膨润土水化膨胀与温度、压力的关系研究

利用YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置,对膨润土水化膨胀规律与温度、压力的关系进行了初步的研究探讨。实验表明,在一定条件下,升高温度可增大膨润土水化膨胀速度,对于定量膨润土样品其最终的膨胀变化量是相同的,膨胀规律基本一致,提高试验压力,也可加速膨润土的水化膨胀;该试验装置还能测出样品的软化变形点,能简捷、直观地评价其稳定状态。     

聚合醇的浊点对钻井液润滑和防塌性能的影响

采用测定粘附系数和页岩抑制率的方法研究了聚合醇在浊点前后对钻井液润滑性和抑制性的影响,探讨了其作用机理.研究结果表明,温度高于浊点时聚合醇钻井液的润滑性明显好于温度低于浊点时的润滑性,抑制性与浊点关系不大,在高温时抑制效果更好.     

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基于钻井液技术所面临的油气层保护，安全快速钻井方面的严格要求。从优选处理剂入手，根本上能够解决页岩水化、油层保护、环保等方面的问题，研制了一种新型聚合醇钻井液。由于聚合醇易于生物降解、利于环保、保护油层等特点，很快引起了人们的关注。聚合醇的作用机理表现为：聚合醇具有浊点效应，当温度降低到浊点温度以下时，聚合醇开始溶解，而温度高于浊点温度时，从水中析出，形成憎水膜，吸附在页岩表面，抑制页岩水化分散的作用；聚合醇与无机盐具有协同效应，起到了抑制页岩水化分散，稳定页岩的作用；聚合醇可增大滤液的粘度、降低滤液的化学活性，抑制页岩水化分散。进行了聚合醇对钻井液的流变性、热稳定性、抑制性等方面的研究，实验结果表明聚合醇的浓度在3%时，所研制的聚合醇钻井液具有很好的热稳定性、抑制性与较好的流变性，能够满足钻井施工的要求。     

聚合醇在钻井液中浊点变化规律研究及应用

研究了各因素对聚合醇浊点的影响规律,考察了在浊点温度前后,聚合醇对钻井液性能的影响。试验结果表明,使用聚合醇能改善钻井液性能,尤其在浊点温度以上使用时,更显著提高了钻井液的抑制性、润滑性和高温降滤失性能。通过在川东地区天东017-X2井钻井液中优化使用聚合醇,同比邻井应用更合理和节省费用。     

聚合醇JLX防塌润滑性能研究

室内研究了聚合醇（JLX）的防塌润滑性能及其与浊点的关系,探讨了其作用机理。研究结果表明,聚合醇的浊点效应对聚合醇的防膨性能有影响,在浊点以上温度的防膨效果明显优于浊点以下温度的防膨效果。当环境温度高于聚合醇浊点温度时,聚合醇钻井液发生相分离,形成一憎水似油的相,该相具有更好的润滑性能,同时对低渗透泥页岩具有封堵孔隙作用,从而有效地抑制钻井液液柱压力向地层传递,起到稳定井壁的作用。     

聚合醇与有机盐的协同效应

研究了有机盐对不同分子量聚合醇的浊点、抑制性和润滑性的影响。结果发现,有机盐的增加能够不同程度地降低聚合醇的浊点,而且复配的聚合醇受有机盐的影响较大;有机盐能够增强聚合醇的抑制性,存在一种协同效应,而且有机盐和不同配比的复合聚合醇复配后的抑制效果不同;在浊点以下,有机盐对聚合醇的润滑性影响较小。建议在现场使用聚合醇有机盐钻井液时,应根据井底温度和有机盐加量的不同,选择聚合醇的最优配方。     

氯化钙/聚合醇钻井液体系的研究及应用

研制开发了氯化钙/聚合醇钻井液体系,并在史136井应用。实验和现场应用表明,氯化钙/聚合醇钻井液体系具有优良的泥页岩抑制性、润滑性、抗温性及流变性,可通过改变氯化钙浓度调整聚合醇浊点,以满足不同井深的需要。该体系的应用解决了强水敏泥页岩的稳定问题,具有良好的经济效益。     

有机盐聚合醇钻井液在页岩气井中的应用

针对页岩气开发中面临的页岩极易吸水膨胀、缩径、破碎垮塌等特点,优选出了有机盐聚合醇钻井液的配方.性能评价结果表明,与现场常用的聚合物和聚磺钻井液相比,该有机盐聚合醇钻井液具有较强的抑制性、封堵性能和较低的渗透性及活度,能阻止滤液进入页岩地层,防止页岩吸水膨胀垮塌,充分体现了体系的低活度防塌性能.并通过在第一口页岩气专层井宁206井的现场应用表明,有机盐聚合醇钻井液能解决易塌页岩地层的井眼稳定和页岩气井高伽玛碳质页岩的失稳问题.     

