钻井液去磺化处理技术应用及效果评价

顾中文 齐伟佳 杨辉 邓智磊 韩跃涛 王强 褚夫建

摘要：本文针对鄯善采油厂2019年度开展的钻井液去磺化处理技术应用及效果评价，详细介绍了：“非磺化处理剂设计和研发技术、聚合物钻井液性能强化提升技术、多元协同钻井液性能调控技术”3项措施及实施效果。

关键词：钻井液 去磺化 封堵剂 降滤失剂 降粘剂

2017年国家新环保法的实施对新钻井中的磺化钻井液排放有很大限制，为响应油田公司钻井液去磺化总体部署，致力于可无害化处理钻井液体系的研发与应用，研发形成了具备现场试验条件的聚合物环保钻井液体系，为油田绿色钻井液全面去磺化和绿色矿区建设储备了技术与经验。

1 面临的矛盾和问题

1.1 聚磺钻井液具有较高的稳定性，在吐哈油田应用十分广泛和成熟， 但对环境的影响大、时间长 聚磺钻井液特点：磺酸基/磺甲基化能高、稳定、抗高温，但是难以降解，但是其毒性大、降解困难。

1.2 新环保法的实施对新钻井中的磺化钻井液排放有很大限制2017年7月18日新疆维吾尔自治区安全环保厅明确要求了：磺化类水基泥浆：废弃物采用不落地处理，岩屑处置残渣的COD浓度满足《污水综合排放标准》GB8978-1996二级标准后可直接用于通井路修路、填坑、铺垫井场等用途，也可进入一般工业固体废物填埋场填埋;液相尽量回收利用，无法回收利用废水处理达到《污水综合排放标准》二级标准后用于地面降尘或绿化。随着国家的法津法规日益健全，地方政府环保要求的提高和油田环保意识的增强，钻井液去磺化处理技术方法的发展势在必行。

2 关键技术与创新

2.1 非磺化处理剂设计和研发技术

2.1.1技术难点：既能替代磺化处理剂实现钻井液性能调整，又能在一定条件下易降解减少环境影响矛盾点：易降解——失效快、高温稳定性差（>60℃） 钻井液功能——抗剪切、调性能、耐高温（>80℃）

研发思路：用天然植物或其衍生物提炼聚合物，通过分子链结构改性和嫁接增强局部结构，形成生物无毒的环保型材料。

2.1.2 新研发的降滤失剂和封堵剂与磺化处理剂对比，单剂性能达到同等水平。

2.2 聚合物钻井液性能强化提升技术

思路：在原来聚合物钻井液配方基础上增加抗温稳定剂，确保3000m以内钻井液性能稳定，在设计中明确性能参数并推广。

2.3 多元协同钻井液性能调控技术

2.3.1 技术难点：新材料与常规处理剂的配伍协同效果的有效发挥;

研究思路：有机材料和无机材料搭配发挥协同作用实现钻井液性能在一定范围内可控;

化学抑制性方面：用小分子胺基化合物压缩粘土晶层的扩散双电层有效提高泥页岩井壁稳定性能。

2.3.2 物理封堵防塌方面：优化微米无机物粒径分布和软化点区间，实现广谱封堵效果，提高井壁稳定性能。

3 实施情况及效果

3.1 通过研究非磺化处理剂设计和研发技术，对天然聚合物改良性研发的主要处理剂实现了同时满足钻井液功能和環保特性的双重目标

3.2  通过聚合物钻井液性能强化提升技术研究，对原有聚合物钻井液优化改进，强化了钻井液性能，实现了聚合物钻井液技术升级并且节约了危废处理费用

从生物毒性角度评价钻井液对环境的危害程度，聚合物钻井液性EC50达到220000mg/L（去除了磺化材料的累积和叠加），传统钻井液均在10000mg/L以下，源头控制环境影响方面具有明显优势，并且费用方面减少了危废处理费用的支出，平均单井减少18.7万元，共计节约392.6万元;

3.3 通过研究多元协同钻井液性能调控技术，强化抑制防塌与物理封堵，使钻井液提高了深井、复杂井易坍塌地层井壁稳定性，满足3000m以内井直井、水平井钻井液性能要求。2019年实施钻井液去磺化技术21井次，平均井深2752.3米，较设计周期平均单井节约6.3天，共计节约钻井周期50.5天，节约监督费用6.7万元，节约用电费用45.5万元，共计节约费用52.2万元

4 结论

去磺化钻井液处理技术推广应用，从源头上减轻了环保压力，推进了油田绿色发展步伐，向建设绿色矿山目标更近了一步。2019年通过应用“钻井液去磺化处理技术”，减少投资及危废处理费用效果显著， 2019年应用21井次，共计节约金额444.75万元。此次开展的钻井液去磺化处理技术为油田绿色开发钻井探寻出新的技术方向。

参考文献：

[1]彭刚，石崇平. 聚合物（聚磺）钻井液在塔河油田的应用[J]. 钻采工艺，2002，25（4）：22-24.

（作者单位：吐哈油田公司鄯善采油厂）