油基解卡剂不排放技术

程岂凡，张玉祥，马冠军，王佳妮

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，甘肃酒泉735000）

油基解卡剂不排放技术

程岂凡*，张玉祥，马冠军，王佳妮

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，甘肃酒泉735000）

对油基解卡剂的解卡机理、解卡剂的污染源及对钻井液性能的影响、解卡剂污染源的特性进行研究，通过优化解卡剂配方与钻井液施工工艺、消除快T对钻井液的影响，乳化柴油、调整钻井液性能等措施最终达到解卡剂不排放，直接应用到钻井液中。现场应用表明，解卡剂对钻井液污染不严重，处理后对钻井液性能没有负面影响，能有效降低钻井液失水和摩阻系数。

油基；解卡剂；污染；摩阻系数

目前国内使用最多的解卡剂为SR301解卡剂，且浸泡解卡后，一般为了避免影响钻井液性能都是在循环过程中将解卡剂排放掉，造成环境污染和大量柴油浪费。如何将解卡剂不排放而直接混入钻井液中，利用其中的有效成分，并最大限度减少或消除解卡剂对钻井液的污染便成为了我们目前急需解决的问题。

1　技术思路

室内对解卡剂的解卡机理、解卡剂的污染源及对钻井液性能的影响、解卡剂污染源的特性进行研究，通过优化解卡剂配方与钻井液施工工艺、消除快T对钻井液的影响，乳化柴油、调整钻井液性能等措施最终达到解卡剂不排放，直接应用到钻井液中。

2　SR301解卡剂的解卡机理[1]

解卡剂的解卡机理包括渗透作用、润湿作用、去水化作用和泥饼脱落作用等。

（1）渗透作用：由于油类本身具有良好的渗透性能，加上渗透剂等表面活性剂的特殊渗透作用，解卡剂能很快地渗透到泥饼或井壁与管柱界面。

（2）润湿作用：表面活性剂改变管柱与泥饼或井壁间的润湿状态，由水润湿变为油润湿，润湿反转降低了界面张力，减小了管柱与泥饼或井壁之间的摩擦阻力。

（3）润滑作用：油类有润滑作用，他们能借助渗透剂的作用，快速进入管柱与泥饼或井壁间，起到良好的润滑效果。

（4）去水化作用：由于活度平衡关系，泥饼或井壁岩层脱水，泥饼变薄，产生裂缝，或井壁岩层收缩变硬，大量的润滑性物质将渗入管柱与泥饼或井壁之间传递压力，降低摩擦阻力。

（5）泥饼脱落作用：解卡剂渗透作用、去水化作用于腐蚀作用最终可使泥饼部分脱落，辅助解卡。

3　解卡剂配方优化

3.1解卡剂污染源确定

室内对解卡剂配方中的各成分（按密度为1.5g/cm3的解卡剂实配配方的比例）进行了单剂钻井液污染实验,结果（见表1）表明，CaCl2对钻井液粘度和失水影响最大，柴油和SR301对钻井液粘度影响较大，快T对钻井液泥饼质量影响最大。

3.2氯化钙加量对解卡效率的影响

资料表明，SR301解卡粉中含有10%～60%的石灰粉[2]，能提供足够的水相矿化度，CaCl2并不是解卡剂配方里所必须的，室内把CaCl2从配方中删除后也一样能收到较好的解卡效果（见表2）。

3.3快T对解卡效率的影响

不使用CaCl2的前提下进行了快T最佳加量的实验，结果表明，快T在解卡剂中的加量达到4%时泥饼已经有很明显的裂纹，超过5%后对解卡剂的解卡效率提升不大（见表3）。

3.4解卡剂配方

通过解卡剂解卡机理的研究和室内实验结果，将解卡剂配方进行了优化，原配方：柴油+25%SR301+ 10%水+10%SP-80+15%CaCl2+加重材料+8%～10%快T；优化配方：柴油+25%SR301+10%水+10%SP-80+加重材料+4%～5%快T。以最大限度地减小解卡剂对钻井液的污染。