产品与服务信息

YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置,可模拟井下地层的温度压力状态,测定泥页岩样品的水化膨胀规律,评价有关处理剂抑制性能,优选适合于钻井生产的处理剂体系。同时可以检测出泥页岩样品的软化变形点。 YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置配备专用制样装置和微机系统。自动采集处理各项试验参数,即     

聚乙二醇抑制岩屑水化分散作用的影响因素研究

通过滚动回收率试验．对聚乙二醇(PEG)抑制岩屑水化分散的影响因素进行了研究。结果表明，KCI与PEG具有很好的协同作用．加入少量的KCI就能大大增强PEG的抑制作用；NaCl主要通过调节PEG溶液的浊点温度来改变PEG的抑制作用，当加入NaCl导致PEG溶液浊点温度低于试验温度时，可显著提高PEG溶液的抑制作用；温度对PEG／NaCl复配体系和PEG/CaCl2复配体系的抑制性影响很大，在高于浊点温度下使用可大幅度提高其抑制性能；PEG相对分子量在2000～20000时对其抑制性影响不显著。     

多胺型泥页岩抑制剂对黏土水化膨胀的抑制性能评价

泥页岩水化膨胀和分散引起的井壁失稳一直是钻井工程中的技术难题,因此钻遇泥页岩地层的水基钻井液中必须提高钻井液对泥页岩的抑制性,最大限度地降低井下复杂情况的发生率。为此,以有机二酸与胺为原料合成多胺型泥页岩抑制剂,并通过线性膨胀性、防膨、抑制黏土造浆、钻井液性能评价等实验,评价了其抑制性。实验结果表明:草酸、丁二酸、己二酸与四乙烯五胺按照酸与胺的摩尔比为1∶2时的反应产物的抑制性最佳,浓度为0.1%的溶液与4%氯化钾溶液的抑制作用相当;钻井液加入筛选出的抑制剂后的动切力值明显降低,且土容量越大,变化越明显;在0.1%二酸-四乙烯五胺(1∶2)溶液中,90min时膨润土的线性膨胀率与同条件下4.0%氯化钾溶液中的效果相近,防膨率最高可达34.41%;室温下,多胺类抑制剂所需加量少,对水基钻井液有一定的增黏作用,对膨润土水化膨胀、分散的抑制效果较好。     

新型超高温页岩抑制剂特性实验研究

为满足超高温深井钻井工程的需要,提升抗高温水基钻井液的抑制页岩水化能力,研选了一种新型超高温页岩抑制剂HT-HIB该抑制剂分子结构与聚醚二胺类似,端部含有2个胺基,但分子链为刚性的环烷基。通过抑制膨润土造浆实验、页岩滚动分散实验、页岩膨胀实验、压力传递测试、X射线衍射分析黏土层间距、Zeta电位测试和热重分析等,综合评价了该页岩抑制剂的抑制性能,并揭示其作用机理。结果表明,HT-HIB能抑制泥页岩水化膨胀和分散,并可在一定程度上阻止压力传递,作用优于目前高性能水基钻井液中使用的聚胺抑制剂;同时HT-HIB可在220℃下保持性能稳定。HT-HIB通过端部的胺基单层吸附插入黏土层中,破坏黏土表面水化层结构并排出层间水分子;黏土表面吸附HT-HIB后亲水性显著降低,从而阻止了水分子的吸附;此外,HT-HIB的溶解度随pH值变化,可使HT-HIB从溶液中析出并堵塞页岩微孔隙,也有利于阻止液相侵入。总之,HT-HIB借助化学抑制、润湿反转以及物理封堵协同作用,因而表现出突出的抑制性能,为开发新一代抗高温高性能水基钻井液打下了基础。      

可循环强抑制性稳定泡沫钻井液研究

针对泡沫钻井过程中一次性泡沫使用量大、耗材多以及井壁易失稳的问题,从泡沫循环以及泥页岩抑制机理出发,通过评价不同处理剂的性能,研制了可循环强抑制性稳定泡沫钻井液。采用常规泡沫性能评价方法、泡沫循环性能测试以及泥页岩抑制性能测试对其综合性能进行了评价。结果表明:NaCl质量分数、岩屑含量以及煤油加量分别达15%时,该泡沫钻井液在130 ℃下滚动16 h后,发泡体积维持在400 mL以上,说明其具有较好的抗温、抗污染能力;调节pH值进行8次循环以后其发泡体积仍维持在500 mL以上;泥页岩在该泡沫钻井液中的一次、二次滚动回收率达96%以上,泥页岩经其处理后的硬度与经白油处理后的硬度相近。研究结果表明,应用可循环强抑制性稳定泡沫钻井液进行钻井,可以避免地面泡沫大量堆积,降低钻井成本,同时能有效抑制黏土水化膨胀,且抑制性能持久,有利于维持泥页岩地层的稳定。      

