合物重點研究是用2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸(AMPS)單體與丙烯酰胺、陽離子單體等進行共聚合成具有不同作用的聚合物并以降濾失劑為主 如丙烯酰胺與2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸和或丙烯酸鈉、丙烯腈、甲基丙烯酸、衣康酸等的二元或多元共聚物 以及抗溫220 的丙烯酰胺與2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸和，或；、一二甲基丙烯酰胺、j、，一二乙基丙烯酰胺、一乙烯基一2一吡咯烷酮等的陰離：聚物 -q：3-丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨與丙烯酰尼烯酸、甲基丙烯酰胺基丙基三甲

4、基氯化銨、二甲基：氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨、2一乙基一2一烯丙兩性離子多元共聚物_l1 91的合成 在降粘劑方面研究!型代表是2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸與丙烯酸或馬來酐共聚物m21的合成AMPS多元共聚物抗溫鉆井液處理劑研究大部分J內(nèi)實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品很少 目前已形成商品自PAMS、HT一2000和CPS一20O0 刪這些產(chǎn)品在國內(nèi)已進行了數(shù)百口井的應(yīng)用 結(jié)果表明該類聚合物的耐溫抗鹽、降濾失、防塌及抑制地層造漿能力，j及配伍性好鉆井液的綜合性能好有利于減少井一況，提高鉆井速度，降低鉆井液成本，應(yīng)用前景良好采用無機材料通過特殊處理后與有機單體進行；鉆井液處理劑25-27既保證了產(chǎn)物良好的

5、抗溫抗鹽能有較低的成本產(chǎn)品已經(jīng)推廣特別是作為高鈣鹽處理劑 使鉆井液技術(shù)水平有了大的提高， 目前已l油田應(yīng)用 為新型處理劑的開發(fā)提供了參考。(2)合成樹脂類處理劑合成樹脂類處理劑以其優(yōu)越的抗溫性能而深受j兩性磺化酚醛樹脂ASP一1 、膦甲基酚醛樹指PMP ：化酚醛樹脂SMP一1具有更好的降濾失性、防塌性、：96抗溫、抗鹽能力。(3)天然材料及其改性產(chǎn)品主要針對纖維素類產(chǎn)品在現(xiàn)場應(yīng)用中存在的問題對聚陰離子纖維素(簡稱PAC1進一步改性，提高其降濾失和增粘作用叫。淀粉接枝共聚物有醚化，接枝熱交聯(lián)淀粉舊、AMAAMPTMA淀粉接枝共聚物【3引以及AM，AMPS腐植酸共聚物降濾失劑 、木質(zhì)素磺酸鈣與丙烯

6、酰胺和2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸接枝共聚物閣等均具有良好的降濾失能力(4)環(huán)保材料與鉆井液清潔劑在環(huán)保鉆井液材料方面用以天然材料為主開發(fā)的無污染的新型鉆井液處理劑和聚甲基葡萄糖甙等材料組成鉆井液特別是可以生物降解的聚甲基葡萄糖甙鉆井液不僅具有較好的抑制能力還有利于保護油氣層 。鉆井液固相化學(xué)清潔方面是在聚丙烯酰胺等大分子包被絮凝劑應(yīng)用的基礎(chǔ)上采用具有特殊結(jié)構(gòu)的陽離子有機化合物用其作為鉆井液固相化學(xué)清潔劑可以有效降低鉆井液中的低密度固相特別是減少亞微米粒子含量保證鉆井液清潔I 減少鉆井液造漿 固相化學(xué)清潔劑還有利于提高固控設(shè)備的效率通過機械與化學(xué)相結(jié)合方法進一步提高低密度固相控制的水平f5)

7、防漏堵漏材料在常規(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41叫解決了裂縫地層的井壁穩(wěn)定問題、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 但從原理上與早期的液體套管的概念有點相似其效果和作用機理盡管存在一些爭議但這些研究仍然為新型鉆井液處理劑的開發(fā)提供了參考非滲透處理劑也可以用于防漏 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)倍受現(xiàn)場鉆井液T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D3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的提高地層承壓能力(6)抗溫超過220的產(chǎn)品開發(fā)對于高溫

