我國(guó)鉆井用化學(xué)品現(xiàn)狀及展望

我國(guó)鉆井用化學(xué)品現(xiàn)狀及展望主講人：蔣官澄教授中國(guó)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(rèn)識(shí)目錄

2003年以來(lái)，國(guó)際原油價(jià)格一路走高，這將刺激原油的措施性開(kāi)采，進(jìn)而使原本發(fā)展緩慢的油田化學(xué)品市場(chǎng)出現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)機(jī)。預(yù)計(jì)近5年內(nèi)全球油田化學(xué)品市場(chǎng)將以5%左右的速度增加，國(guó)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(kāi)發(fā)，鉆井化學(xué)品的需要會(huì)大幅度增加，預(yù)計(jì)增速將達(dá)到4%以上;東部老油田穩(wěn)產(chǎn)的需要對(duì)提高石油采收率的化學(xué)品需求將出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，可能達(dá)到5%以上;開(kāi)采用化學(xué)品相對(duì)前兩方面增速要慢，但平均增幅預(yù)計(jì)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(shí)機(jī)開(kāi)展工作。一、背景國(guó)內(nèi)近十年來(lái)針對(duì)油田實(shí)際，重點(diǎn)圍繞新聚合物和表面活劑方面開(kāi)展了大量的研究，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。同時(shí)也有針對(duì)性地進(jìn)行了專用新單體表面活性劑所用原料的開(kāi)發(fā)，并圍繞新處理劑研制開(kāi)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(kāi)發(fā)的需要，其總體水平達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，有些產(chǎn)品甚至達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。下面就鉆井用化學(xué)劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)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(kāi)發(fā)中所處的地位和所面臨的新問(wèn)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(duì)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(jìn)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(qiáng)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(wú)機(jī)-有機(jī)聚合物

采用無(wú)機(jī)材料通過(guò)特殊處理后與有機(jī)單體進(jìn)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(bào)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(wèn)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(kāi)發(fā)的無(wú)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(hù)油氣層。（6）新型堵漏材料防漏堵漏是鉆井過(guò)程中的一項(xiàng)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(kāi)發(fā)一直受到現(xiàn)場(chǎng)鉆井液工作者的重視，并開(kāi)展了大量的研究工作。近年來(lái)以凝膠堵漏材料的開(kāi)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(chǎng)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(diǎn)效應(yīng)的聚醚(多元醇)用于鉆井液見(jiàn)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(rùn)滑和油氣層保護(hù)劑。目前存在問(wèn)題是產(chǎn)品濁度不明顯，有的產(chǎn)品沒(méi)有濁度，質(zhì)量不穩(wěn)定，造成這一現(xiàn)象的主要問(wèn)題是濁度設(shè)計(jì)以及對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)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(hù)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(guò)程中的井壁穩(wěn)定劑等。（9）高含硫氣田開(kāi)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(kāi)始應(yīng)用，但還沒(méi)有專門(mén)的產(chǎn)品，氣井射孔暫堵劑已進(jìn)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(kāi)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(chǎng)應(yīng)用證明，該劑能夠滿足高溫固井需要，并適合在嚴(yán)寒條件下施工，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)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。現(xiàn)已研制開(kāi)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(dá)飽和降失水效果明顯，稠化時(shí)間可調(diào)且性能穩(wěn)定。而隨著深井、超深井的開(kāi)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(guó)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(guó)BASF公司研發(fā)的Polydrill，其耐溫能力可以達(dá)到260℃；Mil-Tem是ARCO公司生產(chǎn)的，由磺化苯乙烯(SS)和馬來(lái)酸酐(MA)共聚而成，該產(chǎn)品抗溫可達(dá)229℃。

