环保型全油基生物油钻井液的室内研究

刘 伟，柳 娜，蔺文洁，王京光，王勇强

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018；2.中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，陕西西安 710018；3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018）

油基钻井液具有强抑制性、保护油气层、润滑性能好、滤失量低等显著优点，已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段[1-6]。传统的油基钻井液采用柴油或白油等矿物油作为基础油，成本较高、毒性大并且耗费一定量宝贵的油气资源。合成基钻井液虽拥有与油基钻井液相同的优异性能并且低毒环保，但是成本高，基础油合成难度大并为国外公司垄断，限制了其应用范围[7-11]。因此，亟需开发一种可替代矿物油的油基钻井液，使其具有传统油基钻井液的优良性能，满足非常规气藏钻井工程需要的同时，还拥有低毒环保和可再生使用的特点。

1 全油基生物油钻井液介绍

生物柴油是利用动植物油脂等生产的用以替代柴油的新型清洁燃料油，因此生物柴油是一种清洁、优质的可再生性资源[12]。全油基生物油钻完井液是以生物柴油作为基础油，辅以乳化剂、润湿剂、降滤失剂以及增黏剂等油基泥浆处理剂配制而成的一种低毒环保型全油基钻井液。该钻井液不含水，乳化剂用量少，无需考虑钻井液水相活度与地层水活度的平衡问题，特别适用于易塌地层、水相活度差异较大地层的钻井。

2 全油基生物油钻井液配方

按照钻井液设计的基本思路，通过大量的室内研究，确定出了全油基生物油钻井液配方如下：生物柴油+30 kg/m3有机土+10 kg/m3乳化剂+10 kg/m3提黏剂+8 kg/m3提切剂+ 20 kg/m3降滤失剂+2 kg/m3碱度控制剂+（4～12）kg/m3润湿剂+加重剂。

3 全油基生物油钻井液性能评价

3.1 不同密度条件下钻井液基本性能

全油基生物油钻井液在不同密度下的基本性能（见表1）。实验结果表明，全油基生物油钻井液具有较好的流变性和电稳定性，API 滤失量和高温高压滤失量都很低，能有效提高机械钻速及保护储层，且其密度能降到0.9 g/cm3，可以用于低压地层钻井。

3.2 抗污染能力

评价了全油基生物油钻井液（密度为1.30 g/cm3）抗NaCl 盐水和劣质土的污染能力, 实验结果（见表2 、表3）。实验结果表明，随着钻井液中盐水和劣质土侵入量的增大，该钻井液的黏度和切力都逐渐增加，破乳电压逐渐降低，劣质土的侵入量增大时，该钻井液的API 滤失量也逐渐变大，但从总体性能来看，该钻井液具有较好的抗水和抗劣质土污染能力。仍然符合钻井工程的需要。

表1 不同密度全油合成基钻井液热滚后性能

表2 全油基生物油钻井液的抗盐水污染能力

表3 全油基生物油钻井液的抗劣质土污染能力

表4 全油基生物油钻井液的储层保护性能

3.3 抑制性能

选择鄂尔多斯盆地直罗组泥岩露头岩样评价全油基生物油钻井液的抑制性能。露头岩样的黏土矿物含量为31.45 %，其中伊利石含量为29.3 %，伊蒙混层含量为71.3 %，混层比为82 %。该露头岩样在清水、密度为1.0 g/cm3的全油基生物油钻井液中的滚动回收率（150 ℃、16 h）分别为4.6 %和96.8 %。表明全油基生物油钻井液具有优良的抑制性能。

3.4 储层保护性能

选用人造岩心对全油基生物油钻井液与白油基油包水钻井液的储层保护性能进行了对比评价，结果（见表4）。从实验结果可以看出，全油基生物油钻井液的渗透率恢复值均在88 % 以上，最大达到90.9 %，这说明该钻井液具有优良的储层保护性能。

3.5 环境保护性能

采用发光细菌法进行了毒性分析实验，结果（见表5）。由表5 可知，该钻井液、钻井液处理剂及其热滚后回收的钻屑都满足环境保护的要求。

表5 处理剂毒性分析实验

4 结论

（1）全油基生物油钻井液采用低毒、容易生物降解的生物柴油作基础油，环境保护性能好，并且为废弃回收油脂再利用提供全新途径。

（2）全油基生物油钻井液具有良好的流变性能、抑制防塌性能以及高温稳定性，高温高压滤失量低，适用于对抑制防塌要求高以及水相活度差异较大地层井的钻井作业。

（3）该钻井液体系采用全油配方，储层保护效果优于油包水钻井液。

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