温度对杂多糖苷水基钻井液性能影响研究

通过线性膨胀率、 岩屑回收率、 黏土颗粒的电动电位实验, 研究了温度对杂多糖苷水基钻井液抑制性能影响。研究结果表明： 杂多糖水基钻井液中糖的适宜加量为０  ３ ％ ～ ０  ２ ％（ ｍ／ ｖ ） , 具有良好的泥页岩抑制性、 流变性、 滤失性及抑制性, 各项性能随着温度的变化而变化且趋势一致, 兼顾流变性、 滤失性及抑制性合理, 杂多糖苷水基钻井液的抗温极限为１ ４ ０ ℃。钻井液黏土颗粒表面 δ电位能够反映钻井液抑制性, 其抑制机理包括： 环醇羟基形成半透明膜和胶体粒子填充降失水两方面。为更好使用杂多糖苷水基钻井液提供有效技术支撑。     

硝化—氧化木质素磺酸盐的制备及其在钻井液中作用效能研究

以木质素磺酸盐为原料,用硝酸处理制备硝化—氧化木质素磺酸盐(NOLS),优化了反应条件,并采用红外光谱对产物进行了表征,将产物作为水基钻井液添加剂评价其作用效能。实验结果表明,在低温(0℃～15℃)、硝酸用量较低时(10%～15%),合成的产物与木质素磺酸盐相比其低温增黏作用、高温降黏作用、降滤失作用和对黏土膨胀的抑制作用增强。     

聚醚胺基烷基糖苷对钾铵基钻井液性能影响研究

室内试验研究抑制剂聚醚胺基烷基糖苷(NAPG)的用量对钾铵基钻井液流变性能、膨润土含量及抑制防塌性能的影响。结果表明:NAPG与钾铵基钻井液配伍性良好,钾铵基钻井液加入NAPG后,表观黏度和切力略有降低,其他流变性能保持稳定,同时降低了钻井液膨润土含量;NAPG加量为1.0%时,钾铵基钻井液岩屑一次滚动回收率由89.7%提高至96.1%;NAPG加量为5.0%时,钾铵基钻井液页岩膨胀高度由3.39 mm降至1.81 mm,表明NAPG抑制剂可进一步提高钾铵基钻井液的抑制防塌性能。     

木质素磺酸盐Mannich碱钻井液处理剂的合成与性能研究

采用木质素磺酸盐与甲醛、伯/仲胺通过Mannich反应制备了一系列木质素磺酸盐Mannich碱钻井液处理剂,利用红外光谱对其结构进行了表征,通过室内实验考察了木质素磺酸盐Mannich碱对水基钻井液黏度、切力和滤失量等因素的影响。结果显示,该类化合物在水基钻井液中具有增黏和降滤失作用,并且其性能与Mannich碱结构单元中胺甲基上的取代基链长密切相关,呈现出了一定的规律性变化,部分木质素磺酸盐Mannich碱具有一定的抗温性。     

CO2对高密度水基钻井液性能影响规律及机理分析

准确判断污染物浓度以及其对钻井液影响规律和内在机制是制定有效的CO₂污染防治措施的重要前提,基于酸碱指示变色原理,改进了钻井液中碱度现场定量检测方法,提高测量的准确性和可操作性;采用现场取样跟踪分析以及室内模拟评价相结合的方法,研究了CO₂对高密度水基钻井液流变性和滤失造壁性的影响规律,并从胶体化学的角度出发,开展了CO₂对钻井液黏土胶体颗粒界面Zeta电位、粒度分布以及处理剂吸附影响的实验研究,分析了其作用机理。研究表明,高密度水基钻井液中碳酸根和碳酸氢根存在临界污染浓度,超过此浓度后,钻井液结构黏度和滤失量随其浓度增加而增加;碳酸根和碳酸氢根离子改变了黏土颗粒溶剂化程度和颗粒尺寸,主要表现为黏土胶体颗粒界面电动电势降低、亚微米级粒子减少,粗颗粒增多,黏土颗粒对护胶剂的吸附量减少,导致高密度钻井液黏土颗粒向聚结方向转化并缔合形成三维网络结构的胶凝状态,揭示了宏观性能变化内在机制。      

