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钻井液的发展

2007年l0月 李蔚萍等．高效环保型水基洗井液室内研究与性能评价

高效环保型水基洗井液室内研究与性能评价

李蔚萍 向兴金 舒福昌 胡墨杰 聂明顺

(湖北汉科新技术股份有限公司，荆州434000)

摘要 以渤海最大稠油油田SZ36—1油田的油污为研究对象，采用多种表面活性剂复配，研制了高效环保型水基洗井液；并对该洗井液的油污清洗性能，与原油、地层水配伍性以及储层保护和环保等性能进行了系统地评价。结果表明，高效环保型水基洗井液对稠油油污具有良好的清洗能力；与0 柴油相比较，不仅洗井成本低、时间短，而且还具有防腐作用和环保性能好等优点；同时，该洗井液还具有良好的配伍性和储层保护性能。

关键词 水基洗井液 表面活性剂 稠油 环保

稠油是指在油层温度下脱气原油粘度超过100 mPa•s的原油。稠油特点是沥青质、胶质含量高，粘度和凝点高，流动性差，极易造成油管粘壁与堵塞，给采油和生产带来许多困难。为解决这一问题，我国大多数油田长期以来沿用原始的洗井方式，一是先采用柴油浸泡，再用地热水或过滤海水洗井，二是用油溶性清洗剂进行洗井。第一种方式，为了洗净油管、泵体等井下设备，需长时间用地热水或过滤海水洗井，造成修井、洗井作业时间长，增加作业费用；长时间大排量洗井，大量地热水或过滤海水漏入油层，造成油层污染及投产后需较长时间将其抽出，严重影响油井产量等。而第二种方式不仅耗费大量能源，而且易燃不安全，又造成环境污染，直接影响现场作业人员的身体健康 。

本研究以多种表面活性剂为主要原料，配以不同助剂进行复配，以渤海最大的稠油产地绥中SZ36—1油田的油污为研究对象，经过大量实验，制得高效环保型水基洗井液体系。该洗井液不仅适用于稠油管柱清洗，还能代替柴油洗井且性能优良，为进一步节约能源开辟了新的途径。

1 高效环保型水基洗井液基本组成及作用机理

要求高效环保型水基洗井液对稠油油污具有良好的清洗效果，就必须使其对油污具有较强的渗透、增溶、乳化、螯合等作用，因此，该洗井液应包含以下基本组成成分：非离子和阴离子表面活性剂、螯合剂、稳定剂及相应助剂等。

室内研究根据各种处理剂的作用机理，以清洗率为评价指标，优选出高效环保型水基洗井液配方：海水、3％清洗剂HYA、1％清洗助剂HLA、2％渗透剂HLK，其中清洗剂HYA为非离子表面活性剂，清洗助剂HLA和渗透剂HLK均为阴离子表面活性剂。其具有以下作用：破乳作用、逆乳化增溶作用、渗透作用、螯合作用。

高效环保型水基洗井液是借助于表面活性剂润湿、渗透、乳化、分散、增溶等性质而达到彻底清洗的目的，其作用机理是：(1)处理剂在油污油管表面上发生湿润、渗透等作用，使油污在油管表面的附着力减弱或抵消；(2)通过机械振动、冲刷、加热等机械和物理方法，加速油污脱离油管表面；(3)油污进入高效环保型水基洗井液中被乳化分散，悬浮于洗井液中或增溶于胶束中。在以上作用协同增效下，使高效环保型水基洗井液短时间内有效地将附着在油管壁上油浆、油垢洗净，使井下管柱从“油湿”变成“水湿”状态。

2 高效环保型水基洗井液性能评价

2．1 清洗性能

2．1．1 清洗性能评价方法

以SZ36—1油田油污污染的内径为76 mill的模拟套管为清洗对象，用自行研制的油基泥浆清洗仪作为评价设备，以清洗率作为洗井液清洗能力的评价指标。清洗率计算公式如下：清洗率=(W总一 W冲)／(W总一W原)X 100％式中：W原——模拟套管被污染前质量，g；

W总——模拟套管被污染后质量，g；

W冲——洗井液清洗后模拟套管质量，g。

另据资料显示，SZ36一l油田地面原油属具有高酸值、高粘度、高残炭、含蜡量低、金属含量较高的低硫环烷基重质油，其中沥青质胶质含量为30％ 一40％ J，而所含沥青的软化点为47．56O℃ J。为了更准确地模拟现场，在SZ36一l油田现场取回的油污中添加40％软化点低于6O℃的沥青，加热溶解、完全混匀后作为现场真实油垢的替代物进行清洗性能评价。

