鉆井用化學(xué)材料檢測:保障鉆井作業(yè)安全與效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
在石油和天然氣勘探開發(fā)中,鉆井作業(yè)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。鉆井用化學(xué)材料,如鉆井液處理劑(增粘劑、降濾失劑、頁巖抑制劑、潤滑劑、堵漏劑、加重劑等)、水泥漿添加劑、完井液添加劑等,發(fā)揮著穩(wěn)定井壁、控制地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、攜帶巖屑、保護儲層、固結(jié)套管等多重關(guān)鍵作用。這些材料的性能優(yōu)劣直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的安全、效率、成本以及最終油氣井的質(zhì)量和產(chǎn)能。因此,對鉆井用化學(xué)材料進行嚴(yán)格、系統(tǒng)和科學(xué)的檢測,是確保其滿足特定工況需求、符合環(huán)保法規(guī)、保障整體鉆井工程順利進行的必不可少的質(zhì)量控制手段。通過專業(yè)的檢測,可以評估材料的物理化學(xué)性質(zhì)、使用性能、配伍性、穩(wěn)定性、對儲層的影響以及對環(huán)境的潛在風(fēng)險,為鉆井設(shè)計和施工提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
核心檢測項目
鉆井用化學(xué)材料的檢測項目根據(jù)其類型和功能側(cè)重點有所不同,但通常涵蓋以下核心方面:
- 物理性能檢測: 密度、粒度分布、溶解度/分散性、水分/固含量、表觀粘度、篩余物、熱穩(wěn)定性(高溫老化)等。
- 化學(xué)性能檢測: pH值、堿度、鹽含量(如氯離子、鈣鎂離子)、有機質(zhì)含量、灰分、元素分析(有害元素如重金屬)、離子交換容量等。
- 鉆井液性能相關(guān)檢測(針對處理劑及配漿材料):
- 流變性:塑性粘度、動切力、靜切力(初/終)、表觀粘度、流性指數(shù)、稠度系數(shù)。
- 濾失性能:常溫/中壓濾失量(API濾失)、高溫高壓濾失量(HTTP濾失)、濾餅質(zhì)量(厚度、韌性)。
- 抑制性:頁巖滾動回收率、線性膨脹率、頁巖分散實驗。
- 潤滑性:潤滑系數(shù)(EP極壓潤滑儀)、摩阻系數(shù)。
- 配伍性:與基漿及其他處理劑的相容性,是否產(chǎn)生沉淀、絮凝或過度增粘等。
- 抗污染能力:對鉆屑、鹽、鈣、水泥等的容忍度。
- 水泥漿性能相關(guān)檢測(針對水泥外加劑和外摻料): 稠化時間、抗壓強度(常/高溫養(yǎng)護)、游離液含量、流變性、失水量、沉降穩(wěn)定性、防氣竄性能等。
- 儲層保護性能檢測: 巖心滲透率恢復(fù)值、濾液對巖心的傷害評價等。
- 環(huán)保與安全性能檢測: 生物毒性(如LC50/EC50)、生物降解性、重金屬含量、閃點、可燃性、腐蝕性(對金屬管材、設(shè)備)等。
- 特殊功能性能檢測: 如堵漏材料的堵漏效率評價、加重材料的密度和磨損性、消泡劑的消泡抑泡性能等。
主要檢測儀器
完成上述復(fù)雜的檢測項目,需要依賴一系列專業(yè)化的儀器設(shè)備:
- 流變儀: 如六速旋轉(zhuǎn)粘度計、Fann 35型粘度計、高級旋轉(zhuǎn)流變儀,用于測量鉆井液、水泥漿的流變參數(shù)。
- 濾失儀: API標(biāo)準(zhǔn)中壓濾失儀、高溫高壓濾失儀(如OFITE HTHP Filter Press),用于測量濾失量和評價濾餅。
- 滾子加熱爐: 用于模擬井下高溫條件,進行鉆井液、水泥漿或處理劑的老化實驗。
- 頁巖膨脹儀/滾動回收儀: 用于評價材料的抑制頁巖水化膨脹和分散的能力。
- 極壓潤滑儀: 用于測量鉆井液或處理劑的潤滑性能。
- 密度計/比重秤: 測量液體或固體材料的密度。
- 激光粒度分析儀: 精確測量固體粉末或加重材料的粒度分布。
- 馬氏稠化儀/增壓稠化儀: 模擬井下溫度壓力條件,測定水泥漿的稠化時間。
- 壓力試驗機: 用于測試水泥石或固化體的抗壓強度。
- 巖心流動實驗裝置: 評價工作液對儲層巖心的傷害程度(滲透率恢復(fù)實驗)。
- 生物毒性測試設(shè)備: 如發(fā)光細菌毒性測試儀、大型蚤/魚類急性毒性測試系統(tǒng)等。
- 化學(xué)分析儀器: pH計、電導(dǎo)率儀、離子色譜儀、原子吸收光譜儀(AAS)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)、元素分析儀、卡爾費休水分測定儀等,用于化學(xué)成分定量分析。
- 烘箱/馬弗爐: 用于測定水分、固含量、灰分等。
常用檢測方法
檢測方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的操作規(guī)程進行,以確保結(jié)果的可靠性和可比性:
- 標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(SOP): 實驗室內(nèi)部建立的詳細操作步驟。
