董宏偉，高 潔，劉 偉

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710016；2.川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，陜西西安 710016）

隨著我國石油工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在鉆井技術(shù)中，對鉆井液的使用提出了更高的挑戰(zhàn)，尤其是鉆井液的環(huán)保問題，受到國家環(huán)保法律政策的規(guī)范和限制。因此，立足當(dāng)前環(huán)保鉆井液技術(shù)的發(fā)展，探索新型的環(huán)保鉆井液技術(shù)[1-5]，對于鉆井技術(shù)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。

鉆井液被譽為鉆井的“血液”，當(dāng)完成鉆井工程使命后，不能回收利用部分的處理是解決鉆井液環(huán)保性的難點[6-9]，特別是鉆井液使用的提黏劑如聚陰離子纖維素PAC-HV、羧甲基纖維素鈉CMC、黃原膠XCD、瓜爾膠、丙烯酸類聚合物等產(chǎn)品，使鉆井液COD值、BOD5值普遍偏高，使排放物的指標(biāo)更難達(dá)到國家要求的排放指標(biāo)[10-13]，目前的處理辦法，極易造成二次污染，也是國家嚴(yán)令預(yù)防的，因而低COD值、BOD5值、毒性小，有利于后期處理的鉆井液提黏劑是目前解決環(huán)保鉆井液的關(guān)鍵。本文通過合成的無機提黏劑G339，其COD值、BOD5值較常規(guī)提黏劑大大降低，解決了常規(guī)提黏劑的COD值、BOD5值普遍偏高的問題，提高了鉆井液的環(huán)保性能。

1 無機提黏劑G339的合成

1.1 合成條件

無機提黏劑的合成是液相共沉淀法，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度為常溫。

1.2 無機提黏劑G339合成步驟

（1）三口燒瓶中加入一定量的水，根據(jù)摩爾配比（1：1～1：3），稱量一定量的無機鹽AlCl3、無機鹽MgCl2和改性劑（十二烷基硫酸鈉/十二烷基苯磺酸鈉/十二烷基單磷酸鉀），攪拌條件下分別加入三口燒瓶中，充分?jǐn)嚢瑁?/p>

（2）待三者完全溶解后，攪拌條件下加入共沉淀劑5:1（V/V）稀釋的氨水，調(diào)pH值；

（3）待調(diào)pH值達(dá)到9.5時，停止加入氨水，反應(yīng)期間，每加入一次氨水，測定一次乳液pH數(shù)值，并作記錄；

（4）陳化0.5 h～1 h；

（5）抽真空過濾，并且洗滌反應(yīng)生成的鹽，形成濾餅；

（6）將濾餅密閉于玻璃瓶中，70 ℃～80 ℃恒溫（膠溶步驟）24 h，得溶膠產(chǎn)品。同時取少量樣品，以作備用。

2 無機提黏劑G339評價

2.1 無機提黏劑G339提黏效果評價

基漿配方：3 %土漿+0.1 %NaOH；實驗漿：基漿+1.5 %的樣品；SBS：十二烷基硫酸鈉；SDBS：十二烷基苯磺酸鈉；PK：十二烷基單磷酸鉀（見表1）。

由表1可知，改性后的無機提黏劑G339提黏效果均比正電膠較好；PK插層改性共沉淀樣品的提黏效果最好，表觀黏度提高率達(dá)到300.00 %，動切力提高率達(dá)到350.00 %。

2.2 無機提黏劑G339環(huán)保指標(biāo)評價

環(huán)保性評價參考標(biāo)準(zhǔn)：《水溶性油田化學(xué)劑環(huán)境保護技術(shù)評價方法》，標(biāo)準(zhǔn)號：SY/T6788-2010和《水溶性油田化學(xué)劑環(huán)境保護技術(shù)要求》，標(biāo)準(zhǔn)號：SY/T6787-2010，評價結(jié)果（見表2、表3）。

由表2、表3可以看出，無機提黏劑G339與常規(guī)的提黏降失水劑相比，COD值、BOD5值和TOC值明顯降低，BOD5/CODcr≥0.05，易降解，生物毒性為無毒，電導(dǎo)率、重金屬離子符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996，屬于環(huán)保型鉆井液處理劑。

表1 無機提黏劑G339流變性能指標(biāo)Tab.1 Rheological properties of inorganic adhesive cutting agent G339

表2 無機提黏劑G339與常用提黏降失水劑環(huán)保指標(biāo)對比Tab.2 Comparison of environmental protection indexes between G339 and common tackifier

表3 無機提黏劑G339與常用提黏降失水劑環(huán)保指標(biāo)對比Tab.3 Comparison of environmental protection indexes between G339 and common tackifier

圖1 不同改性無機提黏劑G339掃描電鏡照片（掃描倍數(shù)為1 000倍）Fig.1 Stereoscan photograph of different modified inorganic adhesives G339

3 無機提黏劑G339產(chǎn)品表征

從圖1可以看出，不同乳化改性劑乳化造粒效果不同，SBS改性共沉淀產(chǎn)物粒徑小但不均勻，PK改性共沉淀產(chǎn)物粒徑尺寸合理，層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，且樣品顆粒粒徑分布均勻，PK改性共沉淀產(chǎn)物同時具有插層效果可提高提黏切率，故選擇PK為無機提黏劑G339插層改性劑。

4 結(jié)論

（1）無機提黏劑G339在膨潤土基漿中提黏效果評價表明，表觀黏度提高率達(dá)到300.00 %，動切力提高率達(dá)到350.00 %。

（2）無機提黏劑G339與常規(guī)的提黏降失水劑相比，COD值、BOD5值 和TOC值 明 顯 降 低，BOD5/CODcr≥0.05，易降解，生物毒性為無毒，電導(dǎo)率、重金屬離子符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996，屬于環(huán)保型鉆井液處理劑。

（3）無機提黏劑G339掃描電鏡結(jié)果表明，PK改性共沉淀產(chǎn)物粒徑尺寸合理，層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，且樣品顆粒粒徑分布均勻，同時具有插層效果可提高提黏切率。