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[摘要]钻遇沥青层历来为国内外石油开采中的棘手难题。伊朗雅达区块是中石化国际石油勘探公司与伊朗PEDEC共同联合开发的，由胜利泥浆公司承担了一部分泥浆技术服务。在雅达的前期施工中，各井都在KAZHDUMI地层遭遇不同程度的沥青污染，给钻井施工带来很大的困难。本文利用二甲基硅油作为一种防粘附剂，并与其它几种表面活性剂进行有效复配，使沥青能够不粘附金属的同时，能够被有效包被，使其能够被固控设备分离。
[关键词]沥青；硅油；聚结；包被；粘附
中图分类号：TU535 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0047-01
1、泥浆受沥青侵入的机理分析
泥浆受沥青侵入的机理和原理与其它地下流体侵入泥浆是一样的，都是因为压力失衡所引起的。当泥浆的液柱压力小于地层的孔隙压力及渗透压力时，地下流体就在压差的作用下侵入到井内泥浆中，并随着泥浆的循环到达地面，或者在泥浆静止的情况下，浸入泥浆的流体在应力作用下自由上升到达地面（浸入泥浆的流体比重一般都远远低于泥浆比重），而且随着浸入量的增加或上升至地面距离的减少，泥浆对浸入到井内流体的压力越来越小，而流体的上升速度却会随着上升高度的增加和泥浆液柱压力的减少而成倍增加，这种现象如果处理不当或者处理不及时，就会引起井涌、井喷等井下事故的发生，甚至产生更为严重的后果。沥青除具有一般流体浸入对泥浆及井下安全的影响外，还具有其它流体所没有的破坏性。一是沥青侵入到泥浆中后，当泥浆到达地面后，一般无法通过固控设备和其它方法从泥浆中除掉和分离出去，其浸入到泥浆中的浓度会随着泥浆的循环越来越高，最后使泥浆彻底失去流动性；二是沥青受温度影响性能变化较大，当沥青在井下时，井下温度高于地面温度，沥青流动性能好，易于从底层浸入到泥浆中，而沥青随泥浆到达地面后，泥浆温度下降，沥青就会随着温度的下降而流动性变差，甚至形成胶质状物质，失去流动性，极大的破坏泥浆的流动，使泥浆无法过筛，引起跑浆以及其它更严重的后果；三是沥青浸入到泥浆中后，引起泥浆密度下降、粘切迅速增长，并引起泥浆可泵性差、泵压升高，而且有可能引起地面循环系统堵塞，甚至无法使用；四是沥青浸入泥浆后，难以使用物理和化学方法除掉和分离出去，造成泥浆消耗量猛增，处理剂用量成倍增加而造成泥浆成本的增加，给钻井生产造成巨大的经济损失。总之，沥青浸入对泥浆的破坏性是巨大的，处理难度也是相当大的。
2、现有处理沥青侵入的技术措施分析
据资料调研，在伊朗雅达区块多次钻遇沥青层，对于少量和轻微沥青侵入，通过加5%-15%的柴油、0.2%-0.4%的乳化剂、并根据泥浆流变性补充一定量钻井水来维护泥浆性能，可以起到一定的效果，并在短时间内保持泥浆性能的稳定，可以起到一定的效果，以达到满足钻井生产的需要。但是像F13井，是属于较为严重的高压沥青侵入，除了以上措施，还要必须通过桥堵结合化学堵漏封堵，但是处理效果还是不理想。
我们认为对于这种严重的高压沥青侵入情况，需要一种钻井液或添加剂用于防止沥青粘到金属表面，使钻井液最大限度地减少沥青对金属表面的粘附，使沥青不再发生聚结、分散等作用，是及其必要的，这将会大力促进中石化在伊朗雅达区块的钻采速度。
3、硅油类表面活性剂处理沥青主要研究内容
理想情况下，所需要的是一个钻井液或添加剂用于防止沥青粘到金属表面，这将解决与SAGD井钻井有关的许多问题。最好，钻井液将易于混合，对钻井液性能无不利影响或只有很少的不利影响。此外，在同行业中有极大的兴趣，提供一个流体，不仅可以防止粘附，而且最好使用传统的固控设备能够从钻井液中去除沥青。通过大量资料调研，我们应该采用一种防沥青粘附剂，改变沥青表面性质，加入水基钻井液中以最大限度地减少对沥青对金属表面的粘附，使沥青不再发生聚结、分散，由环形空间返出后能够通过振动筛清除，不再对钻井液产生二次污染。含硅化合物有较高的表面活性剂具有较高的表面活性，因为它们既不溶于水也不溶于油，因此游移在原油水和固体的界面，同时影响表面张力和界面张力。因此，硅基添加剂象一个不粘涂层，使得沥青遇到金属表面而不粘附于其上。此外，有机硅为基础的添加剂防止沥青大量分散在钻井液，使其容易用常规的固控设备分离。
