馬文英

中國石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院(河南濮陽457001)

中國石化瀝青類處理劑標(biāo)準(zhǔn)探析

馬文英

中國石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院(河南濮陽457001)

瀝青類鉆井液用處理劑是傳統(tǒng)的防塌劑，對(duì)鉆井過程中的井壁穩(wěn)定起著重要作用，雖然種類較多，但在鉆井液中的作用機(jī)理大同小異。針對(duì)目前中石化范圍內(nèi)瀝青類處理劑的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存在重復(fù)、交叉，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)繁多且比較亂的情況，分析了瀝青類標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)缺點(diǎn)、存在問題，并提出了認(rèn)識(shí)和建議。

鉆井液;瀝青;標(biāo)準(zhǔn);技術(shù)指標(biāo)

1 標(biāo)準(zhǔn)概況

瀝青類產(chǎn)品是目前現(xiàn)場主要的抑制防塌劑之一，應(yīng)用范圍較廣，在深井、大斜度定向井、水平井、特殊工藝井等均有應(yīng)用，且適用于聚磺、飽和鹽水、聚磺鉀鹽等不同的鉆井液體系，是目前鉆井過程中用量較大的化學(xué)劑，中國石化年用量達(dá)4 715余t，各油田用量見表1(中國石化2013年8月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。

表1 中國石化瀝青類處理劑應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

瀝青是原油精煉后的殘留物，將瀝青進(jìn)行加工處理后，可制成鉆井液用的瀝青類抑制防塌劑，產(chǎn)品主要有氧化瀝青、高低軟化點(diǎn)瀝青、磺化瀝青、改性瀝青、乳化瀝青等。其中氧化瀝青主要用于油基鉆井液中，目前沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);高低軟化點(diǎn)瀝青用量很少，也沒有標(biāo)準(zhǔn)。以下主要對(duì)另外3類瀝青類產(chǎn)品現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。此外，還有1類是評(píng)價(jià)方法類標(biāo)準(zhǔn)。

目前瀝青類處理劑的標(biāo)準(zhǔn)共有19項(xiàng)(表2)，其中2項(xiàng)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［1-2］，3項(xiàng)中國石化一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［3-5］，其他為各油田標(biāo)準(zhǔn)或供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)(其中西南分公司供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)就有9項(xiàng))。上述標(biāo)準(zhǔn)中7項(xiàng)為技術(shù)條件或技術(shù)要求或驗(yàn)收條件標(biāo)準(zhǔn)，1項(xiàng)評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)，其余為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，磺化瀝青標(biāo)準(zhǔn)有7項(xiàng)，改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，陽離子乳化瀝青標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 磺化瀝青標(biāo)準(zhǔn)

7項(xiàng)磺化瀝青標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定基本相同，有磺酸鈉基含量、水溶物含量、油溶物含量、高溫高壓濾失量、表觀黏度降低率、動(dòng)切力降低率等，指標(biāo)項(xiàng)目的設(shè)置與Q/SH 1025 0511-2007《鉆井液用瀝青類通用技術(shù)條件》中磺化瀝青的基本一致。

表2 瀝青類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分類統(tǒng)計(jì)

表3對(duì)7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同程度存在一些問題:

有的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)要求或嚴(yán)格或放寬，主要表現(xiàn)在烘失量和高溫高壓濾失量指標(biāo)。

有的對(duì)實(shí)驗(yàn)用基漿沒有要求，只規(guī)定了加樣后的指標(biāo)，而且對(duì)于實(shí)驗(yàn)方法的描述均是重復(fù)的。

西南分公司的3個(gè)供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)方法完全相同，僅規(guī)范性引用文件略有差異，也存在基漿性能沒有規(guī)定的問題，由于該類標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)均不高于中國石化一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該類供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)存在意義不大。

海天使剛從卵中孵出來時(shí)，身體還帶有硬殼，不過大約三天后，它們就會(huì)將殼丟棄，變成無殼貝類。海天使有著神乎其神的游泳能力，雖然身長不過1～3厘米，最長也不超過7厘米，但靠著間歇性地?cái)[動(dòng)雙翼，它居然能在500米的海水中上下移動(dòng)。上升的時(shí)候，它總能保持如天使般優(yōu)雅的姿態(tài)，就算受到亂流擾動(dòng)而東倒西歪，體內(nèi)的平衡石也能立刻發(fā)出恢復(fù)平衡的訊號(hào)，使它擺動(dòng)尾端，直到重新恢復(fù)頭上尾下的姿態(tài)。只有在捕捉獵物時(shí)，它才會(huì)來個(gè)倒栽蔥，俯沖向下攻擊目標(biāo)。

2.2 改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)

