试析环保型钻井液技术与发展趋势

摘 要：本文对现阶段国内外的环保型钻井业的技术进行了概述，分析了环保型钻井液的特点，总结了环保型钻井液的现状。并探究了未来环保型钻井液技术的发展趋势。

关键词：环保型钻井液 钻井液技术 发展趋势

钻井液是在钻探工作过程中，应用于钻孔内进行循环冲洗的一种介质，又称钻孔冲洗液。普遍情况下，钻井液包括分散介质、分散相和添加剂三个组成部分。根据不同的组成成分可以把钻井液分为清水、泥浆、乳状液、泡沫等。随着石油工业的飞速发展，石油企业中钻进技术的不断成熟，钻井技术对钻井液提高了更高的要求，石油资源是一种污染性资源，会对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的增强，国家已经出台了相关环保政策及法律法规等，钻井液的使用范围受到的限制越来越大，环保型钻井液技术的研究已经成为国内外的重要课题。

一、国内外环保型钻井液技术的现状

在解决钻井问题的过程中，随着钻井问题越来越突出，钻井技术和工艺的难度也越来越高，钻井液的组成成分也在不断变化，不断出现新的钻井液，比如在油基中使用的以原油和柴油为连续相的油基钻井液；用于耐高温的加入了有毒物质的聚磺钻井液和三磺钻井液等。这些钻井液在钻井工程中发挥着越来越重要的作用，然而，这些钻井液的组成成分中多包含了有毒有害的化学物质，造成了极大的环境污染。随着环保意识的不断提高，环保型钻井液的研究具有越来越重要的意义和价值。

1.合成基钻井液

合成基钻井液的连续相是醚类、酯类以及合成烃类等为代表的人工合成有机物。其中合成基钻井液的分散相是盐水，再加入乳化剂、稳定剂、降滤失剂等共同组成了一种逆乳化的悬浮性钻井液体系。这种合成基钻井液的优点在于醚和酯等化学成分中没有有毒物质，同时具有易被生物降解的优势，合成烃的可降解性能好，但是该物质的含毒量较大。

合成基钻井液有三个方面的特点，一是毒性低、可被生物降解、环境污染小；二是该钻井液的闪点较高、凝固点较低，可在寒冷的地区及深海区使用；三是该钻井液的性和携岩性的性能比较好。随着环境的污染程度越来越高，各国对环保的要求也越来越高，要求合成基钻井液在使用后必须及时处理，其中的各种成分必须在符合相关标准的前提下才能排放。另外，由于合成基钻井液需要较高的使用成本，因此，合成基钻井液多用于海上的深海钻井中。

2.络合铝钻井液

络合铝钻井液的主要成分是一种高效的络合铝泥页抑制剂，这种抑制剂不含有CI-。有关研究人员认为，络合铝钻井液中的抑制剂是由铝酸盐和有机酸共同作用下形成抑制机理的。在泥页岩的油井井壁中由于井壁产生轻微裂缝和孔隙，裂缝和孔隙内会生成铝络合物，这种铝络合物不溶于水。它对油井的井壁具有稳定和加固的作用，同时能够抑制岩屑的分散。

络合铝钻井液具有使用成本低、钻井液的性能容易控制、方便排放等优点，由于该钻井液属于Baker H ughes IN T EQ公司的专利，故此，目前为止，还没有得到大范围的使用[1]。

3.有机盐钻井液

有机盐钻井液的主要成分包括有机盐、降滤失剂、增粘剂和包配剂。有机盐钻井液的优点在于它具有强抑制性、良好的流变性和低含量的固相等。同时，在钻井液中加入有机盐有利于提高钻井液中还原胶XC的抗温性能，其最高抗温性能可超过180摄氏度。目前为止，这种钻井液在国外已经获得良好的使用效果。进入21世纪以后，我国的准噶个盆地、塔里木盆地和吐哈盆地等较为复杂的油井中成功应用。有机盐钻井液的不足之处在于它的使用和制作成本都比较高，导致难以大面积的使用。