二甲基硅油，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，疏水性能好，并具有很高的抗剪能力。初步选用二甲基硅油作为防粘附剂及包裹沥青的有效成分。同时用十二烷基苯磺酸钠及BAA系列表面活性剂与其配伍。使沥青老化后颗粒较硬，使其能够更好的利用固控设备分离。
4、实验过程
4.1 二甲基硅油的选择
对比实验发现，加入100运动粘度硅油的样品产生大量气泡，而加入500运动粘度的样品泡沫微量，说明硅油类表面活性剂能够有效抑制十二烷基苯磺酸钠泡沫的生成。所以以下实验我们均选用500运动粘度二甲基硅油进行实验。老化后发现，无粘壁和粘罐底现象，但是沥青粉末较软，几乎无法测定筛余量。适当减少了十二烷基苯磺酸钠的量，但是很明显，老化以后有粘壁和粘罐现象出现。以上配伍实验中，老化后的沥青颗粒已经被均匀的分散于钻井液中，几乎没有可以肉眼可见的沥青颗粒，很明显这样处理过的沥青是无法通过固控设备分离的。
4.2 BAA的选择
在十二烷基苯磺酸钠的量不变的前提下，改变BAA-1的量，变化不大，因此，下面要选用BAA-2来进行配伍实验。
4.3 BAA-2的定量实验
在BAA-2表面活性剂的配伍实验中，老化后均无粘壁现象，颗粒较硬，筛余量差不多，因此对于此用量的十二烷基苯磺酸钠我们将BAA-2的量控制在0.5%就可以了。同样的方法做了BAA-3，BAA-4的配伍对比实验，我们发现，加入BAA-2的筛余量最大，约为53%，BAA-3为43%，BAA-4为37%。
5、认识与建议
通過对作为粘附剂的二甲基硅油和BAA系列的表面活性剂的复配，二甲基硅油对颗粒状沥青有较好的包被效果，并且老化后颗粒较硬，能更好的利用固控设备使其分离。由此可见，硅油类表面活性剂的确有一定的防粘附及包裹作用。但是后期对伊朗地层返出沥青进行实验，效果并不明显。建议寻求多种硅油类表面活性剂进行对比复配实验。
[关键词]沥青；硅油；聚结；包被；粘附
中图分类号：TU535 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0047-01
1、泥浆受沥青侵入的机理分析
泥浆受沥青侵入的机理和原理与其它地下流体侵入泥浆是一样的，都是因为压力失衡所引起的。当泥浆的液柱压力小于地层的孔隙压力及渗透压力时，地下流体就在压差的作用下侵入到井内泥浆中，并随着泥浆的循环到达地面，或者在泥浆静止的情况下，浸入泥浆的流体在应力作用下自由上升到达地面（浸入泥浆的流体比重一般都远远低于泥浆比重），而且随着浸入量的增加或上升至地面距离的减少，泥浆对浸入到井内流体的压力越来越小，而流体的上升速度却会随着上升高度的增加和泥浆液柱压力的减少而成倍增加，这种现象如果处理不当或者处理不及时，就会引起井涌、井喷等井下事故的发生，甚至产生更为严重的后果。沥青除具有一般流体浸入对泥浆及井下安全的影响外，还具有其它流体所没有的破坏性。一是沥青侵入到泥浆中后，当泥浆到达地面后，一般无法通过固控设备和其它方法从泥浆中除掉和分离出去，其浸入到泥浆中的浓度会随着泥浆的循环越来越高，最后使泥浆彻底失去流动性；二是沥青受温度影响性能变化较大，当沥青在井下时，井下温度高于地面温度，沥青流动性能好，易于从底层浸入到泥浆中，而沥青随泥浆到达地面后，泥浆温度下降，沥青就会随着温度的下降而流动性变差，甚至形成胶质状物质，失去流动性，极大的破坏泥浆的流动，使泥浆无法过筛，引起跑浆以及其它更严重的后果；三是沥青浸入到泥浆中后，引起泥浆密度下降、粘切迅速增长，并引起泥浆可泵性差、泵压升高，而且有可能引起地面循环系统堵塞，甚至无法使用；四是沥青浸入泥浆后，难以使用物理和化学方法除掉和分离出去，造成泥浆消耗量猛增，处理剂用量成倍增加而造成泥浆成本的增加，给钻井生产造成巨大的经济损失。总之，沥青浸入对泥浆的破坏性是巨大的，处理难度也是相当大的。
