废弃钻井液堵调技术的应用

刘涛 姜慧 王嘉敏 詹继强 王锋 胡驰(胜利油田石油开发中心有限公司科研所， 山东 东营 257061)

摘要：本文通过优化添加剂的浓度及种类，将废弃钻井液进行调剖挤注试验。试验结果表明，废弃钻井液体系具有良好的稳定性，但直接注入会在近井地带就形成堵塞，需要进行合理的稀释。选取边水突进严重的垦东12-X69井进行现场试验，投入产出比可达1：6.1，即实现了增产，又保护了环境，取得了良好的经济效益和社会效益。关键词：废弃钻井液；堵调；增产；环境保护

0 引言

钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，又称钻井泥浆或泥浆。陆上钻井产生的废弃钻井液，一般存储于泥浆坑内，在泥浆坑中沉淀一段时间后分层，上层为分离出的废水层，而下层是沉淀的钻井液和钻屑，这里将它们统称为废弃钻井液。钻井液因工艺需要，需加入多种化学药剂，含有多种导致环境污染的成分，如果任意排放会对土壤，水资源等造成严重污染，并对人类造成伤害和经济损失。将废弃钻井液进行加工后作为调剖堵水剂具有较好的应用前景。它们不仅具有良好的抗盐、抗高温、抗剪切性能，便于大剂量调剖挤注，而且是一种价格低、调剖效果好的堵剂。同时将废弃物注入地层也解决了废弃物外排问题，减少了环境污染和固化费用。

图2 不同浓度增强剂下体系粒径

1 废弃钻井液添加剂优选

废弃钻井液中因凝聚作用会形成较大的油、泥、水结构，需加入分散剂使固体颗粒和油更好的分散于水溶液，保证有一定时间的悬浮能力，不至于在短时间内沉淀分层[1]。同时需加入增强剂增加钻井液在地层中的封堵强度和抗冲刷性，延长堵水剂在地层中的封堵时间，增大堵水剂的封堵率。选取分散剂FSJ-1和增强剂ZQJ-1对胜利油田某区块钻井废弃液进行室内试验，试验结果如下：

2 废弃钻井液稳定性评价

通过体系分层情况和析水率的大小来评价稳定性。将配制

好的体系放在60 ℃环境下，一段时间后观察体系的分层情况及析水量的大小。

如果只加入分散剂或者增强剂，析水量增加，且当只加入增强剂，上层析出的水颜色较浅；当同时加入两种添加剂时，虽然也有水析出，但比只加入一种析水量少。增强剂加入后，体系强度增强，析水量增加，再往体系中加入分散剂后，体系分散增加，总体析水量减少。由于废弃钻井液粘度较高，注入性较差，因此对废弃钻井液进行了不同比例的稀释。同时随着稀释比例增大，析水量增加，在体积比相同的情况下，两种添加剂加入的量越多，析水量越少，体系越稳定。

3 废弃钻井液体系注入性能评价

注入性能的好坏通过填砂管实验来确定。实验步骤如下：① 将20～40目的石英砂充填于填砂管中，称量填砂管质量。

② 以3.0mL/min注入速率注入模拟地层水，记录稳定后的压力，计算填砂管渗透率。并根据注入水的体积计算填砂管孔隙度。

图1 不同浓度分散剂下体系粒径

由图1可以看出，体系粒径随分散剂FSJ-1浓度增大而减小，这对体系的稳定性是有利的。由图2可以看出，体系总体粒径随增强剂ZQJ-1浓度增大而增大，这表明增强剂能起到一定的强化作用。使用分散剂和增强剂时，应根据废弃钻井液的性质，尤其是固体颗粒的凝聚和胶结程度，对比地层孔喉半径，优化合适的浓度。针对试验样品，我们选取分散剂FSJ-1的浓度为2.25%，增强剂ZQJ-1的浓度为3.0%.

③ 以3.0mL/min注入速率注入堵剂，并记录时间及注入

压差。

堵剂以不同比例的水稀释，稀释比为钻井废弃液比水，根据试验结果，对于没有稀释的2.25 % FSJ/3.8 % ZQJ体系，注入约0.5 PV后压力就达到20.0MPa，体系的注入性太差，几乎无法注入。原因主要是体系粘度太大，流动过程中阻力太高，体系不易通过。稀释过后，注入性能变好。体系稀释至1:1后，

2017年8月 | 63技术与信息注入2.0PV后压力只有约为4.0MPa，与之前相比压力下降幅度较大，注入性变好。注入完成后，拆开填砂管，在填砂管的入口端有粘稠状的液体堆积。出口端有黑色的水流出，说明体系在流动过程中，其中大部分的物质被截留在填砂管内部。

4 现场应用

根据前期实验结果，我们选取了垦东12区块作为实验区块。垦东12块位于新滩油田东部滩浅海地区,水深0-5m，构造上位于垦东凸起东部的斜坡带，主要含油层系为明化镇、馆上段，含油面积7.7km2，地质储量1759×104t。其主力层段明化镇平均渗透率为5214×10-3µm2,平均孔隙度为37.6%，地面原油粘度1742mPa·s(50℃)，属于高孔、高渗普通稠油油藏。具有强边水，随着油井生产，边水突进严重，油井含水超过80%的占到96%。

