通讯员  许  颖  张  鑫

4月14日，新疆TK6143X井刷新了中原石油工程2024-0300米完钻井最短施工周期纪录。这得益于中原石油工程公司钻井工程技术研究院自主研发的高性能泥页岩强抑制剂——支化聚醚胺。

该产品具有抗高温强抑制、配伍好、绿色环保、性价比高等突出优点，可有效解决现场强水敏性泥页岩、含泥岩等易坍塌地层的井壁失稳问题，实现现场钻井施工的绿色、安全、高效钻进。近日，“支化聚醚胺的研制及工业化应用”项目获得河南省科技进步二等奖。同时，该产品获中国发明专利授权，并获得中国石油和化学工业联合会专利优秀奖和中原石油工程公司成果转化奖。

研制高性能泥页岩强抑制剂势在必行

随着世界环保要求日益严格和我国碳达峰、碳中和战略目标的推进，对油气勘探开发行业的环保要求也越来越高，钻井液绿色化成为世界钻井液发展的必然趋势。同时，随着油气勘探开发范围不断扩大，深井超深井、大斜度定向井、长段水平井越来越多，钻遇的高活性泥页岩、含泥岩、泥岩互层等易坍塌地层越来越多，井壁稳定难度越来越大。井壁失稳是油气钻探过程中最常见的一种井下复杂情况。据统计，90%以上的井壁失稳发生在泥页岩及含泥岩等易坍塌地层。研究表明，井壁失稳与黏土矿物的水化膨胀分散作用密切相关，当钻遇泥页岩、含泥岩、泥岩互层等易坍塌地层时，在钻井液中加入抑制剂是解决井壁失稳的最有效途径之一。因此，研制高性能泥页岩强抑制剂来抑制地层黏土矿物的水化膨胀分散，对有效提高井壁稳定性、降低钻井成本、增加经济效益、保证安全钻进意义重大。

“我们经过调研发现，在当前的认知水平下，胺基类产品仍被认为是抑制能力最强、应用最广泛的一类有机材料。人们习惯上将小阳离子、大阳离子等季铵类产品及胺基聚醚产品统称为聚胺。胺基聚醚作为高性能水基钻井液的主抑制剂，通过嵌入及拉紧黏土晶层起到井壁稳定作用，但其胺基吸附活性位少，加量大，在钻井液中抑制效果并不突出。总的来说，前期胺基类产品的抑制性能和配伍性能往往不能同时兼顾。”钻井工程技术研究院首席专家司西强介绍。

对此，该公司成立以中石化集团公司高级专家王中华教授为首的创新团队，加大科研攻关力度，科研人员重点从强化钻井液的抑制性和配伍性等功能出发，进行绿色环保钻井液助剂研发及体系研究等工作。

逐一攻克难题，创新成果丰硕

“我们经过3年的不懈努力，研制出支化聚醚胺产品，有效解决了胺基抑制剂抑制性能和配伍性能难以兼顾的矛盾。”钻井工程技术研究院主任师谢俊介绍。

科研人员根据目标产品的结构与功能，提出产品分子设计及合成设计思路，确定合成思路、合成方法。他们在支化聚醚胺产品分子设计及合成设计思路的指导下，对其合成路线进行了确定，对其合成工艺条件进行了优化，对优化合成工艺条件下制备得到的产品样品进行了提纯分离，对纯化得到的产品样品进行了红外光谱、核磁共振、元素分析等表征分析，得到了产品实际的分子结构，验证了产品分子设计及合成设计思路的准确性。

支化聚醚胺产品作为一种新型泥页岩强抑制剂，势必要应用到钻井液体系中才能体现其价值。于是，科研人员首先考虑的是处理剂本身的性能及配伍性能，他们依次对支化聚醚胺产品的抑制性能、抗温性能、润滑性能、配伍性能、生物毒性等进行了测试评价，得到了产品的系统评价结果，分析得到了支化聚醚胺的抑制防塌机理，为后续开展支化聚醚胺产品的现场应用提供技术参考。

科研人员开展了支化聚醚胺产品的小型探索试验，确定得到了产品小型探索试验工艺参数，又进一步开展了支化聚醚胺产品的中型探索试验放大研究，得到了产品的中型探索试验放大优化工艺。同时，科研人员在支化聚醚胺产品前期探索试验的基础上，开展了产品的工业生产，形成了成熟的产品工业生产技术。研究得到了支化聚醚胺产品的生产工艺并制定了现场应用工艺。

研产服用一体化成果丰硕

“我们原创研发的支化聚醚胺产品先后在四川、陕北、东北、中原、内蒙、新疆等地区现场应用200余口井，应用范围遍及全国，效果突出，有效解决了现场高活性泥页岩、含泥岩、泥岩互层等易坍塌地层的井壁失稳难题，助力现场大幅提高了机械钻速，缩短了钻井周期。从使用价格来说，其使用价格比其它胺基抑制剂约降低30%，表现出较大的成本优势，真正实现了现场钻井施工的绿色、安全、高效钻进，有效解决了胺基抑制剂抑制性与配伍性难以兼顾的矛盾。”钻井工程技术研究院油田化学研究所副所长王忠瑾介绍。

该项目形成的支化聚醚胺产品属原创性研究，填补了国内外空白，整体达到国际领先水平。共申请相关发明专利28件，已授权发明专利8件，出版专著1部，发表论文30篇，为我国油气勘探开发领域钻井液技术进步做出了重要贡献。

目前，该公司已形成研产服用一体化的生产模式，技术人员每年都要生产500余吨支化聚醚胺产品发往全国各地，为促进我国钻井液处理剂技术进步、保障国家能源安全做出了应有的贡献，表现出显著的经济效益和社会效益，其推广应用前景广阔。