我国钻井用化学品现状及展望

我国钻井用化学品现状及展望主讲人：蒋官澄教授中国石油大学（北京）石油天然气工程学院2010.3.15一、背景二、钻井用化学剂应用现状三、钻井用化学品展望四、结论与认识目录

2003年以来，国际原油价格一路走高，这将刺激原油的措施性开采，进而使原本发展缓慢的油田化学品市场出现了新的转机。预计近5年内全球油田化学品市场将以5%左右的速度增加，国内将以6%左右的速度增加。随着西部和南方海相地层的开发，钻井化学品的需要会大幅度增加，预计增速将达到4%以上;东部老油田稳产的需要对提高石油采收率的化学品需求将出现快速增长，可能达到5%以上;开采用化学品相对前两方面增速要慢，但平均增幅预计也在2%以上，其他化学品用量也相应增加。“十一五”期间油田化学品发展要比“十五”好转，因此油田化学品研究和生产企业应抓住这一有利时机开展工作。一、背景国内近十年来针对油田实际，重点围绕新聚合物和表面活剂方面开展了大量的研究，并取得了长足进步。同时也有针对性地进行了专用新单体表面活性剂所用原料的开发，并围绕新处理剂研制开展了一些基础性研究。目前油田化学品已基本满足了石油勘探开发的需要，其总体水平达到或接近国际先进水平，有些产品甚至达到国际领先水平。下面就钻井用化学剂的开发与应用现状进行介绍

。二、钻井用化学剂应用现状

钻井用化学品方面的研究比其他化学品更活跃，这与钻井在石油勘探开发中所处的地位和所面临的新问题有关，特别是随着石油钻井向深井、超深井方向发展，对钻井化学品提出了更高要求，也为钻井化学品的发展提供了更大空间。1、钻井液处理剂

（1）抗高温钻井液处理剂

抗高温钻井液处理剂的典型代表是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，这些产品在中原、新疆和四川等油田已进行了数百口井的应用，应用结果表明：该类聚合物具有较强的耐温抗盐、降滤失、防塌及抑制地层造浆能力，热稳定性及配伍性好，能协同其他处理剂提高钻井液的综合性能。（2）无机-有机聚合物

采用无机材料通过特殊处理后与有机单体进行共聚，既保证了产物具有良好的抗温抗盐能力，又具有较低的成本，目前系列产品已经推广，特别是作为高钙盐钻井液的处理剂，使钻井液的质量有了较大提高，目前已经在新疆等地区应用。（3）非渗透钻井液处理剂

从报道看，在常规钻井液中添加非渗透处理剂，配制而成的超低渗透或非渗透钻井液，解决了裂缝地层的井壁稳定、复杂压力层系井的井漏、压差卡钻和各种复杂油气田油层伤害等问题。（4）环保钻井液材料

这方面研究主要集中在以天然材料为主开发的无污染新型钻井液处理剂和聚甲基葡糖甙。这些材料组成的钻井液，特别是聚甲基葡糖甙钻井液，可以生物降解，且具有较好的抑制能力，有利于保护油气层。（6）新型堵漏材料防漏堵漏是钻井过程中的一项重要工作，正是由于防漏堵漏的重要性，使防漏堵漏材料的开发一直受到现场钻井液工作者的重视，并开展了大量的研究工作。近年来以凝胶堵漏材料的开发应用最受关注，该剂与桥堵剂配合使用效果明显，作为承压堵漏材料可以有效提高地层承压能力。（5）钻井液固相化学清洁剂

在大分子包被絮凝剂应用的基础上，采用钻井液固相化学清洁剂可以有效控制钻井液中的低密度固相，减少亚微米粒子含量，保证钻井液清洁，现场效果明显，目前已经推广应用。（7）聚醚钻井液处理剂具有浊点效应的聚醚(多元醇)用于钻井液见到良好的效果，已经广泛应用。几乎所有的油田都将其作为防塌、抑制、润滑和油气层保护剂。目前存在问题是产品浊度不明显，有的产品没有浊度，质量不稳定，造成这一现象的主要问题是浊度设计以及对产品的认识不足。（8）气体钻井配套处理剂气体钻井配套处理剂包括在气体钻井转换成常规水基钻井液前有效维护井壁稳定的处理剂以及雾化剂、泡沫稳定剂和雾化、泡沫钻井过程中的井壁稳定剂等。（9）高含硫气田开发配套处理剂防硫化氢的处理剂，防硫化物沉积的产品开始应用，但还没有专门的产品，气井射孔暂堵剂已进行应用。2、油井水泥外加剂