8、泥漿來說抗高溫鉆井液處理劑是其核心 因此國內(nèi)研究者根據(jù)抗高溫水基鉆井液的需要 圍繞適用于抗溫超過220的鉆井液處理劑開展了一些探索研究 婀雖然為深入開展適用于深井、超深井的鉆井液處理劑和鉆井液體系的研制奠定了一定的基礎(chǔ)但缺乏具有不同作用的系列產(chǎn)品。(7)聚醚類鉆井液處理劑具有濁點效應(yīng)的聚醚(多元醇)用于鉆井液具有良好效果， 已經(jīng)廣泛應(yīng)用 。但大部分油田都將其作為防塌、抑制、潤滑和油氣層保護劑造成這一現(xiàn)象的主要問題是濁度設(shè)計以及對產(chǎn)品性能的認(rèn)識不足今后需要在機理研究和提高產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫(8)針對高含硫氣田的處理劑該方面重點是氣體鉆井配套處理劑開發(fā)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

9、的處理劑闌以及霧化劑、泡沫穩(wěn)定劑和霧化、泡沫鉆井過程中的井壁穩(wěn)定劑等 。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 油井水泥外加劑油井水泥外加劑方面以AMPS、苯乙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、丙烯磺酸等磺酸類聚合物研究較多，丙烯酸、甲基丙烯酸、羥乙基丙烯酸、衣康酸等的共聚物也有研究。由于AMPS耐溫耐鹽能力強聚合活性高使得以AMPS聚合物為主要成分的油井水泥降濾失劑在現(xiàn)場應(yīng)用中得到了普遍重視 AMPS聚合物作為高溫緩凝也進行了初步探索 同時在防氣竄劑和分散劑方面也開展了相應(yīng)的探索(1)降失水劑降失水劑主要是天然材料改性產(chǎn)物和合成聚合物類產(chǎn)品合成聚合物類

10、產(chǎn)品研究較多特別是以AMPS和AM等單體的二元或多元共聚物為主5121可以作為抗溫降濾失劑(2)高溫緩凝劑高溫緩凝劑的研究包括用淀粉深度氧化得到的油井水泥緩凝劑和木質(zhì)素磺酸鹽再次深度磺化改性合成的緩凝劑PQ等天然聚合物改性產(chǎn)品刪 以衣康酸和AMPS為原料研制開發(fā)的GH一9油井水泥抗高溫緩凝劑嘲(3)分散劑分散劑研究主要包括木質(zhì)素磺酸鹽衍生物、磺化醛酮縮聚物類、水溶性蜜胺樹脂、乙烯基單體聚合物(如聚苯乙烯磺酸鈉、磺化苯乙烯一馬來酸酐共聚物)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)比較成熟水溶性蜜胺樹脂、乙烯基單體聚合物的研究還在進一步完善中剛（4)防氣竄劑防氣竄劑主要是膠乳類，如丁苯膠

11、乳，丁苯膠乳與配套的穩(wěn)定劑、降濾失劑、分散劑、消泡劑等一起應(yīng)用， 使用溫度達150 以上 當(dāng)膠乳摻量520時 濾失量可控制在5OraL以下 為提高丁苯膠乳自身的耐溫性能可以通過提高丁苯膠乳中苯乙烯的含量f達到8095)，并加入少量第三功能單體使丁苯膠乳在不加入穩(wěn)定劑的條件下 在193的水泥漿中仍保持性能穩(wěn)定(5)膨脹劑近年來這方面的研究不多 但新產(chǎn)品的探索仍在進行典型代表是油井水泥膨脹劑DB DB膨脹劑與降失水劑及分散劑的配伍性好對水泥漿的其他T程性能無明顯影響（6)早強劑早強促凝劑方面也進行了一些研究 如廖久明等由WG(含活性硅的物質(zhì))、TEA (由二乙醇胺、甲醛等制得的低分子有機化合物)、

