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通訊員  許  穎  張  鑫

4月14日，新疆TK6143X井刷新了中原石油工程5500-6000米完鉆井最短施工周期紀錄。這得益于中原石油工程公司鉆井工程技術研究院自主研發的高性能泥頁巖強抑制劑——支化聚醚胺。

該產品具有抗高溫強抑制、配伍好、綠色環保、性價比高等突出優點，可有效解決現場強水敏性泥頁巖、含泥巖等易坍塌地層的井壁失穩問題，實現現場鉆井施工的綠色、安全、高效鉆進。近日，“支化聚醚胺的研制及工業化應用”項目獲得河南省科技進步二等獎。同時，該產品獲中國發明專利授權，并獲得中國石油和化學工業聯合會專利優秀獎和中原石油工程公司成果轉化獎。

研制高性能泥頁巖強抑制劑勢在必行

隨著世界環保要求日益嚴格和我國碳達峰、碳中和戰略目標的推進，對油氣勘探開發行業的環保要求也越來越高，鉆井液綠色化成為世界鉆井液發展的必然趨勢。同時，隨著油氣勘探開發范圍不斷擴大，深井超深井、大斜度定向井、長段水平井越來越多，鉆遇的高活性泥頁巖、含泥巖、泥巖互層等易坍塌地層越來越多，井壁穩定難度越來越大。井壁失穩是油氣鉆探過程中最常見的一種井下復雜情況。據統計，90%以上的井壁失穩發生在泥頁巖及含泥巖等易坍塌地層。研究表明，井壁失穩與黏土礦物的水化膨脹分散作用密切相關，當鉆遇泥頁巖、含泥巖、泥巖互層等易坍塌地層時，在鉆井液中加入抑制劑是解決井壁失穩的最有效途徑之一。因此，研制高性能泥頁巖強抑制劑來抑制地層黏土礦物的水化膨脹分散，對有效提高井壁穩定性、降低鉆井成本、增加經濟效益、保證安全鉆進意義重大。

“我們經過調研發現，在當前的認知水平下，胺基類產品仍被認為是抑制能力最強、應用最廣泛的一類有機材料。人們習慣上將小陽離子、大陽離子等季銨類產品及胺基聚醚產品統稱為聚胺。胺基聚醚作為高性能水基鉆井液的主抑制劑，通過嵌入及拉緊黏土晶層起到井壁穩定作用，但其胺基吸附活性位少，加量大，在鉆井液中抑制效果并不突出。總的來說，前期胺基類產品的抑制性能和配伍性能往往不能同時兼顧。”鉆井工程技術研究院首席專家司西強介紹。

對此，該公司成立以中石化集團公司高級專家王中華教授為首的創新團隊，加大科研攻關力度，科研人員重點從強化鉆井液的抑制性和配伍性等功能出發，進行綠色環保鉆井液助劑研發及體系研究等工作。

逐一攻克難題，創新成果豐碩

“我們經過3年的不懈努力，研制出支化聚醚胺產品，有效解決了胺基抑制劑抑制性能和配伍性能難以兼顧的矛盾。”鉆井工程技術研究院主任師謝俊介紹。

科研人員根據目標產品的結構與功能，提出產品分子設計及合成設計思路，確定合成思路、合成方法。他們在支化聚醚胺產品分子設計及合成設計思路的指導下，對其合成路線進行了確定，對其合成工藝條件進行了優化，對優化合成工藝條件下制備得到的產品樣品進行了提純分離，對純化得到的產品樣品進行了紅外光譜、核磁共振、元素分析等表征分析，得到了產品實際的分子結構，驗證了產品分子設計及合成設計思路的準確性。

支化聚醚胺產品作為一種新型泥頁巖強抑制劑，勢必要應用到鉆井液體系中才能體現其價值。于是，科研人員首先考慮的是處理劑本身的性能及配伍性能，他們依次對支化聚醚胺產品的抑制性能、抗溫性能、潤滑性能、配伍性能、生物毒性等進行了測試評價，得到了產品的系統評價結果，分析得到了支化聚醚胺的抑制防塌機理，為后續開展支化聚醚胺產品的現場應用提供技術參考。

科研人員開展了支化聚醚胺產品的小型探索試驗，確定得到了產品小型探索試驗工藝參數，又進一步開展了支化聚醚胺產品的中型探索試驗放大研究，得到了產品的中型探索試驗放大優化工藝。同時，科研人員在支化聚醚胺產品前期探索試驗的基礎上，開展了產品的工業生產，形成了成熟的產品工業生產技術。研究得到了支化聚醚胺產品的生產工藝并制定了現場應用工藝。

研產服用一體化成果豐碩

“我們原創研發的支化聚醚胺產品先后在四川、陜北、東北、中原、內蒙、新疆等地區現場應用200余口井，應用范圍遍及全國，效果突出，有效解決了現場高活性泥頁巖、含泥巖、泥巖互層等易坍塌地層的井壁失穩難題，助力現場大幅提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期。從使用價格來說，其使用價格比其它胺基抑制劑約降低30%，表現出較大的成本優勢，真正實現了現場鉆井施工的綠色、安全、高效鉆進，有效解決了胺基抑制劑抑制性與配伍性難以兼顧的矛盾。”鉆井工程技術研究院油田化學研究所副所長王忠瑾介紹。

該項目形成的支化聚醚胺產品屬原創性研究，填補了國內外空白，整體達到國際領先水平。共申請相關發明專利28件，已授權發明專利8件，出版專著1部，發表論文30篇，為我國油氣勘探開發領域鉆井液技術進步做出了重要貢獻。

目前，該公司已形成研產服用一體化的生產模式，技術人員每年都要生產500余噸支化聚醚胺產品發往全國各地，為促進我國鉆井液處理劑技術進步、保障國家能源安全做出了應有的貢獻，表現出顯著的經濟效益和社會效益，其推廣應用前景廣闊。