2．1．2 循环清洗效果

将流速控制在0．05—0．10 m／s，在室温一55℃范围内进行定时开泵循环清洗。考察不同清洗体系对油污清洗性能的影响，结果见表l。

表1 不同清洗体系对油污循环清洗效果

清洗体系 油污质量/g 清洗率， 100%

60min 120min 150min 180min

0#柴油 40.6 20.3 68.5 90.8 100

高效环保型

水基洗井液 40.6 30.1 70.2 91.2 100

不同清洗体系对油污循环清洗效果从表1可看出，高效环保型水基洗井液具有与0 柴油相当的清洗能力，而且由于高效环保型水基洗井液中助剂具有防腐性能，清洗过程中在套管表面形成一层保护膜。因此，用高效环保型水基洗井液清洗后的套管比用0 柴油的外观好。

2．1．3 先浸泡再冲洗效果

模拟现场油污清洗方式，即先用洗井液浸泡油污，再用地热水冲洗浸泡后的管柱、泵体等设备。在6O℃下用洗井液静止浸泡清洗模拟管套；干净后，打开可调控水阀，从进液口输送6O℃温水替出洗井液，开泵循环清洗；定时从出口阀接取排出液，用目测法、浊度法和离心法分别考察其现象、浊度值和含油量，定性和定量测定，直到排出液满足排放要求即可，结果见表2和表3。

表2 不同清洗体系对油污浸泡清洗效果

清洗体系 油污质量/g 清洗率， 100%

4h 5h 5.5h

0#柴油 40.1 68.5 90.8 100

高效环保型

水基洗井液 39.8 70.2 91.2 100

从表2可知，高效环保型水基洗井液对油污的浸泡清洗效果与0 柴油相当。而从实验现象可看出，被0#柴油浸泡的模拟套管表面有一层油膜，表面仍是亲油性，而被高效环保型水基洗井液浸泡的模拟套管则有一层薄水膜，表面显亲水性，而且基本未受腐蚀。

表3 不同清洗体系对油污先浸泡后热水冲洗结果对比

从表3可知，0 柴油和高效环保型水基洗井液浸泡油污后均能用热水冲洗至排出液如清水；但0 柴油浸泡比高效环保型水基洗井液浸泡后冲洗时间长。这是因为0 柴油浸泡后模拟套管、油基泥浆简体及管线表面均是亲油性的，吸附油多，而高效环保型水基洗井液使其表面均变为亲水性。因此，将模拟套管完全清洗干净，高效环保型水基洗井液只需120 rain，0 柴油则需要300 min。

2．2 配伍性能

油气储集层不仅在钻井、开采，而且在洗井、完井等工程作业中，工作液与地层岩石间、地层内油、气、水流体间发生物理、化学或生物作用，导致储集层受到损害。室内主要考察了高效环保型水基洗井液与原油、地层水的配伍性。

2．2．1 与原油的配伍性

根据实验要求将高效环保型水基洗井液、海水与SZ36—1油田原油分别按不同体积比混合，搅拌均匀，放入加热器中升温至50℃，并恒温60 min，然后用BrookFiled—II+可编程旋转粘度计测定粘度，结果见表4。

表4 高效环保型水基洗井液与SZ36—1原油配伍性

从表4可看出，高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田原油混合时，随着洗井液体积增大原油粘度降低，这说明该高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田原油具有良好的配伍性。而原油中加人海水出现增粘现象，则海水与SZ36—1油田原油的配伍性不佳。

2．2．2 与地层水的配伍性

使用上海市热水公司节水设备总厂生产的SZD一1型散射光台式浑浊计，在60℃下，考察高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田地层水的配伍性，结果见表5。表5 高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田地层水配伍性

从表5可看出，高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田地层水具有较好的配伍性。

2．3 储层保护性能

参照中国石油天然气行业标准SY／T6540—2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》，分别选取不同渗透率的人造、天然岩心6块，进行岩心流动实验，考察海水、高效环保型水基洗井液对储层保护性能的影响，结果见表6。

表6 储层保护性能评价结果比较

注：33和62为天然岩心，K。和Kd分别为岩心污染前后的正向煤油渗透率，P。和Pd分别为岩心污染前后平衡压力，P一为反向污染

时最高压力。

从表6可看出，6块岩心的渗透率恢复值均在93％ 以上，但以海水为污染介质的渗透率恢复时间为295—328 min，以高效环保型水基洗井液为污染介质的渗透率恢复时间为118—140 min。这说明高效环保型水基洗井液的储层保护性能优于海水，具有良好的储层保护性。

