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环保型高效润滑剂助力清洁生产
中国石油石化产业(战略)联盟网】    文字:【 】    我要投稿
    关键词:钻井液    钻井工程技术研究院    
    5月9日,新疆塔河工区TK6132井正在正常钻进,与该工区前期施工的一些井不同,该井钻井液中使用的是由钻井工程技术研究院自主研发的新型环保型高效润滑剂。

    随着石油勘探开发领域的日益扩大,钻井作业对钻井液的润滑性能要求越来越高。但是,目前广泛使用的钻井液用润滑剂存在着环境污染风险高、成本高、有荧光影响地质录井等不足,均不能很好地满足水平井勘探开发对钻井液用润滑剂的要求。

    在国家加大国内油气勘探开发力度的要求下,钻井工程对高性能润滑剂的需求就更加迫切。面对这种情况,钻井工程技术研究院自主创新,研发出绿色环保的无荧光生物质润滑剂。目前,该润滑剂已经成功在国内不同工区的100余口井应用。

    钻井液用润滑剂亟须实现突破

    润滑剂作为一种重要的钻井液处理剂,其作用是改善钻井液润滑性,降低井壁与钻具(或套管)之间的摩擦,降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力,减少卡钻事故的发生。随着我国勘探开发力度逐步加大,深井、超深井、定向井、水平井、大位移井、高密度长裸眼井等存在高难度钻探要求的井越来越多,对钻井液润滑性的要求也在不断提高。

    目前,作为被广泛使用的润滑剂,原油虽然高温下润滑性好,能够满足技术需求,但是生物降解性差,产生的钻屑因含油超标成为危险废弃物。另一种常用的改性油酸酯类润滑剂,虽然环保性能提高,但是加量大(3%-5%),抗温不足,在120摄氏度以上的温度下会分解、皂化、起泡,使钻井液增稠,润滑性能下降,维护周期短,综合使用成本也不低。也就是说,我国现有的润滑剂成本相对较高,并且均不能很好地满足日益加大的绿色勘探开发,尤其是在高难度复杂工况下,对钻井液关键润滑性能的要求。

    因此,在钻井液用润滑剂应用中,亟须研制出集钻井现场各种所需性能为一体的高效润滑剂。

    以植物油为原料、制作工艺环保的高性能润滑剂研制成功

    该院研究人员首先确定了“经济合成、绿色生产、性能优良”的研发方向,并选择棕榈果、大豆等植物压榨毛油作为新型润滑剂的主要生产原料。

    “我们需要解决的问题是,这种新型润滑剂的有效期要长,要抗高温,与各类钻井液配伍性要好,荧光性要足够低,并且使用量要比市面上现有的润滑剂减少50%以上。”该院技术专家单海霞博士说。

    要让润滑剂同时满足这些要求,并不容易,因为植物油不抗温、易皂化,不能直接做润滑剂。

    该院研究人员优选了生物酶催化剂对其水解,制备出中间物,保留了植物油本身的润滑性。同时,他们又对中间物进行化学改性,合成出抗高温基础油,以满足抗温、润滑等需求。

    中间物和抗高温基础油具备了吸附、成膜、抗温、润滑等性能,可是生物质润滑剂要用于水基钻井液,还需要溶于水。研究人员进一步引入亲水/双亲性表面活性剂,依据不同钻井液需求,配制成不同状态的生物质润滑剂,提高配伍性。

    最终,他们研制出了新型润滑剂。室内研究表明,新型润滑剂绿色无毒,加量低(0.5%~1.6%),作用周期长,无荧光,抗温达200摄氏度,达到了预期要求。

    值得一提的是,研究人员还形成了新型润滑剂的工业化制备技术。该制备工艺简单、稳定、可重复性强,整个生产过程实现了绿色环保,无废水、废气、废渣产生。

    现场应用表现卓越,可满足弱荧光及环保需求

    在新疆塔河工区,4月份刚刚完钻的TH12457H井使用的钻井液体系为高效低摩阻不混油体系。该井造斜点为6625米,三开井段6606~7213.11米,井底温度高达140摄氏度,对钻井液的抗高温及润滑性都有着很大的考验。在该井定向段,在现场提供技术支持的该院研究人员一次性混入新型润滑剂共两吨,加量不低于1%,同时配合水力振荡器等设备,有效避免了定向过程中出现的托压问题,保障了定向作业顺利进行。

    该工区同类井前期用原油来保证钻井液的润滑效果,新型润滑剂的现场应用表明,它完全可以取代原油并达到同等效果。与原油相比,两者综合成本相当,并且新型润滑剂可满足环保要求。

    拐5侧井是部署在内蒙古拐子湖工区的一口预探井,井型为开窗侧钻井。由于是小井眼,裸眼段达1580米,要求钻井液弱荧光、强润滑性。市售润滑剂荧光级别多大于6级,选择难度大。该井在钻进时使用了新型润滑剂,录井荧光级别小于3级,润滑剂加量低,定向全程无托压现象,起下钻畅通。

    目前,该产品已在高温侧钻斜井、探井、定向井等100余口井现场应用,与聚磺、聚合物、微泡等钻井液体系配伍性好,有效保证了钻井液的润滑性,摩阻低,定向顺利,起下钻顺畅。(中原石油报供稿)



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来源:中国石化新闻网 时间:2020年5月19日 浏览170次
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