沐永青，王 波，孫致學(xué)

（1.中國(guó)石化華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇泰州225300；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266555）

在油井鉆探過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄鉆井液，其中成分組成復(fù)雜，含有大量泥土、沙、鹽等雜質(zhì)以及吸附在其上面的油組分。使用一般的處理方法會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且也浪費(fèi)資源。近年來(lái)各個(gè)油田都在研究適合于本油田的廢棄鉆井液調(diào)剖技術(shù)，由于廢棄鉆井液與地層具有良好的配伍性，因此向其中加入合適的處理劑后可應(yīng)用于當(dāng)?shù)赜吞锏恼{(diào)剖堵水處理工藝中。不但解決了廢棄鉆井液的處理問(wèn)題，而且降低了調(diào)剖成本，增加了驅(qū)油效果，有著良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1-5]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

石油醚、丙酮、聚丙烯酰胺類聚合物、羧甲基纖維素（CMC）、表面活性劑、水泥（42.5#）等。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

泥漿比重計(jì)、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、砂芯漏斗、Bettersize-2000激光粒度分布儀、數(shù)顯式壓力試驗(yàn)機(jī)、巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置（巖心夾持器，中間容器以及恒溫箱）等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

廢棄鉆井液組分含量的測(cè)定方法為：取一定量的廢棄鉆井液，用蒸餾法測(cè)定其含水率。用石油醚和丙酮洗滌殘余物后用砂芯漏斗過(guò)濾，直至殘余物中不含油為止，然后將殘余物烘干、稱重，計(jì)算出含油率和固相含量。

廢棄鉆井液的粒徑分布使用Bettersize-2000 激光粒度分布儀進(jìn)行測(cè)定。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定加入懸浮劑和分散劑后廢棄鉆井液體系中固相顆粒的沉降時(shí)間來(lái)優(yōu)選其最適宜的用量；同時(shí)向體系中加入固化劑水泥并養(yǎng)護(hù)后形成固體塊，使用數(shù)顯式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其抗壓強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢棄鉆井液性能分析

此廢棄鉆井液為水基鉆井液，顏色呈黑褐色，實(shí)驗(yàn)測(cè)得廢棄鉆井液的密度為1.12 g/cm3，黏度為63.75 mPa·s。

2.1.1 廢棄鉆井液組分分析

廢棄鉆井液中各組分含量測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 廢棄泥漿組分含量Table 1 Component content of waste mud %

2.1.2 廢棄鉆井液粒徑分布

從粒徑分析結(jié)果（圖1）可以看出，廢棄鉆井液的顆粒最頻粒徑為10.0 μm左右，中值粒徑D50為10.38 μm。粒徑分布在1 μm以下的占8.69%；粒徑分布在1～75 μm的占85.72%；粒徑分布在100～200 μm的占2.24%。

2.2 廢棄鉆井液調(diào)剖體系配方優(yōu)選

圖1 廢棄鉆井液粒徑分布Fig.1 Distribution of particle size of waste drilling fluid

廢棄鉆井液體系是采用化學(xué)處理的方法，加入適量的懸浮劑、分散劑及固化劑等，使體系中的固相顆粒分散更加均勻，沉降時(shí)間得到了延緩。當(dāng)泥漿到達(dá)地層后，由于其與巖石的吸附作用，其中的泥質(zhì)吸附膠質(zhì)和蠟質(zhì)等，并且在固化劑的作用下形成具有一定強(qiáng)度的聚集結(jié)構(gòu)，沉降在大孔道中，使大孔道變小，封堵高滲透層帶，改變注水的滲流方向，提高注入水的波及體積，提高油井采驅(qū)效果[6-11]。

2.2.1 懸浮劑優(yōu)選

從圖2可以看出，懸浮劑的加入對(duì)于廢棄鉆井液的固相顆粒具有很好的懸浮性能，能夠延緩水、油和固相顆粒的分層時(shí)間和沉降速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明懸浮劑的優(yōu)選種類為陰離子聚丙烯酰胺（APAM），優(yōu)選加量為0.1%，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

圖2 懸浮劑沉降時(shí)間優(yōu)選Fig.2 Optimization of settling time of suspending agent

2.2.2 分散劑優(yōu)選

從圖3可以看出，加入分散劑后可以使廢棄鉆井液變成均一穩(wěn)定的體系，能夠降低油水間界面張力，使油水形成乳化體系。使得顆粒分散均勻，粒徑變小，易于注入地層孔隙。分散劑優(yōu)選油酸鈉，最優(yōu)加量為0.3%。

圖3 分散劑沉降時(shí)間優(yōu)選Fig.3 Optimization of settling time of dispersant

2.2.3 固化劑優(yōu)選

從圖4可以看出，體系的抗壓強(qiáng)度隨固化劑的增加而增大。當(dāng)固化劑的加入量為5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到了1.32 MPa，已能夠達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)需要的封堵能力要求。

圖4 固化劑水泥加量?jī)?yōu)選Fig.4 Optimization of ccement dosage of curing agent

2.3 廢棄鉆井液調(diào)剖體系封堵性能評(píng)價(jià)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)選用人造巖心對(duì)封堵性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，向不同的巖心內(nèi)注入不同量的未處理和添加處理劑后的廢棄鉆井液，分別測(cè)定其封堵前后的滲透率，計(jì)算封堵率[12-14]（表2）。人造巖心尺寸為：D×L=30 mm×300 mm，實(shí)驗(yàn)溫度為70oC。

表2 巖心封堵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Core plugging test data

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析，廢棄鉆井液加入處理劑后制備的調(diào)剖體系具有優(yōu)良的封堵性能（圖5）。廢棄鉆井液未經(jīng)過(guò)處理時(shí)注入0.5 PV后的封堵率僅為45.32%，注入2.0 PV 后封堵率為69.74%；而向廢棄鉆井液中加入處理劑后注入0.5 PV 的封堵率為87.24%，注入2.0 PV后的封堵率達(dá)到了97.68%。表明處理劑的加入能夠很好地改善廢棄鉆井液體系的懸浮分散性和固結(jié)性能，此體系能夠用于地層的調(diào)剖堵水處理。

圖5 巖心封堵實(shí)驗(yàn)Fig.5 Core plugging test

3 結(jié)論

1）通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析了油田廢棄鉆井液的組分及其粒徑分布，并優(yōu)選了廢棄鉆井液調(diào)剖體系的配方，采用人造巖心對(duì)優(yōu)選的調(diào)剖體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所優(yōu)選的配方具有良好的封堵性能，同時(shí)滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工的工藝要求，在礦場(chǎng)應(yīng)用具有實(shí)踐和指導(dǎo)意義。

2）此廢棄鉆井液調(diào)剖體系的研制不僅解決了油田現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于廢棄鉆井液的處理問(wèn)題，減少了對(duì)環(huán)境的污染；而且也改善了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)剖堵水技術(shù)，降低了調(diào)剖劑的成本，使得資源得到了很好的回收再利用，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的地層調(diào)剖及油田開(kāi)采具有指導(dǎo)作用。