国内天然材料改性钻井液处理剂现状分析

对近年来国内天然材料(包括淀粉、纤维素、腐殖酸、木质素及栲胶等)改性钻井液处理剂的研制及应用现状进行了综述与分析。尽管对天然材料改性钻井液处理剂的研究较多,但缺乏新的改性手段,且改性研究分布不均,对改性难度小、原料价格相对较低的淀粉、木质素和腐殖酸的研究较多,而对于改性难度大、成本相对较高的纤维素、栲胶等的研究相对较少。指出应探索新的改性途径,深度改性,研制绿色、价廉的天然材料改性钻井液处理剂。     

纳米改性CMC的制备、结构表征和性能评价

选用锌类纳米材料ZZ作为纳米复合处理剂的制备原料，采用溶液共混法与乳液共混法为主、机械共混法为辅的共混方法制得了纳米改性材料CMC-ZZ。红外光谱谱图测试结果表明，CMC与ZZ表面通过氢键结合形成吸附层；应用扫描电镜对纳米改性材料进行结构分析表明，纳米材料ZZ与CMC并非简单地混合在一起，而是发生了物理／化学作用；性能评价结果表明，纳米改性材料CMC-ZZ能改善钻井液的护胶性能，降低常温及高温高压滤失量，同时也能提高塑性黏度和动切力，所以CMC-ZZ能明显提高钻井液老化后的表观黏度。因此当需要提高钻井液高温（大于180℃）下的动切力时，可选用纳米改性材料CMC-ZZ。     

柚子皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能研究

为探索开发绿色环保钻井液处理剂,利用柚子加工产生的“废物”——柚子皮作为水基钻井液处理剂.评价了柚子皮粉末在钻井液基浆中作用效果,考察了其抗温性、抑制性以及与改性淀粉和PAM的配伍性.实验结果表明,柚子皮粉末具有较好的降滤失作用,但温度高于170℃后失去降滤失作用;柚子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用;袖子皮粉末与改性淀粉配伍效果优于与PAM配伍效果.鉴于柚子皮在钻井液中良好性能,在此基础上做一些化学改性,柚子皮有望作为绿色、环保、高效的水基钻井液处理剂.     

橘子皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能研究

考察了橘子皮粉末在钻井液基浆中的作用效能,评价其抗温性、抑制性以及与改性淀粉和聚丙烯酰胺配伍性。实验结果表明,橘子皮粉末具有较好的降滤失作用;随着老化温度的升高,橘子皮粉末处理水基钻井液黏度逐渐升高,橘子皮粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,大于140℃之后失去降滤失作用;橘子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4.0%氯化钾溶液;随着老化温度的升高,橘子皮粉末与改性淀粉体系钻井液配伍表现出较好的增黏和降滤失作用。基于橘子皮在钻井液中良好的作用效能,在此基础上做一些化学改性,进一步改善其作用效能,橘子皮有望作为绿色、环保、高效的水基钻井液处理剂。     

新型环保型杂多糖甙钻井液在江苏油田的应用

研制和开发原料来源于天然或改性多糖甙的油田化学品是绿色油田化学品的重要发展方向，它们在采油、钻井和储运工作液体系中的应用已初步取得了成效。开发出了以国产树胶为原料的天然杂多糖甙绿色钻井液处理剂。该杂多糖甙处理剂比同多糖甙具有更多重要的功能和更高的抗温抗盐极限。室内试验结果表明，杂多糖甙处理剂SJ-4具有较强的抑制性和分子聚集成膜性，在水和岩石矿物颗粒之间的表面张力和界面张力低，加量为2％～4％即可基本满足水基钻井液抑制性和润滑性的要求；与其它处理剂的配伍性良好；杂聚糖大分子呈线型，使其在水基钻井液中表现出一定的增粘性；环多羟基分子结构单元使其具有良好的抑制水合物结垢作用，从而表现出一定的抗冻性；在各种条件下的生物降解性较高，可直接排放。江苏油田通过2年的现场应用，建立了天然杂多糖甙基绿色钻井液及其相关应用工艺。取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。     

