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1、第6卷第1期新疆石油天然气Vol.6No.12010年3月XinjiangOil&GasMar.2010文章编号:1673—2677(2010)01—0059-04沥青在石油钻井中的研究与应用杨玉良,李跃明,马世昌,黄治中(西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院,新疆克拉玛依834000)摘要:文章主要介绍沥青在石油钻井中研究与应用。介绍天然沥青或石油沥青经过室内改性研究,形成新的沥青产品:胶体沥青或干粉沥青(氧化沥青、磺化沥青、乳化沥青、阳离子沥青),把原本不亲水的沥青产品变为具有适度的亲水亲油性,以实现这些产品能够有效地应用于石油钻井中,以改善泥饼质量,封堵地层孔
2、隙和裂缝,降低钻井液的滤失量,提高液相粘度,有效保护油气层,调节钻井液性能。通过现场的广泛应用表明,该类产品具有很好的润滑、防塌效果,是石油钻井中钻井液必不可少的处理剂之一。关键词:沥青;改性沥青;钻井液;防塌性;润滑性中图分类号:TE254.1文献标识码:A随着石油工业的发展,钻井领域不断扩大,沥类物质堵塞地层微裂缝,阻止钻井液和滤液从微裂青改性产品在钻井中的应用越来越受到重视。沥缝渗透,防止井塌、保护油层都是极其有效的。因青是由少量烃类化合物和大量非烃类化合物组成。此,沥青类物质是石油钻井极其有效的防塌剂和油沥青一般分为石油沥青和天然沥青两大类。在石层保护
3、剂。改性沥青在钻井液中发挥的独特作用,油钻井中得到广泛应用的是沥青改性产品,沥青改是通过它的吸附性强烈扒糊在粘土的颗粒和泥页性产品大体又分两大类;即改性胶体沥青和改性干岩表面,阻止粘土颗粒的水化分散,形成憎水油膜,粉沥青。油田通用的改性沥青有:天然改性沥青或减小泥页岩与水接触,有效地对钻井液进行护胶保石油改性沥青(乳化沥青、氧化沥青、磺化沥青、阳护,以实现保护粘土颗粒,抑制泥页岩的水化,封堵离子胶乳沥青等)。泥页岩裂缝和沙砾岩空隙,从而起到降低钻井液滤由于沥青类物质的产品通常具有亲水性弱,亲失量和稳定井壁的作用。油性强的特点,为了使沥青能够在石油钻井中得到有效
4、应用,必须对沥青加以改性,是沥青在钻井液1改性沥青产品类型中有适度的溶解性和分散性。溶解部分提高钻井1.1改性沥青液的润滑性,分散部分可与钻井液中的其他处理剂根据油田钻井的需要,在1980年代初就对不一起有效的粘糊在井壁上,在井壁上形成一层致密同的沥青加以改性,试图通过沥青改性以达到钻井的泥饼和油膜,这样,既可以减少钻具对井壁的摩所需要的效果。沥青改性的关键是沥青类型的选擦,又可以减少了钻具对井壁碰撞时的掉块。由于择,其次是改性剂的选择,再就是改性工艺的选择。井壁泥饼中含有憎水的沥青成分,加之沥青的扒糊不同的改性剂,不同的矿物填料、添加剂不同形态作用,所以,阻
5、止了滤液向地层的渗透。另外,沥青的原料(粒状、胶乳)所用的制备方法不同。不同的收稿日期:2009-11-24作者简介:杨玉良,高级工程师,长期从事钻井液完井液研究及应用工作,现任西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院钻井液公司经理。59新疆石油天然气2010年方法,不同的工艺,不同的原材料就会得到不同的下氧化沥青降滤失效果不如磺化沥青,而在高温类型的产品。当时采取得主要方法有:直接投料、下,氧化沥青的降滤失效果好于磺化沥青。在现场溶剂法、共混法等。后来又发展起来了磺化法,乳实际应用中,往往是根据用途选择磺化沥青。如选化法,接枝共聚法等。择润滑降滤失可选择磺化度高一点的
6、产品;如选择通常的沥青改性是将石灰粉、磺化褐煤粉等相防塌降滤失可选择低磺化度的产品,具体情况一定关材料掺入沥青中,降低沥青颗粒的粘结力,改善要具体对待,详细结果见表1与图1。沥青的粘附性,减少挤压结块的可能性。也有用添表1磺化沥青磺化度与泥页岩岩屑之间的关系加硫磺方法,改变沥青的性质,当少量加入时,充当磺化度5%10%15%20%沥青的稀释剂;当大量加入时,代替部分沥青而起回收率%103907970抑制作用。摩阻系数度5432.51.1.1氧化沥青1980年代初因钻井的需要,试图用沥青封堵松散地层,提高地层的承压能力,但石油沥青由于氧化软化点低,针入度大及温度
7、敏感性大,不易分散和加工,无法加入到钻井液中。同时,由于油基钻井液的研究,也想用沥青产品提高油基钻井液的粘度。因此,就试图对沥青进行改性,把石油沥青加热到一定温度添加氧化剂和分散剂,提高沥青的软化点,降低沥青针入度,提高沥青的硬度,改变沥青随温度变化的敏度影响,使沥青便于加工、粉碎和图1磺化沥青磺化度与泥页岩岩屑之间的关系装袋。至于沥青的氧化效果与添加剂、分散剂的性由表1和图1可知,磺化度越低泥页岩颗粒的质及加量有着密切的关系,可视具体情况而定。回收率越高,摩阻系数越大;磺化度越高泥页岩颗钻井液中加入沥青类产品后钻井液性能得到粒的回收率越低,摩阻系数越小。由此
8、可知,磺化明显的改善,这在1980年代