高温缓凝剂方面的研究包括天然聚合物及其改性产品，以衣康酸和AMPS为原料研制开发的GH-9油井水泥抗高温缓凝剂有很好的高温缓凝作用，与大多数的分散剂、降失水剂有良好的相容性，经现场应用证明，该剂能够满足高温固井需要，并适合在严寒条件下施工，具有一定的推广应用价值。降滤失剂主要是天然材料改性产物和合成聚合物类产品，合成聚合物方面主要围绕AMPS和AM等单体的二元或多元共聚物研究。现已研制开发的AMPS/AA/AM三元共聚物降失水剂G310，适用温度范围宽，抗盐可达饱和降失水效果明显，稠化时间可调且性能稳定。而随着深井、超深井的开发，抗高温降滤失剂研究已得到更多重视。(1)高温缓凝

剂(2)降滤失剂国外在抗高温降滤失剂研究方面起步较早，其中以乙烯基磺酸单体与丙烯酰胺，烷基丙烯酰胺和乙烯基乙酰胺等单体的聚合物最受关注。德国BASF公司研发的Polydrill，其耐温能力可以达到260℃；Mil-Tem是ARCO公司生产的，由磺化苯乙烯(SS)和马来酸酐(MA)共聚而成，该产品抗温可达229℃。

国内在该方面虽然起步晚，但经过十几年的快速发展，目前抗高温降滤失剂的研究与应用已取得了长足的进步，现有产品基本可以满足高温(200℃以内)钻井的需求。如以AMPS等单体为原料，合成了新型抗高温多元聚合物降滤失剂JHW，其抗温能力达到210℃；抗高温保护剂GBH在240℃温度下均具有良好的高温稳定性。最有效的防气窜剂是胶乳类，主要是丁苯胶乳。如哈里伯顿公司的La-rex2000丁苯胶乳，斯伦贝谢公司的D500、D600、D700系列胶乳，BJ公司的BA-86L胶乳等。在分散剂方面的研究主要有木质素磺酸盐衍生物、磺化醛酮缩聚物类、水溶性密胺树脂、乙烯基单体聚合物(如聚苯乙烯磺酸钠、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物)等。木质素磺酸盐衍生物、磺化醛酮缩聚物类分散剂已经比较成熟，水溶性密胺树脂、乙烯基单体聚合物具有较好的效果，但目前存在的问题是成本高，从而限制了其应用。防气窜剂(3)分散剂(4)二、钻井用化学品展望根据目前油田化学品的现状，结合近期的研究与应用情况，从单体开发和不同用途的产品开发方面对油田化学品发展方向进行讨论，为油田化学品的研制开发奠定基础。（一）单体化学品展望

在单体方面目前已经工业化的产品2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺氧-2-甲基丙磺酸，是针对油田化学品研制需要开发的，目前已经成功用于抗温抗盐聚合物的生产，但单体价格还相对较高，制约了共聚物的进一步推广，下步应围绕降低成本方面改进工艺，提高产品的收率，为低成本产品的研制打下原料基础。已经小试或待开发的产品中，N，N-二甲基丙烯酰胺已经批量生产，关键是如何进一步提高产品收率，降低生产成本；N-二乙基丙烯酰胺、乙烯基甲基乙酰胺和异丁基丙烯酰胺已经完成小试，应加快工业试验步伐。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为两亲单体，可以用作乳液聚合的内乳化剂，三种单体中2丙烯酰胺基十四烷磺酸已经完成工业试验，应加快其聚合物的开发速度。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阳离子单体，聚合活性高，纯度高，可以得到高相对分子质量产物，具有良好的应用前景。目前尽管已经有工业品出现，但售价高，今后的方向是提高产品的收率，简化生产工艺，降低生产成本，扩大生产规模。1、钻井液处理剂发展缓慢的原因

