環保型鉆井液體系新進展石工11-12班李尊（11021558）摘要：論述了廢棄鉆井液日趨嚴峻的環境污染問題和近年來環保型鉆井液的研究及應用進展情況，其中包括白油鉆井液、烷基葡萄糖苷鉆井液、硅酸鹽鉆井液、合成基鉆井液和聚合醇鉆井液，且對這些鉆井液的作用機理、適用性和環保性能進行了分析，并簡述了幾種近年來開發的環保型鉆井液處理劑。最后指出目前環保性鉆井液技術存在的問題及未來的發展方向。關鍵詞：環保；鉆井液；鉆井液處理劑鉆井液保障了鉆井工程安全、優質、快速、高效的需求，但鉆井施工中產生廢棄物中含有有機聚合物、烴類、巖屑、無機物和重金屬等物質，此類化學物品長期滯留在環境中，輕者污染環境，重者影響動、植物的生命。實施油氣田的勘探開發對環境的影響是不可避免的。環境污染日益加重，人們環境保護的意識也越來越強，各國法律都對鉆井液的環保性提出了更為嚴格的要求，積極采取各種對策和措施,減少對環境的污染和對生態環境的破壞。實現經濟效益、環境效益和社會效益的統一是石油工業發展的命脈。環保型鉆井液的開發利用既要滿足鉆井工程安全、優質、快速、高效的需求，還要滿足環保排放標準，不污染周圍的環境（包括土壤、動植物、地下水等），不影響農作物生長及施工人員的健康安全等條件。從源頭控制污染，最大限度的減少污染，實現“綠色”鉆井。毒性和生物可降解性就成為評價鉆井液環保性必不可少的指標。鉆井液毒性評價采用試驗方法，主要有糠蝦生物檢測法、微生物毒性法和累計生物熒光法。其中糠蝦生物檢測法是美國國家環保局（EPA）正式批準的用于鉆井液毒性評價的唯一方法。使一定數量的浮游動物糠蝦經受96h不同濃度毒物的毒害，分別記錄每種濃度下所殘存的生物數量。然后，以死亡比率與濃度的關系作圖，由圖中曲線即可得到使50%試驗生物致死的濃度值，該濃度值被稱為96hLC50值，用以表示毒物毒性的大小。LC50值越大，表示鉆井液的毒性越小。鉆井液處理劑的生物降解性是指鉆井液處理劑分子在微生物的作用下分解轉化為微生物代謝物或細胞物質并產生CO2的性質。目前主要應用的研究生物降解性的方法有有機物衰減法、生化耗氧量法和CO2吸收法等。1環保型鉆井液1.1白油基鉆井液隨著石油勘探開發向深井、高溫高壓井，水敏性地區和海上油田勘探開發的不斷深入，油基鉆井液的使用規模將會越來越大。工業白油環烷烴含量高，芳烴和稠環芳烴含量低。以工業白油為基液制得的全白油基鉆井液，生物毒性低，當鉆屑含油量低于15%時，允許將鉆屑直接排放入海，滿足歐盟環保要求。穩定性高，黏性強，濾失量小等優于其他鉆井液，全白油基鉆井液抗土、水污染較強且潤滑性良好可以抑制鉆屑水化分散有利于提高鉆速。改變全白油基鉆井液各種成分的含量，可以配制出不同礦井需要的鉆井液，使工作成效到達利益最大化，具有廣闊的應用前景。1.2烷基葡萄糖苷鉆井液烷基葡萄糖苷（APG）鉆井液，是近幾年提出的一種替代油基鉆井液的新型水基鉆井液體系。烷基葡萄糖苷是由葡萄糖或淀粉的酶解，經酸催化與脂肪醇脫水縮合生成的一大類有機化合物。由于生產條件和工藝的不同，烷基葡萄糖苷類產品所含的葡萄糖單元數及烷基化度有一定的差別。工業上習慣將此類產品統稱為烷基多糖苷（APG）。C8-18的APG已被證明具有優良的表面活性，無毒，對皮膚無刺激性，生物降解迅速徹底，配伍性能好等特點。