表1　解卡剂配方成分对钻井液性能的影响

表2　氯化钙加量对解卡效率的影响

表3　快T加量对解卡效率的影响

3.5不同配方解卡剂解卡效率对比

优化后解卡时间相差不大(原配方解卡时间为10min，优化后解卡时间为12min)，能够满足现场快速解卡的要求。

3.6不同配方解卡剂对钻井液的污染

室内把优化前后2种解卡剂对钻井液性能的影响做了对比，从数据结果（见表4）可以看出，虽然2种解卡剂对钻井液都存在污染，但优化后的解卡剂对钻井液的污染程度要小得多。

表4　不同配方解卡剂对钻井液的污染

4　污染源消除

4.1快T的特性

快T化学名为磺化琥珀酸丁异二辛酯，1%水溶液pH值7.5～7，不耐强酸、强碱、金属盐和还原剂。

4.2消除快T对钻井液的污染

室内根据快T不耐强碱的特性，结合钻井液实际操作中的需要，对快T进行了耐碱实验，由实验结果可见：5%快T水溶液当pH值达到10时开始产生沉淀，pH值达到13时，快T基本不溶于水。

4.3柴油的乳化

室内以水为连续相，原油为分散相对乳化剂进行了优选。具体方法是：将原油混入清水中，高搅1min，倒入量筒，分别静置1h和24h后读取上层析出的原油量，计算乳化率。考虑到乳化剂的方便性，室内选取了现场常用的3种乳化剂，TW-60、SP-80和OP-10进行优配。见表5。

数据表明，乳化剂样品7具有较理想的乳化效果。SP-80的加入能大幅度提高乳状液的稳定性。SP-80加量过大时，复合乳化剂HLB值进一步降低，乳化效果反而下降。

为了更直接的研究乳化剂在钻井液中的乳化效果，室内以钻井液为连续相对表7中2至8号乳化剂做了常规性能测试。结果表明，乳化剂在钻井液中的效果与在水中是一致的。

表5　不同乳化剂不同时间下的乳化率

5　钻井液性能调整

5.1受污染钻井液流变性调节

取酒东长306井4500m时的钻井液混入10%解卡剂2并加入乳化剂作基浆高搅1h后做了流变性实验（见表6）。

表6　不同处理剂对钻井液流变性的影响

实验结果可见：HS-1与FCLS、CaO配合使用降粘和调节流变性的效果更加突出，调节泥饼质量效果显著。

5.2钻井液润滑性

由于解卡剂主要成分为柴油，混入钻井液并经处理后钻井液摩阻系数明显降低，但解卡剂的混入量超过8%后，钻井液摩阻系数不再降低。

6　现场应用

6.1钻井液工艺措施

现场应用过程中，振动筛及除气器全开，增加4#循环池参与循环，增大钻井液与空气的接触面积，并降低循环池液面，提高搅拌机搅拌效率。同时，在2#池加入烧碱溶液、乳化剂和钻井液处理剂对钻井液性能进行调整。

6.2解卡剂不排放技术在酒东长2-27井的应用

该井三开未投入润滑剂，混入的是长3-7x未用的解卡剂，分3次混入50m3，混入后对钻井液流变性没有任何影响，失水和摩阻系数明显降低，且起下钻正常。

6.3解卡剂不排放技术在酒东长307井的应用

长307井卡钻后，注入解卡剂10.8m3，浸泡8h解卡。解卡后，直接在解卡剂中起钻，通井时循环过程中解卡剂全部混入井内，之后由于井底位移超标，红层段下入定向钻具进行了定向扭方位施工，定向过程中钻具最长静止时间20min，没有拖压和粘卡迹象，且“红层”等易塌井段未出现坍塌现象。

6.4不同配方解卡剂现场应用效果对比

表7是不同配方解卡剂的浸泡效果，表中序号5和序号6解卡剂为优化后的配方，解卡剂配方优化后解卡效率没有受到影响。

7　结论

（1）解卡剂不排放技术既环保又经济，在国内未见有关记载。

（2）解卡剂混入钻井液并处理后能有效降低钻井液失水和摩阻系数。

（3）解卡剂对钻井液污染不严重，处理后对钻井液性能没有负面影响。

表7　不同配方解卡剂的浸泡效果

（4）解卡剂在钻井液中的混入量不宜超过8%。

[1]范坤模.解卡剂在胜利油田的应用[J].石油钻探技术，1991，19（2）.

[2]王文英.SR301粉状解卡剂的研制与应用[J].钻井液与完井液，1984，2（2）.

TE2

B

1004-5716(2016)11-0075-04

2015-12-08

2016-01-18

程岂凡（1979-），男（汉族），甘肃酒泉人，工程师，现从事钻井液技术研究与现场服务工作。