4項(xiàng)改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)產(chǎn)品的理化性能和鉆井液性能進(jìn)行了規(guī)定，理化性能指標(biāo)主要有外觀、細(xì)度、烘失量、pH值等，SY/T 5665-1995《鉆井液用頁巖抑制劑改性瀝青FT341、FT342》要求的是磺酸根含量，其他標(biāo)準(zhǔn)有的要求的是水溶物和油溶物含量;鉆井液性能主要是高溫高壓濾失量，對(duì)于黏度作為次要要求。

表4對(duì)4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析對(duì)比，存在的主要問題如下:

SY/T 5665-1995《鉆井液用頁巖抑制劑改性瀝青FT341、FT342》檢測指標(biāo)太少，無法控制產(chǎn)品質(zhì)量。

4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中存在的最主要問題表現(xiàn)在高溫高壓濾失量指標(biāo)，有的對(duì)實(shí)驗(yàn)用基漿沒有要求，只規(guī)定了加樣后的指標(biāo)，有的對(duì)加樣前后的濾失量要求沒有太大區(qū)別。

西南分公司的1個(gè)供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)中沒有關(guān)鍵性理化指標(biāo)，同時(shí)存在基漿性能沒有規(guī)定的問題，技術(shù)指標(biāo)均不高于中石化一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建議該油田可直接采用中石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該類供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)存在意義不大。

5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中有4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是膏(膠)狀乳化瀝青，僅1項(xiàng)產(chǎn)品為粉狀;1項(xiàng)勝利油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，4項(xiàng)西南分公司供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)。

表3 磺化瀝青標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表4 改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表5對(duì)5項(xiàng)陽離子瀝青標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析，4項(xiàng)膏(膠)狀乳化瀝青標(biāo)準(zhǔn)對(duì)陽離子乳化瀝青的鉆井液性能均要求不夠，都是采用抑制性實(shí)驗(yàn)，沒有規(guī)定最重要的高溫高壓濾失量指標(biāo)，并且有的對(duì)鉆井液基漿的性能沒有規(guī)定，造成加樣后的指標(biāo)沒有可比性。

由于在Q/SHCG 3-2011《鉆井液用瀝青類處理劑技術(shù)要求》中沒有對(duì)對(duì)陽離子瀝青進(jìn)行技術(shù)要求，建議對(duì)其進(jìn)行修訂，增加該部分內(nèi)容修改不準(zhǔn)確之處，各油田統(tǒng)一執(zhí)行，不再使用油田標(biāo)準(zhǔn)和供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)。

表5 陽離子瀝青標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

2.4 評(píng)價(jià)方法及技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)

SY/T 5794-2010《鉆井液用瀝青類評(píng)價(jià)方法》適用于所有瀝青類產(chǎn)品，規(guī)定了對(duì)瀝青類產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法?；撬徕c基含量、水溶物含量、油溶物含量、高溫高壓濾失量及技術(shù)指標(biāo)方法基本適用;抑制性中有表觀黏度降低率、動(dòng)切力降低率、巖心膨脹量相對(duì)降低率等方法，由于瀝青的作用主要表現(xiàn)在封堵性上，其抑制黏土造漿、膨脹的作用十分有限，這些評(píng)價(jià)方法還存在值得商榷的地方，有待研究更加科學(xué)合理的產(chǎn)品質(zhì)量檢測評(píng)價(jià)方法。該標(biāo)準(zhǔn)中“硫酸根含量”的說法不科學(xué)，應(yīng)為“磺酸根含量”。

Q/SHCG 3-2011《鉆井液用瀝青類處理劑技術(shù)要求》適用于磺化瀝青和陽離子乳化瀝青產(chǎn)品的評(píng)價(jià)，不適用于陽離子粉狀瀝青和改性瀝青產(chǎn)品。規(guī)定了產(chǎn)品的外觀、烘失量、水溶物含量、油溶物含量、磺酸鈉基含量、分散性、膠體穩(wěn)定性、蒸發(fā)殘余物含量及高溫高壓濾失量，指出“乳化瀝青如果產(chǎn)品有軟化點(diǎn)標(biāo)稱的，測試溫度按其標(biāo)稱軟化點(diǎn)高出10℃進(jìn)行”，乳化瀝青由于瀝青已經(jīng)全部變成了親水性成分，具有良好的水分散性，不存在軟化點(diǎn)，所以該表述存在概念失誤。指標(biāo)中的分散性和膠體穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法不精確，主觀性較強(qiáng);同時(shí)高溫高壓濾失量沒有基漿數(shù)據(jù)。

