油基泥漿

油基泥漿，又稱油基鑽井液，其基本組成是油、水、有機粘土和油溶性化學處理劑。油基泥漿抗高溫、抗鹽鈣侵蝕，有利於井壁穩定、潤滑性好、對油氣層損害小，廣泛運用在各類鑽井平台。但是，油基泥漿中的基礎油——柴油，會產生帶有毒素的芳香烴，所含芳香烴的量越多，毒性越大。2011年，我國“渤海蓬萊油田溢油事故”主要泄漏的就是油基泥漿。

基本介紹

• 中文名：油基泥漿
• 別稱：油基鑽井液
• 基本組成：油、水、有機粘土和油溶性處理劑
• 特性：抗高溫、抗鹽鈣侵蝕
• 運用：各類鑽井平台
• 分類：油相鑽井液、反相鑽井液

分類

主要有兩大類：一種是油相鑽井液，是氧化瀝青、有機酸、鹼、穩定劑及高閃點柴油的混合物。通常只混3%～5%的水；另一種是油包水乳化鑽井液（反相鑽井液），有各種添加劑被用來使水乳化和穩定，這種體系最高含水可達50%。

作用原理

在乳狀液中存在的水越多，水滴聚集和合併的機會越大。假定水珠的大小相同，含水量小的體系更穩定，如果水量相同，水珠越細，乳狀液越穩定，大水珠比小水珠更易聚結，另外，水珠大小愈均勻，乳狀液也就越穩定。為了使水在油中乳化，必須有足夠的化學乳化劑，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，乳狀液將不會穩定。為得到更細的大小均勻的水細珠，應該以剪下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現，尤其在初配油基泥漿時，盡一切可能高度剪下泥漿是非常重要的。M－I泥漿公司還推薦一種剪下泵，使泥漿通過時受到很高的剪下作用。正常鑽進後油基泥漿經過鑽頭幾個循環周后就獲得足夠的剪下了。水珠大小對粘度和凝膠強度也有影響。 當加入油時，由於水珠之間的隔離更大，乳狀液就變得更穩定，反之，增加水時，由於水珠之間的距離變小將降低穩定性。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、凝膠強度和濾失量，需要調整適當的油與水的比例。

油基泥漿作業必須十分小心

固體顆粒進入油包水乳狀液中，可以有正負兩種不同的效應，這取決於固相被潤滑的方式，如果由一種液相和固相形成的角小於90度，就說該固相優先地被該液相潤濕，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於該固相與這兩種液體的接觸角，此時兩個接觸角之和為180°，一種接觸角小於90°,則另一種的接觸角必然大於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)，這些物質將使固相變成被油優先潤濕。當使用過量時會被油完全潤濕。在油包水泥漿中，若裡面的固相變成水潤濕，則固相將趨於聚結並從懸浮液中沉降下來，但如果固相過於油潤濕，由於懸浮性的降低，固相也可能沉澱為十分堅硬的沉澱物，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的油潤濕狀態是維持穩定乳狀液的保證。

如同任何水基泥漿一樣，對於給定的密度，控制固相含量在最佳範圍是很重要的。當固相被引入油基泥漿時，不管活性或是惰性，乳狀液的穩定性將變弱，這是因為固相變成油潤濕時吸收部分的油，這樣保持水珠分開的有效的油就減少了。一般岩屑是親水性的，有促進水包油乳狀液（而不是油包水）生成的趨勢，故岩屑對油包水乳狀液是有害的，避免岩屑水化而分散是很重要的。維持足夠量的乳化劑和可促進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，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實的岩屑。同樣的道理，親水性的金屬表面由於被油潤濕，就明顯地減輕含大量電解質的水相對金屬表面的腐蝕。

套用

油基泥漿主要用在：

1) 鑽複雜和麻煩的頁岩

2) 鑽高溫深井

3) 生產層的鑽進和取芯

4) 鑽鹽層、硬石膏層、雜鹽層

5) 用作定向井的鑽井液

6) 用作小井眼的鑽井液

7) 鑽含 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

對環境造成的影響

由於環境要求越來越嚴格，尤其海上鑽井作業排放物毒性限制更加嚴格，過去通常使用的以柴油為基礎油的油基泥漿體系不能滿足環境保護部門提出的毒性指標要求，所以近年來發展了低毒和無毒油基鑽井液以滿足生態環境方面的要求。

油基泥漿的毒性主要來自基礎油-柴油，實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來表示，苯胺點越低，則芳香烴的含量越高，毒性也越大。在環保要求更加嚴格的地方，使用合成油配製的油基泥漿，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，需要強調的是毒性越低，所需的費用就越高。所以應該使用哪種油基泥漿應視實際情況綜合考慮。

相關事故

蓬萊19-3油田溢漏事故

據蓬萊19-3油田作業者康菲中國2011年8月11日對外發布稱，在海底發現新的油基泥漿，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），超出作業者原先預計的240立方米（1500桶）。

根據康菲中國報告，其應急清理工作組已經從蓬萊19-3C平台海底回收了269立方米油基泥漿（1700桶），並從海面上回收大約70立方米（440桶）油水混合物。為達到海洋局提出的要求，公司將繼續督促及協助康菲中國在8月底之前完成封堵及清污工作，以儘量減少是次溢油事件對海洋環境造成的影響。