油基泥漿對環(huán)境造成的影響

由于環(huán)境要求越來越嚴(yán)格，尤其海上鉆井作業(yè)排放物毒性限制更加嚴(yán)格，過去通常使用的以柴油為基礎(chǔ)油的油基泥漿體系不能滿足環(huán)境保護(hù)部門提出的毒性指標(biāo)要求，所以近年來發(fā)展了低毒和無毒油基鉆井液以滿足生態(tài)環(huán)境方面的要求。

油基泥漿的毒性主要來自基礎(chǔ)油-柴油，實(shí)際上是來自柴油中的芳香烴，所含芳香烴的量越多，毒性越大。芳香烴的含量一般用苯胺點(diǎn)來表示，苯胺點(diǎn)越低，則芳香烴的含量越高，毒性也越大。在環(huán)保要求更加嚴(yán)格的地方，使用合成油配制的油基泥漿，這是完全無毒的。比如M-I公司的NOVADRIL體系，曾在東方1－1－1井用作完井液，需要強(qiáng)調(diào)的是毒性越低，所需的費(fèi)用就越高。所以應(yīng)該使用哪種油基泥漿應(yīng)視實(shí)際情況綜合考慮。

油基泥漿主要用在：

1) 鉆復(fù)雜和麻煩的頁巖

2) 鉆高溫深井

3) 生產(chǎn)層的鉆進(jìn)和取芯

4) 鉆鹽層、硬石膏層、雜鹽層

5) 用作定向井的鉆井液

6) 用作小井眼的鉆井液

7) 鉆含 H2S和 CO2的地層

8) 用作射孔和完井液

9) 用作解卡的浸泡液

10) 用作封隔液

11) 用作修井液

12) 用作防腐蝕控制液

13) 用作套管封隔液

在乳狀液中存在的水越多，水滴聚集和合并的機(jī)會越大。假定水珠的大小相同，含水量小的體系更穩(wěn)定，如果水量相同，水珠越細(xì)，乳狀液越穩(wěn)定，大水珠比小水珠更易聚結(jié)，另外，水珠大小愈均勻，乳狀液也就越穩(wěn)定。為了使水在油中乳化，必須有足夠的化學(xué)乳化劑，以便在每個水珠周圍形成完整的一層膜。若加入的乳化劑不足，乳狀液將不會穩(wěn)定。為得到更細(xì)的大小均勻的水細(xì)珠，應(yīng)該以剪切的方式給體系施加外力，可以通過泥漿槍或離心泵的攪拌作用來實(shí)現(xiàn)，尤其在初配油基泥漿時，盡一切可能高度剪切泥漿是非常重要的。M－I泥漿公司還推薦一種剪切泵，使泥漿通過時受到很高的剪切作用。正常鉆進(jìn)后油基泥漿經(jīng)過鉆頭幾個循環(huán)周后就獲得足夠的剪切了。水珠大小對粘度和凝膠強(qiáng)度也有影響。 當(dāng)加入油時，由于水珠之間的隔離更大，乳狀液就變得更穩(wěn)定，反之，增加水時，由于水珠之間的距離變小將降低穩(wěn)定性。加入油和水將影響粘度，油會降低粘度而水增加粘度。為了控制粘度、凝膠強(qiáng)度和濾失量，需要調(diào)整適當(dāng)?shù)挠团c水的比例。

固體顆粒進(jìn)入油包水乳狀液中，可以有正負(fù)兩種不同的效應(yīng)，這取決于固相被潤滑的方式，如果由一種液相和固相形成的角小于90度，就說該固相優(yōu)先地被該液相潤濕，如果接觸角為0度，固相被液相完全潤濕。固相加在乳狀液中同時與兩種 液相接觸，是油潤濕還是水潤濕取決于該固相與這兩種液體的接觸角，此時兩個接觸角之和為180°，一種接觸角小于90°,則另一種的接觸角必然大于90°。也就是說該固相不可能同時被兩種液相潤濕。在油基泥漿中加入一定的表面活性劑，它們能改變固/液界面的接觸角(可潤濕性)，這些物質(zhì)將使固相變成被油優(yōu)先潤濕。當(dāng)使用過量時會被油完全潤濕。在油包水泥漿中，若里面的固相變成水潤濕，則固相將趨于聚結(jié)并從懸浮液中沉降下來，但如果固相過于油潤濕，由于懸浮性的降低，固相也可能沉淀為十分堅(jiān)硬的沉淀物，此時需加入較大量的膠凝劑（提切劑），故此加入潤濕劑保持固相適當(dāng)?shù)挠蜐櫇駹顟B(tài)是維持穩(wěn)定乳狀液的保證。