正电胶钻井液保护天然气藏室内研究

针对中原油田保护油气层技术现状和陕北富县风险探区低孔、低渗储层特征，提出了合理保护天然气藏的新观点。借助OFI-170-50高温高压动失水仪、YPM-02高温高压页岩膨胀模拟试验仪等仪器，对比分析了正电胶钻井液体系强抑制、防水锁的天然气藏保护效果，为钻井完井液保护深层气现场施工提供一定的理论依据。     

深水聚胺高性能钻井液试验研究

聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液,在深水钻井领域具有广阔的应用前景。为降低钻井液成本,在研制聚胺强抑制剂的基础上,考虑水合物抑制及低温流变性等因素,通过优选处理剂,构建了适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系,并对其进行了综合性能评价。结果表明,该钻井液可抗150 ℃高温,且低温流变性优良,2 ℃和25 ℃的表观黏度比和动切力比分别为1.36和1.14;其抑制页岩水化分散效果与油基钻井液相当,体现了其强抑制特性;在模拟1 500 m水深的海底低温高压(1.7 ℃,17.41 MPa)条件下,具备120 h抑制水合物生成的能力;抗钙、抗劣土污染能力较强;无生物毒性,能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达到了用于深水钻井的同类钻井液水平,可满足深水钻井要求。      

An Inhibition Properties Comparison of Potassium Chloride and Polyoxypropylene Diamine in Water-based Drilling Fluid

Polyoxypropylene diamine has been used as shale hydration inhibitor in drilling fluid and exhibited outstanding performance. The authors describe the inhibition characteristics of KCl and polyoxypropylene diamine and provided a comparative assessment. Through bentonite inhibition test, bulk hardness test, hot-rolling dispersion test, slake durability test, fluid loss test, linear swelling test and X-ray diffraction test, the inhibitive properties of potassium chloride, and polyoxypropylene diamine were evaluated. The results indicate that polyoxypropylene diamine is superior to potassium chloride in shale stabilization, which can effectively suppress the hydration and swelling of clay and play an important role in permanent stabilization with a relatively low concentration. Moreover, the mechanisms of the two inhibitors are briefly analyzed.     

抑制型降滤失剂AMSC的合成与应用

针对水基钻井液长期存在黏土膨胀、钻井液滤失量大等问题,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺氧基氯化铵及丙烯酸钾为原料合成了一种抑制型降滤失剂AMSC,用响应面法优化了反应条件,并对AMSC的黏土膨胀抑制性和降滤失性能进行了评价。结果表明:在原料单体质量比为2:1:7:1、温度为50℃、单体浓度为15%、引发剂浓度为0.5%、反应4 h时,AMSC防膨率达到84.76%。在100℃以内,AMSC的抑制性与市场同类型抑制剂相比效果相当,同时该抑制剂对钻井液和水泥浆有较好的降滤失效果。应用添加AMSC的缓速酸体系在遭受钻井液污染的碳酸盐岩区块进行了洗井作业,储层岩心的渗透率恢复率达到87%,提高了产能。      

埕岛油田埕北CB30A-1井钻井液技术

CB30A - 1井是胜利油田胜利五号钻井平台在 2 0 0 0年埕岛海域CB30井组基础上所钻探的一口定向井。完钻井深 430 3.88m ,钻探目的为开发CB30区域古生界、太古界潜山油藏。针对所钻地层上部造浆性强、井壁坍塌严重 ,下部易发生井喷、井漏的特点 ,介绍了该井不同井段钻井液的配方 :上部地层选用聚合物钻井液体系 ,下部地层选用无固相聚合醇钻井液体系 ,利用欠平衡钻井技术钻至42 2 0 .44m ,发生井漏 ,漏失速度为 48m3/h ,随后采用无封堵、保护储层钻井液顺利完钻。现场应用结果表明 :聚合物钻井液体系抑制能力强、携岩和井眼稳定等性能满足现场施工要求 ;无固相聚合醇钻井液体系具有较好抗高温、润滑、防塌性能 ,且性能稳定 ,在保护油气层等方面具有独特作用。同时 ,无封堵、保护储层钻井液为开发该区同类地层积累了丰富经验。     

辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术

沈平1井是辽河油田第1口油页岩和泥质白云岩互层为目的层的预探水平井。由于油页岩地层的特殊性,井壁失稳现象突出,油层段轨迹控制难,安全环保工作敏感,钻井时效难以提高。在处理剂研发的基础上形成了适用于沈平1井的抗温达150℃、密度为1.55 g/cm3的全油基钻井液体系。现场应用结果表明:该套全油基钻井液体系综合性能优良,具有良好的流变性、抑制性、封堵性、抗污染性、润滑性及高温稳定性,能够控制油页岩水化膨胀,解决井壁失稳的难题。与同类型井相比,沈平1井机械钻速提高1.6倍,生产时效提高30%。