在石油、頁巖氣開采中,鉆井液需同時滿足潤滑性、抑制性、環保性三大要求。傳統氯化鉀體系易腐蝕設備,聚合物體系高溫易失效,而甲酸鉀憑借獨特的化學特性,成為解決行業痛點的突破性方案。
1. 優異的抑制性,穩定井壁
鉆井過程中,地層中的黏土礦物遇水容易膨脹、分散,導致井壁坍塌、縮徑等問題,嚴重影響鉆井安全和效率。
甲酸鉀中的鉀離子(K?)能優先吸附在黏土礦物的表面,占據黏土顆粒間的吸附位點,阻止水分子進入黏土晶格,從而抑制黏土的水化膨脹和分散,有效穩定井壁,減少井眼復雜情況(如卡鉆、井漏)的發生。
相比其他抑制劑(如氯化鉀),甲酸鉀的抑制性更強,且對環境更友好。
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,需要通過調整鉆井液密度來平衡地層壓力,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,同時避免因使用傳統加重劑(如重晶石)導致的固相顆粒過多、磨損設備等問題。
3. 良好的潤滑性,減少設備磨損
鉆井液需要具備一定的潤滑性,以降低鉆具與井壁、套管之間的摩擦阻力,減少鉆具磨損和動力消耗。
甲酸鉀能在鉆具表面形成一層潤滑膜,降低摩擦系數,尤其在水平井、定向井等復雜井型中,可減少鉆具卡阻風險,延長設備使用壽命。
4. 抗鹽污染能力強,適應復雜地層
在含鹽地層(如鹽水層、鹽膏層)中,鉆井液易受鹽污染,導致性能惡化(如黏度驟升或驟降)。
甲酸鉀本身具有強抗鹽性,在高鹽環境下仍能保持鉆井液的穩定性,避免因鹽污染導致的鉆井液性能失效,適用于海洋鉆井、鹽礦層等復雜地質條件。
5. 環保性較好,符合行業要求
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,對環境的污染較小。
在環保要求日益嚴格的今天,甲酸鉀能滿足鉆井作業對 “綠色環保” 的需求,尤其適用于敏感生態區域的鉆井工程。
甲酸鉀憑借強抑制性、高密度調節能力、良好潤滑性、抗鹽污染及環保性等綜合優勢,成為鉆井液(尤其是水基鉆井液)中的關鍵添加劑,能有效解決復雜地層鉆井中的井壁穩定、壓力平衡、摩擦損耗等核心問題,因此被廣泛應用于石油、天然氣及地質勘探等鉆井作業中。