接枝共聚法制备钻井液处理剂的研究与应用

介绍了接枝共聚法制备钻井液处理剂的基本方法,对纤维素,淀粉,木质素,腐植酸和栲胶等天然高分子材料与多种单体接枝共聚产物及其用作钻井液处理剂和研究应用概况进行了综述。     

单乙醇胺对水基钻井液体系中淀粉热稳定性的影响

为了提高水基钻井液体系中淀粉的热稳定性,在其中添加单乙醇胺,并对其效果进行了室内实验研究。研究表明,单乙醇胺的存在使钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力、静切力等提高,且显著降低了钻井液的滤失速率、减小了泥饼厚度。通过与淀粉聚合物建立氢键,单乙醇胺的存在可以避免高温下淀粉的水解,提高淀粉的热稳定性。淀粉作为天然聚合物可以提高钻井液流变性能、降低滤失量,但其发挥作用的最高温度仅为121℃,而单乙醇胺会使淀粉的耐温提高至160℃。单乙醇胺存在最佳浓度,高于最佳浓度时,其功效会下降。     

改性淀粉聚合物在油田生产中的应用

改性淀粉作为钻井液处理剂,可以起到降滤失、增黏、降黏、稳定井壁的作用.改性淀粉聚合物在压裂中的应用主要包括2个方面:压裂液稠化剂和压裂液降滤失剂.压裂液稠化剂以硼砂或硼酸为交联剂,采用玉米与香豆胶复配合成,聚合物成本低,环境友好,而且压裂液黏度高,摩擦阻力小,易破胶,低残渣,对地层伤害小;压裂液降滤失剂在施工时能够迅速堵塞滤失通道,施工结束后可立即释放堵塞.改性淀粉聚合物利用其高分子量及增黏性能,可有效封堵大孔道,其封堵率为98%以上.     

生物酶可解堵钻井液解堵机理研究

生物酶可解堵钻井液技术是利用现代生物技术,将具有绿色降解能力和催化特性的复合生物酶添加到钻井液中,使泥饼在生物酶的作用下自动降解清除,从而达到保护油气层的目的.根据酶与处理剂之间具有对应关系、特定的酶降解特定处理剂的原理,用黏度衰减法优选出了具有良好流变性、抑制性和润滑性并能形成渗透率几乎为零的封堵层的钻井完井液配方,其处理剂主要包含纤维素、改性淀粉、生物聚合物处理剂等,同时介绍了几种酶对上述几种处理剂的降解机理.采用黏度衰减法和泥饼清除、有FA无渗透钻井液滤失试验对比了评价钻井液加酶前后的解堵情况.结果表明生物酶可解堵钻井液能够有效解除储层封堵,保护油气层.与常规解堵技术相比,该泥饼清除技术对环境的污染程度更低、地层渗透率恢复值更高,而且可以节约生产成本.     

栲胶类钻井液处理剂的应用及前景

植物单宁的多元酚结构具有独特的化学性质,能与多种金属离子发生络合或静电作用;具有还原性和捕捉自由基的活性;具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等.因其在使用中具有不耐温、不耐盐等较多缺陷,无法适用于特殊复杂的地层,但是通过对其改性,可以拓宽其应用范围.例如:以栲胶为原料通过加入改性剂和改性天然材料制成的钻井液降粘剂和降滤失剂,因其性能良好被广泛应用.介绍了国内研究人员对栲胶进行改性的成果,提出了栲胶在油田钻井液处理剂应用中的发展前景,即:经改性或复配后的栲胶类钻井液处理剂性能优良,可用于超深井;栲胶可以用于除氧、防腐等多种用途;落叶松栲胶经改性后可耐250℃的高温,耐酸、碱、盐能力强,能用于8×104mg/L的高矿化度地层.     