优选了垦东12-X69井为实验井。废弃钻井液为临近区块新鲜钻井废弃液，拉运入井场后，经过滤网过滤后，进行稀释加入添加剂泵入井中，该井共计注入812方废弃钻井液。施工完成后，KD12-X9井见效明显，含水88%下降至75%，累增油612t。垦东12-X69井施工费用为14.9万元，其它运输和占产费用约10万元，增油612吨，按油价2500元/吨计算，增收为153万元，投入产出比为1∶6.1，具有很好的经济效益。同时将废弃钻井液再利用，减少了环境污染和固化费用，产生了良好的社会效益。

金属配合物光催化还原二氧

化碳的研究进展

吴谦 聂小春 査孟

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明650500)

摘要：本文陈述了光催化还原二氧化碳的原理，介绍了贵金属配合物与

非贵金属配合物光催化还原二氧化碳的研究进展，对非贵金属配合物光催化还原二氧化碳做出展望。关键词：金属配合物；光催化；二氧化碳；还原浩瀚的宇宙赋予人类两大廉价的资源，即太阳能和CO2，尽管CO2被公认为“温室效应”的“罪魁祸首”，但从化学角度来看CO2也是一个潜在的巨大碳能源，将CO2还原为化学燃料的设想，是解决CO2问题的有效方法。近年来，各国化工行业致力于各种新型金属配合物催化剂的合成，利用可见光催化还原CO2为可再利用的燃料且取得了不错的效果。为减轻二氧化碳排放的研究起到了良好的开端。

1 光催化还原CO2的原理

人工模拟光催化还原CO2的最先启发是来自绿色植物的光合作用。因为绿色植物光合作用是地球上唯一的、大规模的将太阳能转换为化学能的过程。从有机合成角度看,光合作用的总效果是在太阳光的作用下，使CO2“还原”成为碳水化合物[1]。光催化还原CO2技术就是通过光催化反应完成人工模拟光合作用，以达到的能源转化与利用的目的，具有反应条件温和、对环境友好、无二次污染等优点，是一种理想的减排技术，将为日益严重的环境污染和能源短缺等难题提供行之有效的解决方案。光催化还原CO2反应实质上也是氧化-还原过程，只不过它是以光能为驱动力，反应过程中电子被激发与传递过程同自然界的光合作用过程极为相似。据此推得，光诱导引发的氧化—还原反应也就是—人工模拟光合作用是CO2还原的原理。

近乎于“惰性气体”， 它本身CO2气体具有相当稳定的结构性质，

并没有任何吸收光的能力，此时就需要恰当的光化学敏感剂来吸收相应的光，即光催化剂，其中半导体材料成为最早的光催化剂，例如Inoue[2]等人最先报道了TiO2光催化使得CO2与H2O还原得到HCOOH 、HCHO、 CH3OH及痕量CH4气体。为了高效的,高选择性的还原CO2，人们已经探究使用过渡金属配合物作为催化剂，其催化过程中可以引发单电子向两电子的转换，将CO2还原为CO或者HCOOH等[3]。

5 结论与认识

(1)为保证废弃钻井液的封堵性，需加入一定量

的分散剂和增强剂，以调整其粒径和强度，保证其封堵性能。

(2)废弃钻井液粘度较大，直接注入容易堵塞，需要根据地层渗透率进行稀释，才能有效注入，达到封堵效果。

(3)选井时，在考虑地层参数及水淹程度的前提下，也需要考虑废弃钻井液的来源，距离注入井越近，运输成本越低，投入产出比越高。(4)本次选取的实验井取的了较好的封堵效果，投入产出比达到1：6.1，但其有效期相对较短，仅4个月，且只有远端井受效，下一步应加强钻井液的强度，增强其封堵的长效性。

2 金属配合物光催化还原CO2的研究进展

2.1 贵金属配合物光催化还原CO2的研究

二十世纪八十年代早期Lehn[4]首次使用过度金属配合物Ru(bpy)32+

出现在光催化还原CO2中，其中Ru(bpy)32+做为光敏剂，COCl2为催化剂，在水溶液中借助三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂把CO2还原为HCOOH，且甲酸循环转化数TON达到14.5，这便开启了过渡金属配合物的光催化还原CO2的热门研究。之后研究者们相继使用贵金属Ru、Re、Nb、Ta、Ir等配合物作催化剂将CO2转化为CO、CH4、C2H5OH、HCOOH、CH3OH等等,其中研究颇多的是转化为CO和HCOOH。并且这些金属配合物由单核到双核以及多核，效果都极好。Osamu Ishitani在贵金属配合物光催化还原CO2可以说是做到了顶峰，早在1987年就合成了Ru的多吡啶配合物，例如很早前利用

参考文献：

[1]赵福麟，等.油田化学[M].东营：石油大学出版社，1998，8：87-102.

[2]胡博仲.大庆油田高含水期稳油控水采油工程技术[M]．北京：石油工业出版社，1997：252-272.

作者简介：刘涛，男，硕士研究生，工程师，2007年毕业于中国石油大学(华东)油气田开发专业，主要从事采油工艺的研究与应用。

| 2017年8月