在石油、頁(yè)巖氣開(kāi)采中,鉆井液需同時(shí)滿足潤(rùn)滑性、抑制性、環(huán)保性三大要求。傳統(tǒng)氯化鉀體系易腐蝕設(shè)備,聚合物體系高溫易失效,而甲酸鉀憑借獨(dú)特的化學(xué)特性,成為解決行業(yè)痛點(diǎn)的突破性方案。
1. 優(yōu)異的抑制性,穩(wěn)定井壁
鉆井過(guò)程中,地層中的黏土礦物遇水容易膨脹、分散,導(dǎo)致井壁坍塌、縮徑等問(wèn)題,嚴(yán)重影響鉆井安全和效率。
甲酸鉀中的鉀離子(K?)能優(yōu)先吸附在黏土礦物的表面,占據(jù)黏土顆粒間的吸附位點(diǎn),阻止水分子進(jìn)入黏土晶格,從而抑制黏土的水化膨脹和分散,有效穩(wěn)定井壁,減少井眼復(fù)雜情況(如卡鉆、井漏)的發(fā)生。
相比其他抑制劑(如氯化鉀),甲酸鉀的抑制性更強(qiáng),且對(duì)環(huán)境更友好。
2. 提高鉆井液密度,平衡地層壓力
甲酸鉀的分子量較大(84 g/mol),且易溶于水,能顯著提高鉆井液的密度。
在高壓地層鉆井時(shí),需要通過(guò)調(diào)整鉆井液密度來(lái)平衡地層壓力,防止井噴等惡性事故。甲酸鉀可作為加重劑,在不顯著增加鉆井液黏度的前提下提高密度,滿足高壓地層的鉆井需求,同時(shí)避免因使用傳統(tǒng)加重劑(如重晶石)導(dǎo)致的固相顆粒過(guò)多、磨損設(shè)備等問(wèn)題。
3. 良好的潤(rùn)滑性,減少設(shè)備磨損
鉆井液需要具備一定的潤(rùn)滑性,以降低鉆具與井壁、套管之間的摩擦阻力,減少鉆具磨損和動(dòng)力消耗。
甲酸鉀能在鉆具表面形成一層潤(rùn)滑膜,降低摩擦系數(shù),尤其在水平井、定向井等復(fù)雜井型中,可減少鉆具卡阻風(fēng)險(xiǎn),延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
4. 抗鹽污染能力強(qiáng),適應(yīng)復(fù)雜地層
在含鹽地層(如鹽水層、鹽膏層)中,鉆井液易受鹽污染,導(dǎo)致性能惡化(如黏度驟升或驟降)。
甲酸鉀本身具有強(qiáng)抗鹽性,在高鹽環(huán)境下仍能保持鉆井液的穩(wěn)定性,避免因鹽污染導(dǎo)致的鉆井液性能失效,適用于海洋鉆井、鹽礦層等復(fù)雜地質(zhì)條件。
5. 環(huán)保性較好,符合行業(yè)要求
相比部分含重金屬或有毒成分的鉆井液添加劑,甲酸鉀的生物毒性低,易被生物降解,對(duì)環(huán)境的污染較小。
在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天,甲酸鉀能滿足鉆井作業(yè)對(duì) “綠色環(huán)?!?的需求,尤其適用于敏感生態(tài)區(qū)域的鉆井工程。
甲酸鉀憑借強(qiáng)抑制性、高密度調(diào)節(jié)能力、良好潤(rùn)滑性、抗鹽污染及環(huán)保性等綜合優(yōu)勢(shì),成為鉆井液(尤其是水基鉆井液)中的關(guān)鍵添加劑,能有效解決復(fù)雜地層鉆井中的井壁穩(wěn)定、壓力平衡、摩擦損耗等核心問(wèn)題,因此被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣及地質(zhì)勘探等鉆井作業(yè)中。