環(huán)境保護要求經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實施高分子材料綠色工程正成為世界潮流。一是在高分子材 料的制備方面，從單體選擇、合成材料的制備階段就 考慮材料使用后可回收利用;二是發(fā)展可生物降解 的高分子材料，研究淀粉、纖維素、甲殼素等天然高 分子材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用;三是研究天然高分子 和合成高分子材料的共混合復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性 能，為制備高性能、價廉、吋生物降解的高分子材料 提供依據(jù)。黃原膠(XC)是一種水溶性微生物胞外 多糖聚合物，其最顯著的特性是具有控制液體流變 性質(zhì)的能力，即便在低濃度時它也可形成高黏度的、 典型的非牛頓溶液，具有明顯的假塑性，可用于鉆井 液體系的配制，是一種優(yōu)良的鉆井液處理劑。
1黃原膠鉆井液體系的配方
傳統(tǒng)的鉆井液體系都是以膨潤土為造漿材料配 制而成,以黃原膠為主劑的鉆井液體系是一種新型 的無膨潤土相水基鉆井液體系，黃原膠由于其本身 的分子結(jié)構(gòu)特點，能在鉆井液中部分替代膨潤土的 作用。
黃原膠鉆井液體系的基本配方(配方中的百分 數(shù)均指質(zhì)量分數(shù)）為:淡水+ 0.1% NaOH +0.15% Na2C03 + 0.5% ~ 0.7% 黃原膠 + 0.15% 80A51 + 1.5%降濾失劑HFL0+ 1.5%聚胺HPA + 2.0%潤滑 劑 HLB + 0.05%除氧劑 HGD + 0.07%殺菌劑 HCA + 5% KCI + 2%防水鎖劑HAR + 5%酸溶性暫堵劑 QWY。
2鉆井液體系的性能 2.1流變性能
鉆井液體系的流變性能如表1所示（其中AV 為表觀黏度、PV為塑性黏度、YP為切力、G1(r為初 切、G1(r為終切、FL為濾失量)。
由老化前后弱凝膠鉆井液體系的流變參數(shù)可以 看出，該鉆井液體系具有高的動塑比，優(yōu)良的剪切稀 釋能力，動態(tài)攜砂能力強;初切、終切參數(shù)較高，有利 于鉆屑的懸浮，該性能用f水f井段鉆進時，RJ•以有 效防止巖屑床的形成，降低井K事故的發(fā)生。
2.2抗鹽污染評價
用氯化鈉評價該弱凝膠鉆井液體系的抗鹽性， 實驗數(shù)據(jù)見表2。
表2弱凝膠鉆井液體系抗鹽污染評價實驗
流變性能g.mL_1AV/
mPa’sPV/
mPa*sYP/
PaGl〇«/
PaCi〇-/
PaFL/
mLPH
室溫1.0332.51418.56.5114.69
100^/16 h1.0429.01316.05*0105.09
加 5%NaCl1.0828.51414.55.5124.89
加 5%NaCl1.1228.51315.55.0114.69
加 5%NaCl1.1629.51415.55.5124.59
由實驗數(shù)據(jù)可以看出，隨著NaCl加量的增加， 體系的濾失量逐漸降低，流變參數(shù)幾乎沒有變化，說 明該體系具有強的抗鹽性。
2.3抗復(fù)合鹽水污染評價
為評價弱凝膠鉆井液體系抗地層水污染后性能 的變化，采用標(biāo)準(zhǔn)鹽水[m(NaCl) : m(MgCl2): m(CaCl2) =7:0.6:0.4]評價該體系的抗污染性，實 驗數(shù)據(jù)見表3。
表3弱凝膠鉆井液體系抗地層水污染評價實驗
流變性能P/
g-mL-'AV/ PV/ mPa.s mPa.sYP/
PaGuy/
PaGi〇，/
PaFL/
mLpH
室溫1.0331.51417.57.013.04.69.0
100^/16 h1.0529.01316.06.512.55.09.0