如同任何水基泥漿一樣，對于給定的密度，控制固相含量在最佳范圍是很重要的。當(dāng)固相被引入油基泥漿時，不管活性或是惰性，乳狀液的穩(wěn)定性將變?nèi)酰@是因?yàn)楣滔嘧兂捎蜐櫇駮r吸收部分的油，這樣保持水珠分開的有效的油就減少了。一般巖屑是親水性的，有促進(jìn)水包油乳狀液（而不是油包水）生成的趨勢，故巖屑對油包水乳狀液是有害的，避免巖屑水化而分散是很重要的。維持足夠量的乳化劑和可促進(jìn)固體油潤濕的其它處理劑，使其只有油接觸固相表面，將有效地減少固相的水化，另一種減少固相水化的成功方法是在水相中使用某些電解質(zhì)，這種方法叫活度控制。使用油基泥漿比水基泥漿在震動篩面上會獲得更大而堅(jiān)實(shí)的巖屑。同樣的道理，親水性的金屬表面由于被油潤濕，就明顯地減輕含大量電解質(zhì)的水相對金屬表面的腐蝕。

主要有兩大類：一種是油相鉆井液，是氧化瀝青、有機(jī)酸、堿、穩(wěn)定劑及高閃點(diǎn)柴油的混合物。通常只混3%～5%的水；另一種是油包水乳化鉆井液（反相鉆井液），有各種添加劑被用來使水乳化和穩(wěn)定，這種體系最高含水可達(dá)50%。

蓬萊19-3油田溢漏事故

據(jù)蓬萊19-3油田作業(yè)者康菲中國2011年8月11日對外發(fā)布稱，在海底發(fā)現(xiàn)新的油基泥漿，這使得油基泥漿溢出總量增加到400立方米（2500桶）。海面原油溢出量仍為114立方米（717桶）。是次事件中溢出的石油和油基泥漿總量為514立方米（3217桶），超出作業(yè)者原先預(yù)計(jì)的240立方米（1500桶）。

根據(jù)康菲中國報(bào)告，其應(yīng)急清理工作組已經(jīng)從蓬萊19-3C平臺海底回收了269立方米油基泥漿（1700桶），并從海面上回收大約70立方米（440桶）油水混合物。為達(dá)到海洋局提出的要求，公司將繼續(xù)督促及協(xié)助康菲中國在8月底之前完成封堵及清污工作，以盡量減少是次溢油事件對海洋環(huán)境造成的影響。 2100433B

為了克服鉆遇某些復(fù)雜地層(如巖鹽、石膏、泥頁巖）時碰到的困難；適應(yīng)鉆定向井、高溫井和完井、修井的需要，以及給油田開發(fā)和儲量計(jì)算提供可靠的各種地質(zhì)參數(shù)（如原始含油飽和度等）研究了油基泥漿，其發(fā)展經(jīng)歷了3個階段：①原油階段,水基泥漿會損害油層，而油則對地層中的粘土和水溶性物質(zhì)的影響較小。30年代初期，曾試用原油做鉆井液。但原油沒有切力,濾失量大,含有易揮發(fā)的餾分會引起火災(zāi)，以及所含游離水會濕潤粘土并進(jìn)入地層，因而影響了使用。②油基泥漿階段，在原油或柴油中加入乳化劑和其他處理劑，能懸浮鉆屑和加重劑，濾失量低，改善了油基泥漿的性能。③油包水泥漿階段，60年代，認(rèn)識到在油中的水珠乳化后其周圍的乳化膜具有半滲透膜的性質(zhì)。隨水相鹽度的改變而產(chǎn)生滲透壓力，利用活度平衡理論在油基泥漿中加入10～50%的高礦化度的水配制成油包水泥漿（或稱反向乳化泥漿）。這種泥漿能使泥、頁巖井壁穩(wěn)定，特別適用于復(fù)雜的泥、頁巖、石膏和巖鹽層及超深井。

