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油气勘探开发有了“绿色守护”

2020-06-18     来源: 中国石化新闻网
石化新闻

    中国石化新闻网讯 近日,新疆塔河工区TK6132井正在正常钻进,与该工区前期施工的一些井不同,该井钻井液中使用的是由钻井工程技术研究院自主研发的新型环保型高效润滑剂。该润滑剂已在该工区近40口井应用,成功取代原油和原油乳化剂,满足了侧钻斜井、大斜度水平井等润滑减摩的工程需要。

    “我们要保证所研发的产品在具有同等甚至更好性能的基础上,兼具无毒、绿色环保、自然环境下易降解等特点。”中原石油工程公司钻井液工艺高级专家孙举说。

    初心不改:从末端处理到源头预防

    单海霞是石油工程技术研究院钻完井液技术中心环保团队的博士后,进入这个团队之初,她所负责的科研项目主要是针对钻井液废液、残渣等的末端处理。

    在环境敏感、生态脆弱区,地方政府严令禁止修建泥浆暂存池,为此,该团队研发出水基泥浆回收与废弃物随钻不落地“零排放”处理技术。

    “最初我们是通过生物降解手段,对钻井液废液、残渣等进行生物降解,但是随着国内勘探开发力度逐渐加大,钻井液的末端处理治标不治本的问题逐渐显现。”单海霞说。

    2015年起,该技术中心从源头着手,先后研制出以生物质合成基液及钻井液体系、生物质合成树脂降滤失剂、无荧光生物质润滑剂、石油烃降解菌、钻井废水处理用降解菌等为代表的9种新材料及新体系。截至2019年12月,他们的研究成果基本具备系列化、规模化生产,其中生物质润滑剂(ZYRH-1、ZYRH-2)在新疆、中原、内蒙古、西南等区块应用于80余口井,生物质乳化剂(SWRH、SWAE)在涪陵、威远等工区应用于20余口井,取得了一定的经济、社会和环境效益。

    变废为宝:生物质原料化身各类钻井助剂

    落叶松、花生壳、废木屑、毛发、植物淀粉……这些看似和钻井液毫无关系的东西,经过该环保团队技术人员妙手处理,都化身为钻井液所需的各类重要助剂。当然,和其他钻井液类助剂不同的是,新型助剂在拥有同等甚至更好功效的同时,还兼具绿色环保特点。

    钻井液在高温下的稳定性是保障深井/超深井钻井质量、成本和周期的关键。其中,抗高温降滤失剂是维持钻井液高温稳定性的核心处理剂。目前,磺化酚醛树脂(SMP)是主要的降滤失剂,并且具有优良的长期高温稳定性,一直是国内外应用最广泛且难以替代的产品。但是,SMP生物降解性差,不能满足环保要求比较高的地区的需求,生产过程中的残留酚、低聚酚有一定的毒性(国家危险化学品名录),尽管采取了很多手段和措施,依然难以将其完全去除。

    对此,为顺应绿色钻井液发展方向,该环保团队技术人员采用生物酶催化技术,从落叶松、花生壳、废木屑等木质生物质资源中提取天然(聚)多元酚,得到合成主原料,研发出一种结构与SMP相似、性能与SMP相当、又可生物降解的生物质合成降滤失剂 。

    此外,该团队还选择棕榈果、大豆等植物压榨毛油作为新型润滑剂的主要生产原料,研发出绿色环保的无荧光生物质润滑剂。

    使命在肩:高性能环保钻井液表现卓越

    在页岩油气藏开发中,油基钻井液是钻探各种复杂地层、完成高难度井施工的重要钻井液体系。但是,油基钻井液存在成本较高,使用后钻屑处理周期长、环保压力相对较大等问题。为了解决这个问题,该研发中心技术人员决定研发高性能水基钻井液。

    烷基糖苷,简称APG,由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成,是国际公认的首选绿色功能性表面活性剂。20世纪90年代国外曾将其应用于钻井液,但此类钻井液在高温下易发酵,对致密砂岩之外的泥岩及含泥岩地层起不到抑制作用。基于钻井液所用的APG处理剂的环保特点,该院自主研发出阳离子烷基糖苷、聚醚胺基烷基糖苷等是具有突出抑制作用的APD类特色产品,并在此基础上形成了烷基糖苷衍生物(APD)钻井液体系。

    该体系具有强抑制、强封堵、绿色环保等特点,能够有效解决大段泥岩、泥页岩地层井壁失稳难题,填补了中国石化在页岩油气藏水平井水基钻井液应用上的空白。2019年9月,中原油田在普光气田陆相地层部署实施的第一口水平井——普陆3井采用的就是该钻井液体系。

    与此同时,针对当前油基钻井液在当前页岩气井、水平井、海洋钻井等方面的广泛应用,为解决矿物油基钻井液带来的环保问题,该研发团队还开发出了一种新型环保型基液,并形成了环保型生物质合成基钻井液(BSDF)体系。

    “下一步,我们团队将致力于生物质单体材料研发、生物质天然材料改性手段、功能化合物分子结构设计与合成、生物质钻井液核心助剂与体系研发等工作。”孙举说。(中原石油报供稿)

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