阳离子润滑剂的生产合成及应用效果

时宏宇

1 前言

油田生产过程中，会应用到大量的化工产品。阳离子润滑剂就是其中的一种。我们在生产过程中会常常发现，井壁润滑是影响油田生产顺利进行的主要因素，如果液体润滑性不好，在施工过程中摩阻会大幅度增加，导致扭力过大，甚至会引起井壁不稳定等一系列事故。石油化工生产企业经过大量的室内研究，并通过现场实验，研制出一种阳离子润滑剂。能够降低井壁与钻具之间的摩擦，降低钻柱旋转扭矩和起下鉆阻力，有效降低钻具附加拉力，减少了卡钻、拖钻具、起下钻困难等复杂事故，保证施工顺利进行。

2 阳离子润滑剂的合成

将单体、阳离子引发剂、分散剂加入到水中，搅拌形成均匀溶液，升温至一定温度，保持该温度2-3小时即得产品。

3 阳离子润滑剂的室内试验

3.1在基浆和井浆中泥饼粘附系数对比试验

3.1.1在基浆中泥饼粘附系数对比试验

在基浆中加入不同加量的柴油与阳离子润滑剂，利用GNF-1型高温高压粘附系数测定仪进行常温下泥饼粘附系数测定，详见下表1：

基浆配方：10%白土浆+1%无毒降粘剂+0.5%NaOH

表1 不同加量阳离子润滑剂和柴油在基浆中的泥饼粘附系数

配方 泥饼粘附系数 泥饼粘附系数降低率%

基浆 0.0955 -

基浆+2%阳离子润滑剂 0.0344 64

基浆+3%阳离子润滑剂 0.0286 70

基浆+4%柴油 0.0401 58

基浆+5%柴油 0.0315 67

由数据可见：常温时阳离子润滑剂在加量比柴油少的情况下，泥饼粘附系数测定的润滑效果优于柴油，粘附系数降低率大于60%。

3.1.2在井浆中泥饼粘附系数对比试验

取欢2-12-5216井井浆分别加入不同量的阳离子润滑剂和柴油，利用GNF-1型高温高压粘附系数测定仪测定泥饼粘附系数：

表2 不同加量阳离子润滑剂和柴油在井浆中的泥饼粘附系数

配方 泥饼粘附系数 泥饼粘附系数降低率%

井浆 0.1152 -

井浆+2%阳离子润滑剂 0.0507 56

井浆+3%阳离子润滑剂 0.0449 61

井浆+4%柴油 0.0657 43

井浆+5%柴油 0.0472 59

从表1、表2的数据可以看出，在井浆中阳离子润滑剂加量3%的润滑性能同柴油5%的加量所能达到的润滑性能接近。

4 阳离子润滑剂现场应用情况

4.1阳离子润滑剂在荣72-24-38井的应用

曙光油田荣72-24-38井是一口控制定向井，设计井深3606.71m，完钻井深2622m，完钻层位沙一段。该井钻进至2320m时，附加拉力为20t时，加入阳离子润滑剂，经循环后钻井液性能良好，2420m时观察附加拉力仍为20t，不断补充润滑剂至2607m加量达到2.5%，钻进过程中，井斜由44°增至59.3°，方位由297变为203，钻井液性能良好，随着井深的增加附加拉力本应增加6t，但通过加阳离子润滑剂附加拉力没有变化。因此，阳离子润滑剂可有效降低因井斜、方位、井深增加的附加拉力，提高钻井液润滑性能。随着井深的增加，90℃泥饼粘附系数降幅明显，有效的提高了钻井液的润滑性。

4.2阳离子润滑剂在欢2-12-5316井的应用

欢2-12-5316井位于盘山县东郭镇流子沟塘埔北偏东1900m处，为调整定向井，设计井深2786.04米，完钻杜家台油层。2010年9月3日，该井钻进至2017m时，加入润滑剂，钻井液性能较稳定。2466m时，井斜达15°，加入4.2t阳离子润滑剂，旋转阻力和附加拉力均在合理范围内，能够保证正常钻进和起下钻。2546m至完井，共加入5t阳离子润滑剂，进尺内，附加拉力保持不变。该井完井时井深2786m，井斜16.5°，阳离子润滑剂加量保持在3%左右，附加拉力最低可降至2-5t，证实，在造斜过程中，通过阳离子润滑剂的合理加量能够有效控制附加拉力，其润滑性能满足该井钻井要求。经过现场应用，在钻进过程中，合理控制润滑剂的加量，能够有效维护钻井液在高温下的性能，有效降低井下复杂状况的发生率。

5 阳离子润滑剂的应用效果

阳离子润滑剂在现场施工过程中，没有引起的井下粘卡事故，完井电测、下套管施工顺利，固井质量合格在现场应用中取得了以下效果：

（1）减少了柴油的用量，达到了节能降耗的目的；

（2）减少了因井斜井深的增加而增大的附加拉力，减少了卡钻、拖钻具等复杂事故的发生；

（3）满足了井斜大、井身轨迹不规则下对润滑性能的要求；

（4）维护了钻井液在高温下的性能，有效降低井下复杂事故的发生率。

6 结论

阳离子润滑剂能够有效提高钻井液润滑性能，常温粘附系数降低率大于60%，90℃粘附系数降低率大于55%。能够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，从而有效降低钻具附加拉力，减少了卡钻、拖钻具、起下钻困难等复杂事故的发生，保证施工的顺利进行。