- API推薦做法: 美國石油學(xué)會(API)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)最廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ),例如:
- API RP 13B-1: 水基鉆井液測試程序
- API RP 13B-2: 油基鉆井液測試程序
- API RP 10B-2: 水泥測試推薦作法
- API RP 13I: 鉆井液材料測試推薦作法
- ISO國際標(biāo)準(zhǔn): 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如ISO 10414-1(現(xiàn)場鉆井液測試)、ISO 10426系列(油井水泥)等。
- 國家標(biāo)準(zhǔn)(GB): 各國制定的國家標(biāo)準(zhǔn),如中國的GB/T系列標(biāo)準(zhǔn)。
- 行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn): 特定公司或組織制定的更嚴(yán)格或補充性的測試方法。
- 環(huán)保測試方法: 如OECD化學(xué)品測試指南、OSPAR協(xié)議規(guī)定的方法等,用于生物毒性和降解性測試。
具體操作通常包括:樣品制備(如配漿、稀釋、溶解)、儀器校準(zhǔn)、按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置測試條件(溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、時間等)、進行測量、數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果計算和報告。
關(guān)鍵檢測標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)是檢測工作的基石,為檢測項目、方法和結(jié)果判定提供統(tǒng)一依據(jù)。主要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)體系:
- API (美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)體系: 是全球鉆井液、水泥及相關(guān)材料檢測最核心、最廣泛認可的標(biāo)準(zhǔn)體系。
- ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)標(biāo)準(zhǔn)體系: 提供國際通用的標(biāo)準(zhǔn),促進全球技術(shù)統(tǒng)一和交流。
- 國家標(biāo)準(zhǔn):
- 中國:GB/T(推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)),如GB/T 16783.1 (水基鉆井液現(xiàn)場測試)、GB/T 19139 (油井水泥試驗方法)等;以及SY/T(石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。
- 其他國家:如ASTM (美國材料與試驗協(xié)會)的部分標(biāo)準(zhǔn)也可能被參考。
- 環(huán)保法規(guī)要求標(biāo)準(zhǔn): 各國或地區(qū)(如OSPAR北海區(qū)域、美國EPA、中國生態(tài)環(huán)境部)制定的關(guān)于鉆井化學(xué)品生物毒性、生物降解性、重金屬含量等限值要求和測試標(biāo)準(zhǔn)。
- 客戶/作業(yè)者特定技術(shù)規(guī)格: 油氣公司或鉆井承包商往往會根據(jù)具體區(qū)塊的地質(zhì)條件、環(huán)境敏感性和作業(yè)要求,提出比通用標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的補充或定制化檢測要求。
綜上所述,鉆井用化學(xué)材料的檢測是一個涉及多學(xué)科、多項目、多儀器、嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜系統(tǒng)工程。通過科學(xué)嚴(yán)謹?shù)臋z測,不僅能夠篩選出性能優(yōu)異、安全環(huán)保的材料,優(yōu)化鉆井液和水泥漿體系設(shè)計,更能有效預(yù)防鉆井事故(如井壁失穩(wěn)、卡鉆、井漏、井噴)、保護油氣儲層、降低作業(yè)成本、滿足環(huán)保法規(guī)要求,最終保障整個鉆井作業(yè)的高
CMA認證
檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定證書
證書編號:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS認可
實驗室認可證書
證書編號:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO認證
質(zhì)量管理體系認證證書
證書編號:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日