在APG系列中，甲基葡萄糖苷（MEG）的使用尤為突出，具有多方面的優點。（1）較強的抑制性、封堵和降濾失作用，可以較好的穩定井壁；（2）具有良好的潤滑性能；（3）具有良好的保護油氣層性能；（4）具有良好的生物可降解性和熱穩定性；（5）組成簡單，流變性易調整，抗污染性強等。其抑制機理是甲基葡萄糖苷能吸附在泥頁巖表面形成一層半透膜，通過調節該鉆井液的水活度控制鉆井液與地層水的運移，使頁巖中的水進入鉆井液中，從根本上抑制泥頁巖的水化膨脹，穩固井壁。濃度80%甲基葡萄糖苷溶液LC50值高于500g/L，完全符合EPA規定的排放標準。綜上所述，甲基葡萄糖苷鉆井液是一種無毒、易生物降解的新型環保鉆井液。在環保要求嚴格的地區、海上復雜地層、大斜度井、延伸井和水平井的鉆井中均有很好的應用前景。1.3硅酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液被普遍認為是最具發展前景的水基鉆井液體系，因具有無毒、無熒光、良好防塌性能、材料費用低等特性，日益受到重視。其中硅酸鈉/鉀鉆井液，能提高機械鉆速，抑制頁巖的水化膨脹。硅酸鹽的用量小，降低了成本。殘液中的硅酸鉀還可以作為化肥，減少排放。硅酸鹽鉆井液已在大西洋東部的海灣北海、美國的阿拉斯加、加拿大的紐芬蘭、墨西哥灣等地區使用，應用前景廣闊。硅酸鹽鉆井液的作用機理可歸納為以下幾點：（1）硅酸鹽在鉆井液中形成不同尺寸的膠體和納米級粒子，這些粒子與巖石表面或地層水中的鈣、鎂離子發生反應，生成的硅酸鈣沉淀覆蓋在巖石表面起封堵作用；（2）含有硅酸鹽的鉆井液濾液與pH值低的地層水相遇后產生膠凝現象形成“半透膜”，阻止濾液進入地層穩定井壁；（3）硅酸鹽與粘土礦物發生縮合反應，產生膠結性物質，抑制頁巖中粘土礦物水化膨脹和分散；（4）硅酸鹽體系中的高聚物（黃原膠、PAC等）可調節體系的流變性，同時還可增加鉆井液濾液的粘度，減少濾液的浸入量。另外，通過在硅酸鹽鉆井液中使用適量的KCl、NaCl等無機鹽也可起到協同穩定作用。目前硅酸鹽鉆井液依然存在一些問題，該鉆井液的整體性能難以滿足各種復雜井和特殊井的要求。受使用溫度和pH值的限制，為達到良好的抑制性能，必須保證硅酸鹽有較大的加量，增加了成本。要達到較好的鉆井液性能，必須與其他非環保處理劑和低價鹽復配，使體系的環保性能受到影響。1.4合成基鉆井液合成基鉆井液是在水基鉆井液不能滿足井下復雜情況的性能要求，油基鉆井液和礦物油基鉆井液不能滿足環境保護要求的情況下應運而生的，合成基鉆井液以人工合成或改性的有機物為連續相，鹽水為分散液相，并有乳化劑、流型調節劑等形成油包水逆乳化懸浮分散體系，具有油基鉆井液的工作性能?，F已在現場應用的合成基鉆井液主要有酯基，醚基，聚α-烯烴基，線性α-烯烴基等。合成基鉆井液無毒，體系內不含有熒光類物質，可生物降解，對環境無污染，是一種環保型鉆井液體系。鉆井排水，鉆屑和廢棄鉆井液均可向海洋排放。其中新研制的典型酯基鉆井液的LC50大于2％，說明酯基鉆井液對環境無毒，厭氧降解是酯基鉆井液生物降解的主要方式。［7］陳明，馬錦榮．環保鉆井液技術研究與應用［J］．現代商貿工業，2010，（12）：330．［8］李建山，李謙定，楊呈德．環保型鉆井液技術研究與發展方向［J