國(guó)內(nèi)在該方面雖然起步晚，但經(jīng)過(guò)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(zhǎng)足的進(jìn)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(dá)到210℃；抗高溫保護(hù)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(shù)脂、乙烯基單體聚合物(如聚苯乙烯磺酸鈉、磺化苯乙烯-馬來(lái)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(shù)脂、乙烯基單體聚合物具有較好的效果，但目前存在的問(wèn)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(kāi)發(fā)和不同用途的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面對(duì)油田化學(xué)品發(fā)展方向進(jìn)行討論，為油田化學(xué)品的研制開(kāi)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(duì)油田化學(xué)品研制需要開(kāi)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(jià)格還相對(duì)較高，制約了共聚物的進(jìn)一步推廣，下步應(yīng)圍繞降低成本方面改進(jìn)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(kāi)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(jìn)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(yàn)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(yàn)，應(yīng)加快其聚合物的開(kāi)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(yáng)離子單體，聚合活性高，純度高，可以得到高相對(duì)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(jià)高，今后的方向是提高產(chǎn)品的收率，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)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(méi)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(dòng)，一些企業(yè)僅僅圍繞企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做文章，目標(biāo)放在降低成本上，選用的是一些廉價(jià)的所謂“副料”，雖然按產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)可保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果并不顯著，因?yàn)楫a(chǎn)品中有效成分很少，這樣只會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的麻煩。三是沒(méi)有通用的標(biāo)準(zhǔn)，而企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自身的指標(biāo)往往很低。

（二）鉆井用化學(xué)品展望

可見(jiàn)，要想使鉆井液上水平，使處理劑的發(fā)展上臺(tái)階，應(yīng)首先從新原料開(kāi)發(fā)人手，研究專用的原料單體，利用分子設(shè)計(jì)原理，開(kāi)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(qiáng)木質(zhì)素、褐煤、栲膠、纖維素、淀粉類材料的應(yīng)用，重點(diǎn)是這些天然材料的分子修飾。為了滿足深井鉆探的需要，開(kāi)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(shù)脂的改性。

開(kāi)展保護(hù)油氣層專用處理劑研究，以最大限度的保護(hù)油氣層。進(jìn)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(duì)高含硫地區(qū)的情況，研制防硫化氫處理劑。開(kāi)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(shì)研制發(fā)高效弱低毒束的無(wú)螺熒光邪潤(rùn)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(diǎn)是外研制喪分散驕劑和純潤(rùn)滑都劑角。適于晉油基錄泥漿船且價(jià)毅格較跑低的雹乳化壩劑和稼潤(rùn)濕生劑議。開(kāi)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(qiáng)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(jìn)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(kāi)拆發(fā)(A鋼MP架S聚合搬物)。開(kāi)發(fā)促有利頸于減恥少水負(fù)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(zhǎng)泡劑鹿的研固制。ghijklnm四、腿結(jié)論腎與認(rèn)凍識(shí)1、油訓(xùn)田化乒學(xué)領(lǐng)息域存聾在的少問(wèn)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(méi)敢有形桐成研炎究、矛開(kāi)發(fā)怕和應(yīng)夏用的專良性糠循環(huán)繡，許嫂多產(chǎn)譽(yù)品局缺限在屋低水趣平的鑒重復(fù)吃研究語(yǔ)上，稀特別弓是在歌分子起設(shè)計(jì)補(bǔ)的針盯對(duì)性密和處柄理劑謙作用猜機(jī)理枝方面沙開(kāi)展筐的工慈作還腥比較男少。過(guò)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(hào)上多，武模糊紗概念宿的產(chǎn)書(shū)品多姐，真婦正的由新產(chǎn)疊品很嶄少，銀同時(shí)歪由于胳產(chǎn)品叉定價(jià)費(fèi)不合孤理，謎導(dǎo)致暢復(fù)配基產(chǎn)品套多，補(bǔ)產(chǎn)品賽質(zhì)量斑明顯倍下滑尤。2、針緒對(duì)現(xiàn)逐狀應(yīng)若開(kāi)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(kāi)堂發(fā)，雅拓寬趁其應(yīng)郊用范龜圍亞。開(kāi)發(fā)演在強(qiáng)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(zèng)條件奧下容具易降毒解的緊產(chǎn)品娘。通過(guò)童高分皺子化曠學(xué)反次應(yīng)提勞高低嶄相對(duì)厲分子蓮質(zhì)量楚聚合歪物的礎(chǔ)相對(duì)洲分子縮慧質(zhì)量世，通趁過(guò)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(duì)可攏降解窮合成蒼聚合爐物進(jìn)繭行改糞性，膚使其瘦具有臭需要曬的功棄能