2．4 环保性能

采用DXY一2型生物毒性(污染)测定仪，根据国家标准GB／T15441—1995《水质急性毒性的测定发光细菌法》对高效环保型水基洗井液和柴油的Ec50(半数效应浓度)值进行测定，并参照生物毒性评价等标准，Ec50(100—1000)×10(中毒)，Ec5030 000×10 (无毒排放限制标准)，进行对照衡量(m]。结果见表7。

从表7可看出，高效环保型水基洗井液的Ec50值高于0 柴油，毒性等级属无毒，达到直接排放的限制标准。

3 结论

(1)优选出适合清洗稠油油污的高效环保型水基洗井液配方：海水、3％清洗剂HYA、1％清洗助剂HLA、2％渗透剂HLK。该洗井液Ec50值为32 890×10一，毒性等级属无毒，具有较好的环保性能。

(2)高效环保型水基洗井液与0 柴油对稠油油污的清洗能力相当。而高效环保型水基洗井液相对0 柴油来说，不仅节约洗井成本，而且缩短洗井时间。同时，高效环保型水基洗井液在清洗过程中能在套管表面形成一层保护膜，起管道防腐的作用。

(3)高效环保型水基洗井液与SZ36—1油田原油和地层水均具有较好的配伍性，不影响原油的开采和输送。

(4)高效环保型水基洗井液污染后的岩心渗透率恢复值均在93％ 以上，具有较好的储层保护性，相对海水来说恢复时间短，有利于提高产能。

(5)高效环保型水基洗井液体系的开发研究为以SZ36—1油田为代表的海洋稠油洗井提供了新的思路。

参考文献

1 张勇，杨寨，沈燕来等．SZ36—1油田稠油降粘剂HOTRE室内研究．油田化学，2002，19(4)：316—318

2 艾宏荣．水基型稠油清洗剂的研究与开发．日用化学工业，1999，(6)：20～23

3 郑勇，王鲁鑫，张荣等．低伤害洗井液wF一Ⅱ的室内研究．钻井液与完井液，2OO6，23(2)：51—53

4 易建锋，岳松涛，刘旭等．高效清蜡洗井液在文明寨油田的应用．内蒙古石油化工，2005，(2)：114—115

5 庞岁社，邹文选．高效洗井液体系cx—l研究与应用．油田化学，1998，15(4)：217—321

6 何芳云，李学军．HNcY一2洗井液的研制与应用．油田化学，1993，10(2)：116～119

7 张卫东．MX泡沫洗井液的研制．油田化学。1989，6(3)：256～258

8 李雅琴，俞佩勋．SZ36—1原油的性质及对其加工方案的探讨．石油炼制与化工，1996，27(11)：20—26

9 陈惠敏编著．石油沥青产品手册．北京：石油工业出版社，2001．23l

l0 中油长城钻井有限责任公司钻井液分公司编．钻井液技术手册．北京：石油工业出版社，2005．588

Laboratory Study on High Efi cient

Environment-—-friendly W ater-—-based W ell-—-cleaning Fluid

Li Weiping Xiang Xingjin Shu Fuchang Hu Mojie Nie Mingshun

(Hubei HANC New Technology Co．Ltd．，Jingzhou 434000)

Abstract Using the heavy oil pollutant of SZ36——1 oilfield which was the largest heavy oil——producing field in the

Bohai Sea as cleaning study object，a high efficient environment—friendly water—based well—cleaning fluid Was

prepared by compo sition of several surfactants．The properties of the well—cleaning fluid were systematically evaluated

such as oil— cleaning performance，compatibility with crude oil or formation water，reservoir and environmental

protection performances．Experimental results showed that the well—cleaning fluid had good clean ing effect on the

heavy oil pollutant．It not only had low— cost an d short—time advantages for cleaning well but also had preservation

an d go d environmental performance as compared with 0# diese1．Meanwhile，it has also good compatibility and

reservoir protection．

Key W ords water—based well—cleaning fluid，environment—friendly，surfactant，heavy oil

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《中国海洋安全之我见》论文

中国有960万平方公里的土地，连小学生都知道；但中国海洋面积有多少，却并非人人清楚。对于"争议中"的海洋国土，怎样才能最大限度地实现国家利益？军事手段是一个好的选择吗？如何实现我们的海洋主权、发挥我们海洋的作用，考验着我们民族的智慧。

显然，只有在法理上、事实上拥有了海洋主权之后，才能更好地开发利用海洋资源。对于"争议中"的海洋国土，怎样才能最大限度地实现国家利益？外交努力和军事手段都很重要，但很多问题却不是仅靠武力能解决的。最终如何解决，考验着我们民族的智慧。

