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高性能钻井液用有机膨润土工业应用

日前,由南京化学工业有限公司研究院(下称南化院)承担的中石化集团公司项目―“高性能钻井液用有机膨润土工业应用”通过了中石化集团科技部评议,其各项性能达到国际先进水平,为我国非常规油气的勘探开发再添重要技术支撑。

 

含有页岩气等非常规油气的岩层为有机质泥页岩,容易水化膨胀,井壁失稳,钻井时会形成坍塌,由于钻井的水平井段长,所在地层微裂缝多,对钻井液携岩、造壁、防漏功能要求更高。集团公司高度重视非常规油气开发工作,2009年在南京召开专题协调会,整合上下游科技优势,加快非常规油气钻井液体系研发工作。 

 

“膨润土是钻井液体系的重要组成部分,是最基本的添加剂,相当于我们煮八宝粥要用的米,没有它只能做出八宝汤。”该项目组组长、南化院高级工程师田先国说。钻井液应具有良好的流变性和降滤失性,才能把岩屑带出地面,同时完成造壁、堵漏等功能,并要与不同地层的压力均衡,保障钻井安全。有机膨润土是油基钻井液中最基本的亲油胶体,是不可缺少的添加剂,在油基钻井液中既可提高钻井液的黏度和切力,又能降低油基钻井液的滤失量。 

 

南化院研发的NHY-1型高性能钻井液用有机膨润土,表观黏度、动切力、滤失量等关键指标与国外同类先进产品相当。2015至2016年,他们与中原油田合作在重庆焦石坝区块完成了35口井的有机膨润土工业应用试验, 使钻井液体系获得了良好的流变性、降滤失性和携砂能力,高性能有机膨润土与其他钻井液处理剂有良好的配伍性,满足了页岩油气等非常规能源开发的需求。

 

 

 

“第一次去油田进行技术交流时,我感觉在听天书。”有数十年催化剂研发积累的田先国,2010年开始从事这项和过去“八竿子打不着”的专业。“我国油气资源对外依存度很大,非常规油气开发事关国家能源安全,责任十分重大。科研开发的思路和方法是相通的,在陌生的领域我们也要排除万难做好工作。” 他带领课题组“两条腿走路”,一方面找来大量的文献资料和书籍刻苦学习,一方面加强和油田钻井研究院所的交流,跑遍了中石化胜利油田、中石化中原油田、中石化江汉油田、中石化西南石油局等上游企业,深入开展现有材料优劣性能研究。

 

膨润土为无机非金属矿物质。早年做过硫酸钒催化剂研发、跑遍了全国硅藻土矿的田先国,很快完成了膨润土全国矿区调查。两年多时间,他们完成了100多种膨润土矿物化性能分析,筛选出适合于提纯加工、改性处理的矿藏,研制出性能优良的有机膨润土样品,并完成了实验室放大和工业试生产。2015至2016年,南化院与企业合作,完成了50吨NHY-1型有机膨润土的生产。

 

随着中石化集团公司非常规油气资源的绿色勘探技术的不断升级,油基钻井液正在向无害化发展。田先国表示,他们还将继续努力,开发更多的钻井添加剂,实现陆地、海洋复杂地层深井钻井安全、绿色,为中石化在非常规油气资源的勘探开发中做出应有的贡献。 

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