Q/SH 1025 0511-2007《鉆井液用瀝青類通用技術(shù)條件》中規(guī)定了磺化瀝青，中、低軟化點(diǎn)瀝青和陽離子型瀝青的檢測技術(shù)指標(biāo)，其中有標(biāo)志瀝青含量及磺化度的指標(biāo)，但對(duì)于陽離子型瀝青進(jìn)行陽離子度的檢測值得商榷，陽離子瀝青生產(chǎn)過程中使用的乳化劑為陽離子型，但瀝青本身并沒有接枝上陽離子基團(tuán)，所以進(jìn)行陽離子度的測定沒有意義，另外表觀黏度、動(dòng)切力和巖心線性膨脹降低率指標(biāo)也不太合適。烘失量定為15%，對(duì)于粉末狀產(chǎn)品要求過低，且該指標(biāo)低于Q/SHCG 3-2011《鉆井液用瀝青類處理劑技術(shù)要求》中規(guī)定的烘失量10%的要求。

3 結(jié)束語

1)改性瀝青和陽離子瀝青雖然是傳統(tǒng)的瀝青類產(chǎn)品，但其命名不科學(xué)，嚴(yán)格來講，磺化瀝青、乳化瀝青等都是改性瀝青，即對(duì)原始瀝青進(jìn)行磺化等處理改性而得;陽離子瀝青是通過添加陽離子型表面活性劑對(duì)瀝青分散進(jìn)行，而不是在瀝青分子上接枝了陽離子基團(tuán)，所以，今后應(yīng)根據(jù)處理工藝準(zhǔn)確命名，從而使處理劑的檢測和使用更加科學(xué)規(guī)范。

2)評(píng)價(jià)方法及技術(shù)要求類標(biāo)準(zhǔn)涵蓋面比較全，方法較為適用，建議修訂時(shí)僅對(duì)個(gè)別不規(guī)范的描述予以糾正即可。

3)由于瀝青類產(chǎn)品種類較多，標(biāo)準(zhǔn)也多且比較亂，多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存在重復(fù)、交叉現(xiàn)象。建議整合瀝青標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行規(guī)范、統(tǒng)一，對(duì)Q/SHCG 3-2011《鉆井液用瀝青類處理劑技術(shù)要求》進(jìn)行修訂，將各油田二級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中合理的內(nèi)容進(jìn)行整合，全部納入該標(biāo)準(zhǔn)中，包括所有的瀝青類處理劑，提升為一項(xiàng)綜合性標(biāo)準(zhǔn)，所有瀝青類產(chǎn)品不再使用油田或供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)油田二級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)低于中石化一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，以利于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格控制。

4)提出標(biāo)準(zhǔn)修訂的具體建議。目前標(biāo)準(zhǔn)中的油溶物含量指標(biāo)普遍偏低，應(yīng)提高該項(xiàng)指標(biāo);將油田磺化瀝青標(biāo)準(zhǔn)中較高技術(shù)指標(biāo)和增加的有用指標(biāo)如起泡率、磺酸鈉基含量等內(nèi)容增加進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)中;修訂乳化瀝青的分散性和膠體穩(wěn)定性指標(biāo);對(duì)改性瀝青根據(jù)生產(chǎn)工藝準(zhǔn)確分類命名，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5)瀝青類處理劑標(biāo)準(zhǔn)整合、技術(shù)指標(biāo)規(guī)范后，可進(jìn)一步規(guī)范瀝青類產(chǎn)品的采購和檢測、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而在現(xiàn)場施工中有效降低井壁失穩(wěn)等復(fù)雜情況的發(fā)生，保證鉆井安全、順利進(jìn)行。

致謝:

資料調(diào)研時(shí)得到中石化總部和石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司有關(guān)部門的大力支持和幫助，得到了各油田企業(yè)的積極協(xié)助和配合，論文撰寫過程中得到李燕教授的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝!

［1］SY/T 5665-1995鉆井液用頁巖抑制劑改性瀝青FT341、FT342［S］.

［2］SY/T 5794-2010鉆井液用瀝青類評(píng)價(jià)方法［S］.

［3］Q/SH 0043-2007鉆井液用磺化瀝青技術(shù)要求［S.］

［4］Q/SH 0044-2007鉆井液用改性瀝青FT-342技術(shù)要求［S］.

［5］Q/SHCG 3-2011鉆井液用瀝青類處理劑技術(shù)要求［S］.

Asphalt treatment agents are generally used as anti-sloughing agent of drilling fluid，and they play important role in the stability of well wall in drilling process.There are many kinds of asphalt treatment agents，but their action mechanisms in drilling process are similar.At present，there are several standards of Sinopec for asphalt treatment agents，and there are repeated content in them.For this reason，the advantages and shortcomings of the technical indictors on the standards are analyzed，some understandings are achieved and some suggestions are proposed.

drilling fluid;asphalt;standard;technical indictor

萍

2014-06-2

馬文英(1969-)，女，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事鉆井液技術(shù)研究工作。