中国海洋国土是多还是少

中国有960万平方公里的土地，这是个小学生都知道的问题。但对于"中国海洋面积有多大"这个问题，就并非人人都知道了。

在北京东北部一个住宅小区的网站上，记者随机做了一个小小的调查，10个人进行了回答，其中有7人干脆地回答"不知道"，还有两人瞎猜了一下，一个说780万平方公里，一个说大概是500万平方公里，只有一个叫"紫烟"的网友回答说是300万平方公里。回答正确的"紫烟"是国内某新闻网站的工作人员。

"300万平方公里"是国内公认的中国海洋国土面积。记者采访过程中从权威部门获悉的中国海洋面积是299．7万平方公里，约为陆地面积的三分之一。

海军军事学术研究所资深研究员陈光琪说："我国的国土面积，除了常说的960万平方公里的陆地面积之外，还有300万平方公里可管辖的海洋国土，这一定要考虑进去。"

中国是个陆地大国，又是个海洋大国，这是常见的说法。从拥有海洋资源的绝对数量来看，的确可以这样说：我国海岸线长度为1．8万公里，居世界第四位；大陆架面积位居世界第五，200海里专属经济区面积为世界第十。

但陈光琪对此有自己的看法。他说："中国是个海洋大国，但又不是个海洋大国。"根据陈教授提供的数据，从单位陆地面积平均拥有的海岸线长度来看，中国只占世界第94位。如果按照可管辖的海域面积与大陆面积之比，世界沿海国家平均为0．94，中国仅为0．3，不到平均水平的三分之一；而我们的邻国日本超过11，朝鲜是2．17，越南是2．19，菲律宾是6．31，都大大超过中国。至于人均海洋面积，世界沿海国家平均为0．026平方公里，而中国只有0．0029平方公里，只是世界平均数字的十分之一，而与我国相邻的海洋国家的平均数都超过中国的10倍以上。

多少海洋国土处于争议中

上述这些数据，都是在"中国拥有300万平方公里海洋面积"这个前提下而言的。但实际情况是，中国面临着激烈的海域划界争端，要按照《联合国海洋法公约》争得300万平方公里的管辖海域，还有相当大的困难。

我国的海洋国土由黄海、渤海、东海和南海组成，除渤海属于内水不存在争议外，其他3个海区都需要按1982年制定的《联合国海洋法公约》与邻国合理划分。

那么，究竟有多少海洋国土处于争议中呢？有媒体报道说，中国有一半海洋国土处于争议中，也有报道说是100多万平方公里。

据《了望东方周刊》报道，在黄海，总面积38万平方公里的海域中应划归我国管辖的有25万平方公里。可是在海域划界问题上，韩国主张等距线为界，如果按此划分，朝、韩可以多划18万平方公里。也就是说，我国与朝鲜和韩国存在着18万平方公里的争议海区。

在东海，我国固有领土钓鱼列岛被日本非法占领；东海大陆架是我国陆地的自然延伸，因此，面积77万平方公里的海区中应归我管辖的为54万平方公里，但是日本却提出中日两国是共架国，要求按中间线划分海域。按日本的无理要求，日本与我国有16万平方公里的争议地区。

在南海，我海洋权益受到的侵犯更加严重。

记者对此多方求证，从权威的海洋研究机构获取的数字是：有大约120万平方公里的海洋国土处于争议中。但由于各种原因，具体数据不得公布。

主权和开发哪个优先

面对争端，我国提出了"搁置争议，共同开发"的建议。应当说，"搁置争议，共同开发"的提出，充分反映了中国政府和人民的善良愿望，但遗憾的是，我们等待共同开发，别人却在抢先开发，虽然签署了南海地区行为准则，但形势依然严峻。

我们如何应对这种局面？

《中国海洋石油报》原总编辑王佩云以书面形式接受了本报采访。他说："我认为，首先不要忘记'搁置争议，共同开发'有一个前提，那就是'主权属我'。因为所谓有争议地区，包括南海诸岛和钓鱼岛在内，自古以来属于中国，过去世界各国从来没有对此提出过异议。"他认为，我们应当理直气壮、据理力争，同时还要有所作为。"如果我们没有积极开发的实际行动，只是消极等待别国来与我们共同开发，不会有人理这个茬儿，共同开发根本无从谈起。比如在南沙海域油气富集地区，有些地方有争议，有些地方并没有争议，我们至少应当先在没有争议的地方尽快展开勘探开发，把我们的钻井平台和采油平台摆上去，在南沙显示我们的存在。只有如此，才有可能为在有争议地区与相关国家共同开发奠定一个基础。"

现代国际关系研究院副研究员张文木在接受本报电话采访时说："如果说中国主权利益要出问题，那么将首先出在海上。"