加20%復(fù)合鹽水1.0622.01111.05.09.05.28.5
由實驗數(shù)據(jù)可以看出，加人20%復(fù)合鹽水后, 黏度切力略有下降,但是總體來說體系性能穩(wěn)定，動 塑比較高，可見體系抗地層水污染能力較強。
2.4體系對儲層損害評價實驗
實驗方法按照SY6540—2002(鉆井液完井液損
害油層室內(nèi)評價方法)標(biāo)準(zhǔn)測定，采用氣測滲透率恢 復(fù)值來評價儲層保護效果。實驗結(jié)果如表4所示。 表4氣測滲透率恢復(fù)值(/^為滲透率）
實驗環(huán)壓/ 巖心MPa驅(qū)替 表壓/ MPa污染前
mD污染后
mD恢復(fù)值
K癇/%備注
Hl-131.80,0139360.01184885.017污染后刮泥餅
Hl-231.60,0201070,01917495,36污染后酸性破膠
劑浸泡(9(«：，6h)
H231.80.0159210.01417389.02污染后用生物
酶破膠劑處理
T23i.80.007560.00640184.67
SI31.40.1529280.14662995.88
從H1-1巖心滲透率恢復(fù)實驗可以看出，該體 系的滲透率恢復(fù)值高亍85%,若動態(tài)污染之后的巖 心用酸性破膠劑浸泡處理(9trC，6 h),用同一井段 的巖心H1-2滲透率恢復(fù)值高達95.36%，比污染后 未作處理時的滲透率恢復(fù)值提高了 10個百分點，可 見酸性破膠劑能有效清除泥餅，增強儲層保護效果。
3現(xiàn)場應(yīng)用
DP16井位于陜西省榆林市神木縣爾林兔鎮(zhèn)巴 嚇采當(dāng)村三小隊，位于大10井250.43方向560.28 ra 處，設(shè)計測深4 347.75 m,垂深2 732.30 m。該井于 2009年4月4日開鉆，于5月11日A點著陸(A點 井深:2 932 m)。于5月18日16:30三開進行水平 段鉆進。7月25日10:30鉆進至井深4 332 m,水平 位移1 400 m完鉆。
3.1主要技術(shù)難點
根據(jù)本井地質(zhì)情況及井身結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，主要 技術(shù)難點如下：
(1)水平井產(chǎn)層裸露面積大，可鉆性差,浸泡時 間長，鉆井(完井)液對氣層的損害嚴重。
(2)水平井段巖屑沉降距離長，井眼凈化困難， 易形成大段巖屑床，鉆井液含砂量高,密度高，井底 壓差大，增加了壓差卡鉆機率，進一步增加了泥漿潤 滑性、流變性的要求。
(3)由于水平段長1 400 m，鉆具躺在井底，加之 水平段攜砂相對困難，井底沉砂相對較高，易形成巖 屑床，所以鉆具摩阻大、扭矩大及鉆頭加壓困難，因 而要求鉆井液具有良好的潤滑性。
(4)由于水平段裸眼段長，含有大段硬脆性泥
巖，碳質(zhì)泥巖，砂泥巖，煤線夾層復(fù)雜，所以要保證水 平段的井眼穩(wěn)定、不垮塌。
塑料粒子采用同向雙螺桿配混擠出機(科倍隆 科亞機械有限公司，CET 20)制備，其長徑比為36,粉 料或粒料采用強制喂料方式加人，液體以蠕動泵側(cè) 喂料方式加入。擠出物經(jīng)水冷、吹干、切粒并在 40t烘箱中干燥24 h。所得粒子在單螺桿擠出吹塑 機(大連塑料機械廠,SJ3528/FM650)上配合環(huán)形口 模以上吹方式制備薄膜材料。
1.3表征
1.3.1水中失重率的測定
將樣品置于真空烘箱中于5(VC下干燥12 h，取 干燥的樣品10 g(精確到0.0001)左右置于培養(yǎng)皿 中，加蒸餾水浸24 h，取出置于真空烘箱中于50丈 下干燥12 h后稱電。計算樣品在蒸餾水中的失重。 1.3.2熔融指數(shù)測定