完井液 即修井液在發(fā)展油基泥漿的過程中，注意了鉆進(jìn)油層及在油層井段進(jìn)行作業(yè)時所用的泥漿性能，逐漸發(fā)展成專用的“完井液”或“修井液”。有水基和油基兩類，其成分及配制方法與鉆井液基本相同，只是為了能盡量減少對油、氣層的污染，要求的性能指標(biāo)更高，例如盡量減少固相，最好是無固相，盡量減少濾失量，用可酸化的加重材料或液體加重材料等。

在鉆井工程中，泥漿通常與鉆井液是同意詞，主要應(yīng)用于對石油、天然氣的鉆井工程操作當(dāng)中。泥漿中通常是含有大量的懸浮物，膠狀物的水、油或是油水混合物。泥漿可分為水基泥漿、油基泥漿以及混合型泥漿。

隨著鉆探工作的發(fā)展，泥漿的使用和研究也不斷地發(fā)展，新的泥漿處理劑的出現(xiàn)與應(yīng)用，使泥漿的類型也不斷增加。目前對泥漿類型的劃分尚無統(tǒng)一的規(guī)定，一般習(xí)慣是根據(jù)分散介質(zhì)的不同來分類或根據(jù)分散相的分散程度等來分類。按分散介質(zhì)的不同，泥漿可分為水基泥漿和油基泥漿兩大基本類型，其具體分類如下：

泥漿水基泥漿

以水為分散介質(zhì)，由粘土、水及化學(xué)處理劑所組成。這類泥漿應(yīng)用最早，目前使用也最為廣泛。這類泥漿根據(jù)其組成成分的不同又可分為：

1．淡水泥漿

含鹽量<1%；含鈣<120ppm。這類泥漿的分散相分散度餃高，所以淡水泥漿又叫細(xì)分散泥漿，適用于一般松散破碎地層。

2．鹽水泥漿

含鹽量<1%，按含鹽量的高低又可分為：

(1)海水泥漿：含NaCl 3.5—4×10⁴mg/L；

(2)中鹽泥漿：含NaCl 4—5×10⁴mg/L；

(3)高鹽泥漿：含NaCl 8一10×10⁴mg/L；

(4)飽和鹽水泥漿：含NaCl 30一35×10⁴mg/L。

3．鈣處理泥漿：含Ca >120mg/L

按其含鈣量的高低又可分為：

(1)石灰泥漿：含Ca² 120—200mg/L；

(2)石膏泥漿：含Ca² 700—1000mg/L；

(3)氯化鈣泥漿：含Ca² 2000—4000mg/L；

(4)高氯化鈣泥漿：含Ca² 10⁴mg/L至飽和。

鹽水泥漿和鈣處理泥漿其分散相的分散度均較淡水泥漿低，一般稱為粗分散泥漿，這類泥漿運(yùn)用于水敏性溶脹和剝落地層。

4．非分散低固相泥漿

凡粘土含量(重量比)小于10%(體積比，含固相小于4%)的泥漿稱為低固相泥漿

5．混油乳化泥漿

在水基泥漿中加入一定量的乳化油配制而成，它的分散相是粘土和油滴，是屬水包油型乳化泥漿。在非分散低固相泥漿中加入一定量的乳化油配制成的非分散低固相乳化泥漿，是目前解決復(fù)雜地層小口徑金剛石鉆進(jìn)的有效措施之一。

泥漿油基泥漿

以油為分散介質(zhì)，水、粘土為分散相，加處理剎配制而成的泥漿稱為油基泥漿。按其組成的不同可分為：

(1)油包水型乳化泥漿，以柴油(或原油)、水、優(yōu)質(zhì)粘土及處理劑配制而成。

(2)油基泥漿、以柴油(或原油)和瀝青(或優(yōu)質(zhì)粘土)及有關(guān)處理劑配制而成。油基泥漿在地質(zhì)勘探中很少應(yīng)用，主要用于石油天然氣鉆井。