12、SJX (丙烯酸丙烯酰胺乙酸乙烯酯共聚物)等復(fù)配組成的新型早強促凝劑DZEOS ，低溫復(fù)合早強促凝劑CN一258由多種無機化合物和有機化合物按一定的比例復(fù)合而成的早強劑DZZ59等(7)增韌劑主要有油井水泥復(fù)合增韌劑FD6O、ZZC一1增強增韌型水泥添加劑61】、早強增韌劑ZSJ 、F27A 型油井水泥防漏增韌劑 】以及油井水泥增韌劑BF刪這些產(chǎn)品可以有效降低射孔對水泥環(huán)的破壞改善水泥石的力學(xué)性能此外還開展了改善二界面膠結(jié)強度的化學(xué)品、高效的消泡劑等外加劑。令后發(fā)展方向趣根據(jù)目前鉆井用化學(xué)品研究與應(yīng)用情況 從不同用途的產(chǎn)品開發(fā)方面對鉆井用化學(xué)品發(fā)展方向進行討論1鉆井液處理劑在合成聚合物處理劑方

13、面 重點應(yīng)放在專用的新單體開發(fā)上在已有單體研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上開發(fā)新的功能性單體通過功能性單體的開發(fā)促進新處理劑研究步伐 利用分子修飾改善已有聚合物性能使其優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。從原料成本和生產(chǎn)費用兩方面著手通過提高生產(chǎn)技術(shù)水平、提高生產(chǎn)規(guī)模和效率來降低聚合物處理劑生產(chǎn)成本 在天然產(chǎn)品的開發(fā)上應(yīng)著重考慮木質(zhì)素資源的利用f特別是堿法造紙廢液的利用)、褐煤的深度改性、加強淀粉和纖維素資源的應(yīng)用。使天然材料在鉆井液中發(fā)揮更大的作用2 油井水泥外加劑油井水泥外加劑重點開展固井防氣竄劑改善二界面膠結(jié)強度的外加劑、高含硫化氫地層固井外加劑(包括防腐劑)研制：高性能丁苯膠乳及配合膠乳使用的高溫穩(wěn)定劑、抗鹽穩(wěn)定劑、分

14、散劑、消泡劑等。降濾失劑方面圍繞新單體聚合物強化分子設(shè)計 開發(fā)抗高溫聚合物和木質(zhì)素磺酸鹽、褐煤和單寧與乙烯類單體接枝改性產(chǎn)品 同時可以開展合成聚合物高溫緩凝劑AMPS聚合物參考 |28目前雖然圍繞鉆井處理劑和油井水泥外加劑的研制需要開發(fā)了一系列新單體，如2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸、2一丙烯酰胺氧一2一甲基丙磺酸、，N一二甲基丙烯酰胺、一二乙基丙烯酰胺、乙烯基甲基乙酰胺、異丁基丙烯酰胺、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。這些新單體個別已經(jīng)工業(yè)生產(chǎn)大部分還局限在實驗室，且存在價格高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜等問題今后應(yīng)該圍繞提高產(chǎn)品的收率、簡化生產(chǎn)T藝、降低生產(chǎn)成本、擴大生產(chǎn)規(guī)模下功夫，為高性能鉆井化學(xué)品研制開發(fā)提供基礎(chǔ)。結(jié)束語盡管國內(nèi)在鉆井用化學(xué)品研究開發(fā)方面已經(jīng)取得了可喜的進展，基本可以滿足復(fù)雜條件下石油鉆井的需要但目前在鉆井用化學(xué)品研究、生產(chǎn)和應(yīng)用中還存在一些問題(1)具有特殊性能的原創(chuàng)專用產(chǎn)品、高性能、環(huán)保型產(chǎn)品少：(2)鉆井用化學(xué)品生產(chǎn)廠家多，生產(chǎn)規(guī)模小并且有相當(dāng)一部分企業(yè)缺乏技術(shù)支撐：(3)還沒有形成研究、開發(fā)和應(yīng)用的良性循環(huán)，許多產(chǎn)品局限在低水平的重復(fù)研究上特別是在分子設(shè)計的針對性和處理劑作用機理方面開展的T二作還比較少：(4