维护国家主权，就是维护国家利益。王佩云认为，很重要的一点就是要走出去，让世界听到中国的声音。他表示，首先应该积极参与联合国有关海洋方面的国际法规的讨论和制订，使之能合理反映我们的利益和要求。其次，要积极参与有关海洋的国际学术交流，尤其不要回避已经存在的争议。要让世界了解中国的观点，熟悉中国海洋现状的来龙去脉，以得到广大正义之士的理解和支持。

解决争端：外交还是武力

在外交努力和谈判至今鲜有实际成果的情况下，出现了呼吁"军事解决"的观点。记者在搜集资料的过程中，在网上见到了许多比较激烈的言论。

对此，专家另有看法。

陈光琪教授认为，争夺海洋，第一是争夺岛屿，其次是争夺海域，第三是争夺资源。岛屿问题是核心。他说："岛屿问题最容易引起冲突和矛盾，对此大家一向都比较谨慎。岛屿这个问题一般都不会轻易挑起来，公开争夺岛屿会引发武装冲突甚至战争，一般都搁置起来了，各方都说是自己的，但一般不以武力来解决，而是采取克制的态度。"

陈教授认为，现在大家都在争夺海底石油等能源，争议和争端是客观存在的，但由此引发武装冲突甚至战争的可能性较小。他同意中国的海洋形势确实"比较严峻"，但他否定了"中国海洋到了最危险的时候"的言论。

他说："整个海洋形势与国家保卫海洋的能力当然有关系，如果你很强大，别人也不敢欺侮你，但二者又不是直接的因果关系，有些问题不是只靠军事力量就可以解决的，还需要通盘去考虑。钓鱼岛和南沙等问题，目前通过武力解决不现实。由此引发武装冲突甚至局部战争，都会给整个地区形势、给整个国际形势带来重大影响。这等于是对世界不负责任，也是对自己国家不负责任。对此，一定要从整个国家的大局考虑。一是我们需要有个安定的周边环境；二是要维护国家的主权，要很好地统一起来通盘考虑，不能想怎么干就怎么干。"

陈教授认为，有时军事力量占优势，但整个形势不允许你以武力解决；有时尽管军事力量不占优势，但形势需要时，必须以武力捍卫。

中国人民大学国际关系学院的一位博士生导师认为，现在我们的问题是军事力量不能有效保护远海油田。"现在的态势是谁有能力谁开发。其他国家开发了，我们也没法对抗，只有采取不承认态度。"他认为，原来的既定方针"搁置争议、共同开发"，必须建立在科技、军事、经济能力增强的基础上。

现代国际关系研究院的张文木在接受本报电话采访时也表示，要使法理上属于中国的海洋权利事实上属于中国，中国就必须拥有强大的海上力量。

在接受采访时，陈光琪教授提到，中国伟大的航海家郑和曾说："国家欲富强，不可置海洋于不顾，财富取之于海，危险亦来自海上。"他认为郑和的这两句话是对他的观点最为概括的总结。

王佩云也强调了海军建设的重要性，但他的着眼点在保护层面上。他认为，今后，随着钻探和开采活动的发展，海上石油平台以及海底油气管线的建设由浅水走向深水、由离岸较近到离岸较远，以及进口油气资源的远距离运输，都对海军的建设和发展提出了更高的要求。

专家呼吁加强海洋意识

许多专家呼吁，我们应该加强海洋意识。

陈光琪教授提出了两点建议，一是树立海洋安全观，二是树立海洋经济观。首先，别人侵占我们的海洋也是侵犯我们，一定要像保卫每一寸陆地国土那样保卫每一寸海洋国土。海洋也是国家安全的屏障，现在对国家安全造成的威胁主要来自海洋，最可能发生冲突的也是海洋。其次，国家的发展、民族的振兴，都与海洋息息相关。海洋运输成本低，80％以上的对外贸易通过海路。如果海洋安全得不到保证，我们的对外开放、经济发展也得不到保障。解决人口、环境和资源三大问题，主要也依靠海洋。振兴海洋和振兴国家、振兴整个民族是连在一起的。

王佩云也提出了两点建议。一是开发利用海洋的可持续发展，不能"竭泽而渔"，防止破坏性地开发海洋资源。另外要防止海洋污染，开发海洋资源和保护海洋环境同步。应该努力提高现有油田采收率和油气资源利用率，还有积极开发可燃冰、潮汐、温差、海流等新的海洋能源。二是积极推动海峡两岸共同开发利用海洋资源。在海洋问题上，两岸有很多观点一致、利益一致的地方，开发利用海洋资源，两岸也有各自不同的优势，可以互补。