4.硅酸盐钻井液

硅酸盐具有不挥发、安全、无毒等优点，更重要的是，硅酸盐具有较好的环境相容性，硅酸盐是一种无机非金属物质。在钻井液中加入硅酸盐能够提高钻井液的抑制性能，硅酸盐钻井液具有无毒、无荧光和成本低等优点，同时，硅酸盐钻井液的使用不会影响录井。现已被公认为经济型的钻井液，它既能适应复杂的地层，又符合了环保和可持续发展的要求[2]。

在硅酸盐钻井液的使用过程中，其不足点主要有两个方面，一是硅酸盐的酸碱性与其pH值有关，使得钻井液对pH值比较敏感，在遇到酸性物质的情况下，钻井液的粘稠性变强，导致流变性难以控制；二是硅酸盐钻井液的抗温性能受到制约，其温度不高于140摄氏度。

5.聚合醇钻井液

聚合醇钻井液是在水基钻井液的基础上加入聚合醇配置而成的，这种聚合醇具有浊点效应的作用。聚合醇钻井液的主要成分就是聚多醇或者是聚乙二醇，聚多醇与聚乙二醇都对泥页岩水化具有抑制的作用，能够有效降低井眼的扩大和井壁坍塌的概率。同时，聚合醇钻井液的毒性比较小、对环境造成的污染度低等优点。

目前为止，聚合醇钻井液在国外众多油田中投入使用，有北海油田、墨西哥湾油田等。在国内的油田中，聚合醇钻井液的使用范围越来越广，现已在渤海油田、辽河油田、南海西部油田和塔里木油田等多个油田中使用成功。这种钻井液的不足之处在与钻井液中需要加入大量的KCI，配合聚合醇使用，另外，这种钻井液深受KCI的影响，增加了钻井液的含盐量，容易导致土壤的盐碱化。

二、废弃钻井液的固化

由于石油本身就是一种污染性资源，废弃的油井对环境的污染程度更大，再加上钻井液的使用，使得废弃油井对环境造成了极大的污染。要固化钻井液，能很大程度的降低污染度。固化钻井液的过程是在钻井液中加入固化剂，固化剂使得原本的液体转化成为土壤或者是高胶结强度的固体，将钻井液转化为固体后，再进行处理可以采取直接填埋的方式，或者还可以废物利用，转变为一种建筑材料。废弃钻井液的固化在治理以COD、Cr、和pH值等难度较大的废弃钻井液中具有很好的应用效果[3]。废弃钻井液的固化技术主要有三种，一是水泥及水玻璃的固化技术；二是磷石膏固化技术；三是水泥窑粉固化技术。

三、环保型钻井液技术的发展趋势

未来环保型钻井液技术的发展趋势主要有五个方面：

一是在环保型钻井液技术的研究中，要以天然的高分子材料为主，改进和完善各种环保型钻井液的性能；

二是在环保型钻井液的应用中保证无机盐与周围环境的盐类的一致，即以低盐度为环保型钻井液的研制为方向；

三是向高生物降解性能和纯天然无毒的油膜形成剂为发展方向，提高环保型钻井液的抗温性和抑制性；

四是以纳米技术为主要辅助对象，通过纳米技术改善环保型钻井液中天然高分子材料的性能，提高天然高分子材料的抗温稳定性和抗降解的性能；

五是以硅酸盐为主要的研究开发对象，在硅酸盐钻井液现有性能的基础上，改进硅酸盐材料。

四、结语

将天然高分子的材料以及多种环保方面的处理剂进行相关的完善和改进，同时，使用含有无机盐和有机盐的无污染技术、无毒技术，从根本上对环保方面钻井液的抗温和抑制性等问题进行快速有效地解决，进行高性能低成本的环保钻井运用和开发，该方式便可以成为可行的方式。

参考文献

[1]张琰；任丽荣.酯基钻井液物性及应用研究[J].石油大学学报（自然科学版）2010.0510-12.

[2]杨艳丽；李仲谨；王征帆；蒲春生.水基钻井液用改性玉米淀粉降滤失剂的合成[J].油田化学2009.03.1-2.

[3]马素德；郭焱；蒲春生；倪炳华；徐传骧.马铃薯变性淀粉用作钻井液降失水剂的研究[J].西安石油大学学报（自然科学版）2009.06.7-8.