聚糖-木质素钻井液处理剂作用效能评价

通过木质素磺酸钙LS与甲醛、伯/仲胺的Mannich反应制备了一系列木质素磺酸钙Mannich碱LM,再与杂聚糖SJ反应制备出系列聚糖-木质素SL.利用红外光谱对其进行结构表征,室内考察了SL作为钻井液处理剂对水基钻井液的黏度、切动力和滤失量等性能的影响.结果表明,常温下多数聚糖-木质素在水基钻井波中具有增黏作用和弱的降滤失作用,在高温热处理(180℃×24小时)后,对钻井液大多有一定的稀释作用,塑性黏度都比较适中,可明显改善塑性黏度和动塑比,且具有一定的降滤失作用.与基浆相比,SL水不溶物处理的钻井液的塑性黏度PV、切动力YP、表现黏度AV、静动力G均有所增加,但明显低于SL水溶物处理的钻井液的相应指标;与LS、SJ钻井液相比,sL水不溶物处理的钻井液.动塑比显著提高,滤失量小于SL水溶物处理的钻井液,降滤失性能优良,其中水不溶物SL1-2(合成原料中的胺为二甲胺)处理钻井液的降滤失性效果最好,高温处理后滤失量仅为127 mL.     

DSC辅助碱木素-聚糖复合物的制备及其作用效能

采用碱木素与杂聚糖PG及杂聚糖衍生物SJ反应制得碱木素-聚糖复合物(ALCC)。评价ALCC在淡水基浆钻井液中的作用效能,考察不同固相合成反应条件下合成ALCC处理水基钻井液的流变性能、降滤失性能、抑制页岩膨胀性能。DSC分析说明:固相合成ALCC的方法是可行的;碱木素与杂聚糖适宜的反应温度为160~180℃,合成产物ALCC中碱木素与杂聚糖主要以醚键结合;ALCCPG和ALCCSJ均具有一定的抑制页岩水化膨胀能力,能有效地吸附在黏土颗粒的表面,减少钻井液中自由水,从而有效抑制页岩的水化膨胀。与基浆相比,在25℃下ALCCPG-3可提高黏度26.26%,ALCCSJ-1可降低滤失量26.05%;在180℃下,ALCCSJ-5可增加黏度28.37%,ALCCSJ-1可降低滤失量10.85%。     

柿子皮制备环保型水基钻井液处理剂及其作用效能研究

将柿子皮粉末作为水基钻井液添加剂,其性能评价结果表明,柿子皮粉末具有较好的降滤失作用;随着老化温度的升高,柿子皮粉末处理水基钻井液黏度先增大再降低后又增大,柿子皮粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,大于150℃后失去降滤失作用;线性膨胀率实验和泥球实验表明,柿子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4%(w)KCl溶液;配伍性实验结果表明,随着老化处理温度的升高,柿子皮粉末与改性淀粉体系钻井液配伍表现出增黏和较好的降滤失作用,与聚丙烯酰胺体系钻井液配伍效果不佳,尤其在120℃处理后黏度骤降(从30.0mPa·s降到4.0mPa·s),且失去降滤失作用。     

成膜树脂防塌剂FGA的研究

FGA是一种成膜树脂,无荧光,无污染,它属于中等分子量的非离子型的饱和碳链聚合物。室内评价了FGA抑制粘土膨胀,防止页岩分散,降低滤失量及泥饼渗透率,与常用处理剂的配伍性及抗污染的效果。结果表明,FGA具有防止粘土膨胀和分散,降低钻井液滤失量和泥饼渗透率,与CMC、K-PHP、SMP等常用处理剂有较好的配伍性,FGA钻井液具有较好的抗盐侵、钙侵、劣土侵能力及抗温能力。柴3井使用了FGA钻井液对松散的易塌地层起到了明显的稳定作用。     

改性聚乙烯醇防塌剂研究

针对聚乙烯醇做为防塌剂存在问题,对其进行了改性处理,研制出新型的改性聚乙烯醇防塌剂。实验结果表明,改性聚乙烯醇防塌剂具有很强的抑制性作用,能显著降低钻井液摩擦系数,与其它处理剂配伍性好,对钻井液流变性和滤失性具有一定的改善作用,满足环境要求,是一种环保型多功能防塌剂。     