2、现有处理沥青侵入的技术措施分析
据资料调研，在伊朗雅达区块多次钻遇沥青层，对于少量和轻微沥青侵入，通过加5%-15%的柴油、0.2%-0.4%的乳化剂、并根据泥浆流变性补充一定量钻井水来维护泥浆性能，可以起到一定的效果，并在短时间内保持泥浆性能的稳定，可以起到一定的效果，以达到满足钻井生产的需要。但是像F13井，是属于较为严重的高压沥青侵入，除了以上措施，还要必须通过桥堵结合化学堵漏封堵，但是处理效果还是不理想。
我们认为对于这种严重的高压沥青侵入情况，需要一种钻井液或添加剂用于防止沥青粘到金属表面，使钻井液最大限度地减少沥青对金属表面的粘附，使沥青不再发生聚结、分散等作用，是及其必要的，这将会大力促进中石化在伊朗雅达区块的钻采速度。
3、硅油类表面活性剂处理沥青主要研究内容
理想情况下，所需要的是一个钻井液或添加剂用于防止沥青粘到金属表面，这将解决与SAGD井钻井有关的许多问题。最好，钻井液将易于混合，对钻井液性能无不利影响或只有很少的不利影响。此外，在同行业中有极大的兴趣，提供一个流体，不仅可以防止粘附，而且最好使用传统的固控设备能够从钻井液中去除沥青。通过大量资料调研，我们应该采用一种防沥青粘附剂，改变沥青表面性质，加入水基钻井液中以最大限度地减少对沥青对金属表面的粘附，使沥青不再发生聚结、分散，由环形空间返出后能够通过振动筛清除，不再对钻井液产生二次污染。含硅化合物有较高的表面活性剂具有较高的表面活性，因为它们既不溶于水也不溶于油，因此游移在原油水和固体的界面，同时影响表面张力和界面张力。因此，硅基添加剂象一个不粘涂层，使得沥青遇到金属表面而不粘附于其上。此外，有机硅为基础的添加剂防止沥青大量分散在钻井液，使其容易用常规的固控设备分离。
二甲基硅油，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，疏水性能好，并具有很高的抗剪能力。初步选用二甲基硅油作为防粘附剂及包裹沥青的有效成分。同时用十二烷基苯磺酸钠及BAA系列表面活性剂与其配伍。使沥青老化后颗粒较硬，使其能够更好的利用固控设备分离。
4、实验过程
4.1 二甲基硅油的选择
对比实验发现，加入100运动粘度硅油的样品产生大量气泡，而加入500运动粘度的样品泡沫微量，说明硅油类表面活性剂能够有效抑制十二烷基苯磺酸钠泡沫的生成。所以以下实验我们均选用500运动粘度二甲基硅油进行实验。老化后发现，无粘壁和粘罐底现象，但是沥青粉末较软，几乎无法测定筛余量。适当减少了十二烷基苯磺酸钠的量，但是很明显，老化以后有粘壁和粘罐现象出现。以上配伍实验中，老化后的沥青颗粒已经被均匀的分散于钻井液中，几乎没有可以肉眼可见的沥青颗粒，很明显这样处理过的沥青是无法通过固控设备分离的。
4.2 BAA的选择
在十二烷基苯磺酸钠的量不变的前提下，改变BAA-1的量，变化不大，因此，下面要选用BAA-2来进行配伍实验。
4.3 BAA-2的定量实验
在BAA-2表面活性剂的配伍实验中，老化后均无粘壁现象，颗粒较硬，筛余量差不多，因此对于此用量的十二烷基苯磺酸钠我们将BAA-2的量控制在0.5%就可以了。同样的方法做了BAA-3，BAA-4的配伍对比实验，我们发现，加入BAA-2的筛余量最大，约为53%，BAA-3为43%，BAA-4为37%。
5、认识与建议
通過对作为粘附剂的二甲基硅油和BAA系列的表面活性剂的复配，二甲基硅油对颗粒状沥青有较好的包被效果，并且老化后颗粒较硬，能更好的利用固控设备使其分离。由此可见，硅油类表面活性剂的确有一定的防粘附及包裹作用。但是后期对伊朗地层返出沥青进行实验，效果并不明显。建议寻求多种硅油类表面活性剂进行对比复配实验。