一是没有更好的可供用于处理剂生产的原料。二是被利益驱动，一些企业仅仅围绕企业标准做文章，目标放在降低成本上，选用的是一些廉价的所谓“副料”，虽然按产品企业标准检验可保证产品质量合格，但现场应用效果并不显著，因为产品中有效成分很少，这样只会增加现场应用的麻烦。三是没有通用的标准，而企业标准自身的指标往往很低。

（二）钻井用化学品展望

可见，要想使钻井液上水平，使处理剂的发展上台阶，应首先从新原料开发人手，研究专用的原料单体，利用分子设计原理，开发高效的和高纯度的产品。天然材料改性方面应加强木质素、褐煤、栲胶、纤维素、淀粉类材料的应用，重点是这些天然材料的分子修饰。为了满足深井钻探的需要，开展抗温240℃以上的泥浆处理剂研究，围绕AMPS和DMAM等单体的共聚物及磺化酚醛树脂的改性。

开展保护油气层专用处理剂研究，以最大限度的保护油气层。进行低成本合成基泥浆材料的研究，使合成基泥浆得到广泛应用;针对高含硫地区的情况，研制防硫化氢处理剂。开发可降解产品，为环保钻井液打基础;aebcdf2、钻井用化学品的发展趋势研制发高效弱低毒束的无螺荧光邪润滑乔剂、纽奉起泡仙剂和椒消泡飘剂等两专用击的表劣面活壳性剂泄。超高澡密度病泥浆舞处理魂剂方优面重唉点是外研制丧分散骄剂和纯润滑都剂角。适于晋油基录泥浆船且价毅格较跑低的雹乳化坝剂和稼润湿生剂议。开发昆固井凶防气梳窜剂早，改徐善两孔界面枣胶结付强度伸的外宾加剂搁，高戏含硫摩化氢途地层爬固井被外加貌剂(包括依防腐泻剂)。以木末质素痰磺酸拢盐为导基础葱进行棚分子暂修饰荒制备雪分散征剂和掀缓凝叹剂泽。合成碗聚合跑物高演温缓警凝剂饰的开拆发(A钢MP架S聚合搬物)。开发促有利颈于减耻少水负泥浆奶析水拒的合暗成聚趁合物单降滤越失剂壁。高效碗的消长泡剂鹿的研固制。ghijklnm四、腿结论肾与认冻识1、油训田化乒学领息域存聋在的少问题具有扣特殊岭性能园的原悠创专泥用产雁品、停高效规环保渗型产枯品少粉。除任聚丙章烯酰脱胺、热破乳岂剂等染产品漂外，旅其他福类型筐的油凭田化牺学品摊生产羡厂家箩多，笑生产惜规模岔小，叙并且麦有相拉当一供部分爆企业待缺乏枪技术雁支撑与。在油些田化组学品宫方面烧还没敢有形桐成研炎究、矛开发怕和应夏用的专良性糠循环绣，许嫂多产誉品局缺限在屋低水趣平的鉴重复吃研究语上，稀特别弓是在歌分子起设计补的针盯对性密和处柄理剂谦作用猜机理枝方面沙开展筐的工慈作还腥比较男少。过于狼注重弹商业杏利益栽，热恳衷于算新名呼词的趴炒作徒，新义代号上多，武模糊纱概念宿的产书品多姐，真妇正的由新产叠品很崭少，银同时歪由于胳产品叉定价费不合孤理，谜导致畅复配基产品套多，补产品赛质量斑明显倍下滑尤。2、针绪对现逐状应若开展煌的工劲作方搞向深化邪天然革材料赛改性祥产物季的开堂发，雅拓宽趁其应郊用范龟围亚。开发演在强掘碱性朱环境企中稳泡定，粘而在梁中性减或弱兄酸性赠条件奥下容具易降毒解的紧产品娘。通过童高分皱子化旷学反次应提劳高低崭相对厉分子莲质量楚聚合歪物的础相对洲分子缩慧质量世，通趁过分束子修昼饰提吧高已熔有聚枯合物器产品伶的综抢合性悟能猎。对可拢降解穷合成苍聚合炉物进茧行改粪性，肤使其瘦具有臭需要晒的功弃能