水溶性改性天然产物钻井液处理剂的研究与应用

综述了国内水溶性的改性木质素，腐殖酸，单宁，纤维素和淀粉等类改性天然产物钻井液处理剂近期的研究与应用情况，水溶性的改性天然产物可用全钻进液降粘剂，降滤失剂，增粘剂和防塌剂等。     

胡芦巴胶硼砂压裂液在长庆油田深井中的应用

胡芦巴胶是我国自主种植、加工的一种天然植物胶,含有丰富的半乳甘露聚糖,通过深加工改性,可用作水基压裂液稠化剂.胡芦巴胶硼砂交联压裂液具有良好性能,通过实验对压裂液流变性、携砂能力、破胶性能、滤失性、储集层伤害程度等项目进行评价,其性能基本达到胍胶硼砂压裂液水平,某些性能甚至优干胍胶硼砂压裂液.长庆油田深井试验表明,胡芦巴胶硼砂压裂液可满足压裂携砂、增产、降低成本的要求.胡芦巴胶除用作增稠剂以外,其副产品还可以用于医药、食品等行业.如规模化生产,成本将进一步降低,与胍胶相比胡芦巴胶的价格更具有优势.随着我国低渗透油田开发规模不断增加,水力压裂作业数量逐年上升,胡芦巴胶硼砂压裂液具有广阔的应用前景.图7表7参10     

改性天然高分子基钻井液研究

改性天然高分子基钻井液体系既能保护环境又能保护油气层且成本合理，该体系仅用4种主要处理剂即可满足勘探开发工程的需要。为此，室内评价了改性天然高分子基钻井液体系的主要处理剂：天然高分子包被剂IND30、天然高分子降滤失剂NAT20、无荧光白沥青防塌剂NFA25和干粉聚合醇润滑剂PGCS1等4种处理剂的抑制、流变、降滤失、环保、摩阻等主要技术性能。在此基础上，用此4种处理剂通过正交实验方法研制出了改性天然高分子基钻井液的基本配方，并评价了配方的抗温、抗污染、抑制分散、环保等主要性能。通过多个油气田百余口井的钻井应用表明，改性天然高分子基钻井液体系维护简单、处理方便，在稳定井壁、提高机械钻速、保护储层、环境保护等方面优点明显，值得进一步推广应用。     

非稠化型杂聚糖苷钻井液体系研究

为得到非稠化型钻井液体系,研究了添加杂聚糖苷(KD-03)的基浆分别和三种水解聚丙烯腈盐(水解聚丙烯腈钠、水解聚丙烯腈钾、水解聚丙烯腈铵)配合使用的低固相钻井液性能,测试了不同用量的三种水解聚丙烯腈盐与杂聚糖苷组配所处理钻井液的密度、黏度、电导率、滤失量等性能参数。结果表明:三种水解聚丙烯腈盐和杂聚糖苷在低固相钻井液中配伍性良好,可以形成非稠化型钻井液体系,黏度显著降低,各项性能明显改善,滤失量均有所降低。     

国内钻井液处理剂研发现状与发展趋势

为指导钻井液处理剂的开发,在介绍各种不同作用的合成聚合物、合成树脂磺酸盐等合成材料处理剂,淀粉、纤维素、木质素、腐殖酸和油脂等天然材料改性处理剂,以及废塑料、油脂下脚料改性处理剂等钻井液处理剂研究与应用现状的基础上,分析了不同类型钻井液处理剂在应用、研发和生产中存在的问题,指出了钻井液处理剂的发展趋势和开发方向,对今后研发新单体、寻找新原料、开发新结构的合成材料和对天然材料进行改性、利用工业废料及农林加工副产品研发新型、低成本、绿色环保的钻井液处理剂具有较好的指导作用。