采用熔融指數(shù)測定儀(銘禹電子科技有限公司， MY-8100)。熔融指數(shù)定義為熱塑性材料在一定溫 度和壓力下，熔體每10 min通過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)口模的 質(zhì)量，單位為g/l〇 min。本實驗測定熔融指數(shù)是在
溫度190尤、負荷1.325 kg下測定的。
1.3.3拉伸實驗
參照GB/T 1040.3—2006在電子多功能實驗機 (深圳新三思計量技術(shù)有限公司，CMT4000型)上進 行。拉伸速度為10 mm/rnin，測試溫度為25^。
2結(jié)果與討論
2.1增塑劑種類對電流、失重率和熔融指數(shù)的影響
考察增塑劑種類在擠出過程中電流的變化以及 擠出粒子耐水性和熔融指數(shù)的影響。擠出條件 為:螺桿轉(zhuǎn)速為500 r/miri，擠出五區(qū)溫度分別為 140、170、170、170、160t，增塑劑的質(zhì)量分數(shù)為 20%。實驗結(jié)果見圖1至圖3,從圖1可看出，這3 種增塑劑對擠出過程中電流的影響都相差不大，在 5.8 A左右，說明加人這3種增塑劑對CAP在擠出 過程中的塑煉效果均較好。圖2和圖3分別為不同 增塑劑對失重率和熔融指數(shù)的影響。比較3種增塑 劑，以GD為增塑劑時的粒子熱流動性最好，但由于其 分子質(zhì)量最低，導(dǎo)致其在水中流失量也最多[5]，水中失 重最少的增塑劑為TEC，流動性最差的是加入AIBC作 為增塑劑時的樣品。綜合考慮擠出過程中擠出粒子 的光澤度和透明度，選擇TEC作為CAP的增塑劑。
(上接第237頁）
3.3主要技術(shù)措施
為了保證鉆井施工安全，在鉆井液方面主要采 取了如下技術(shù)措施。
(1)井壁穩(wěn)定方面(①采用氯化鉀和HPA復(fù)配 增強鉆井液的抑制能力;②采用全酸溶暫堵劑和乳 化石蠟充填和封堵泥巖地層，以產(chǎn)生良好固壁、護壁 作用;③合理控制鉆井液密度，增加井壁力學(xué)平衡； ④鉆井液性能控制低失水、適當(dāng)卨的低剪切黏度，減少 鉆井液濾液進人地層及減少鉆丼液對井壁的沖刷。
(2)潤滑降摩阻方面:①鉆井液體系采取本身潤 滑性能好的天然聚合物體系,且盡可能控制較高的 聚合物含量，并控制較低固相含量;②采用油溶性暫 堵劑改善泥餅質(zhì)量，為潤滑防卡打好基礎(chǔ);③添加性 能良好的無熒光植物油酸潤滑劑，使之在井壁及鉆 具表面形成抗壓潤滑膜，有效降低摩阻、扭矩。
(3)井眼凈化方面:①采用合適的流變參數(shù)，確 保鉆井液體系攜砂性能良好，滿足井眼凈化的要求。 ②根據(jù)井眼凈化的需要，控制合適的鉆井液黏度、切 力,增強帶砂及懸砂能力，適時采用稠寒清潔井眼， 破壞砂床的形成。③根據(jù)鉆井液含砂情況,及時排 放三角罐沉砂,補充新漿入井。④及時建議工程采 取劃眼、短起下鉆等措施，防止巖屑堆積。
(4)氣層保護方面:在合理控制鉆井液密度與低 濾失量的基礎(chǔ)上，同時加入防水鎖劑,確保鉆井液濾 液具有較低的表面張力，滿足氣層保護工作的需要; 同時最大限度地開啟固控設(shè)備，以大量補充新漿的 形式降低固相含量;采用全天然高分子和可全酸溶 加電材料，同時增強抑制，防止黏土水化膨脹;盡量 控制較低的pH,進一步減少儲層傷害。
4結(jié)語
以黃原膠為主劑的無膨潤土相鉆井液體系具有 很好的抗鹽、抑制性、潤滑性以及較好的動態(tài)攜砂與 靜態(tài)懸砂能力，具有較高的低剪切黏度，在近井壁井 段能夠形成較低的流動性，配合使用全酸溶復(fù)配材 料,能夠有效減少鉆井液對井壁的沖刷，保護井壁, 能夠滿足長水平井段鉆井施工的要求;黃原膠鉆井 液體系的成功開發(fā)，能夠有效地推動生物聚合物在 鉆井液領(lǐng)域中的應(yīng)用。