钻井液处理剂氧化氨解木质素制备及性能评价

为进一步改善木质素衍生物在钻井液中的抗温稀释和降滤失效能,采用工业木质素磺酸盐为原料制备了氧化氨解木质素,并将其用作钻井液处理剂。实验考察了反应温度、pH值及氧化剂和氨化剂用量诸反应条件对氧化氨解木质素作为钻井液处理剂作用效能的影响。结果表明:优化条件下制备的氧化氨解木质素在其处理浆中,室温下具有增大动切力和降低滤失量作用;高温下具有降低动切力和滤失量作用,氧化氨解木质素处理浆于180 ℃老化16 h,其降滤失率为11.4%;与工业木质素磺酸盐相比,氧化氨解木质素在钻井液中的降切作用减弱,抗温性增强。     

木质素磺酸盐在三次采油中的应用

本文系统地论述了木质素磺酸盐的性质、对其在三次采油中的应用原理和效果作了讨论。文章指出,在含有2~5%木质素磺酸盐处理液中,硅酸盐含量不小于0.4%(SiO2/Na2O=2.06~3.33)时,其胶凝时间可达800小时,故可作为热力采油中的深度调剖剂:在现场表面活性剂驱试验中,加入改性的木质素磺酸盐后,表面活性剂在每克碳酸钙表面的吸附量由21.6毫克下降为1.0毫克,采收率由64.5%上升为84.1%,故可用作化学驱油中的吸附牺牲剂;将其与石油磺酸盐复配,能产生良好的协同效应。由于木质素磺酸盐具有原料来源广、使用方便、价格便宜等特点,因此在技术与经济上是可行的。     

深井水基钻井液流变性影响因素的实验研究

针对室内配制的水基钻井液,主要考察了配浆土的种类及配比、自制高温护胶剂GHJ-1加量、以及钻井液密度对水基钻井液黏度、切力等流变参数的影响,另外还考察了钻井液老化温度和老化时间的影响。实验结果表明,低密度固相是影响水基钻井液高温流变性的主要因素,适当控制钻井液中黏土含量和采用抗高温的抗盐土海泡石,可以有效控制高密度水基钻井液的高温流变性,在中低密度(1.5g/cm~3)盐水钻井液中保持黏土总量为3%、钠膨润土海泡石为1:2,在高密度盐水钻井液(1.8g/cm~3)中保持黏土总量不超过2%、钠膨润土:海泡石为1:1时,有利于流变性的控制。GHJ-1加量为1.0%～1.5%时钻井液的流变性能较理想,在GHJ-1存在下,老化温度和老化时间对钻井液流变性影响较小,在维护处理时注意适当补充处理剂的浓度,才能维持钻井液流变参数在合理的范围内。     

电导率对钻井液抑制及环保性能影响分析

为确定电导率对钻井液抑制环保性能的影响,通过电泳实验、钻井液滤液矿化度的测定实验、钻井液滤液化学需氧量COD值测定实验,评价了电导率与钻井液抑制性、矿化度、COD的相互关系。结果表明：钻井液电导率的变化可以表征钻井液中黏土颗粒表面∈电位的变化、钻井液滤液矿化度的变化和钻井液滤液化学需氧量COD值的变化。该研究结果为评价钻井液性能提供了一种简单、快捷、准确的分析手段。     

四川油气田“七五”期间聚合物钻井液发展概况

本文论述了四川油气田“七五”期间聚合物钻井液技术发展概况,主要论述了适合四川油气田上部地层特点的聚丙烯酸钾防塌钻井液和多元聚合物防塌钻井液的防塌效果,以及多元复配的聚合物无固相和低固相钻井液和新型复合离子聚合物钻井液,利用流变参数优选优控技术,通过筛选聚合物品种,并针对各构造地层特征,使处理剂配伍性更良好.经现场522口井次的实践(1985年～1989年),聚合物钻井液工艺技术水平不断提高,流变参数更利于调控,解决了四川地区易塌层抑制性问题,红层造浆问题,进一步提高了防塌抗污染效能,达到了提高机械钻速的目的.     

无粘土相正电性钻井液完井液体系研究

研究了无粘土相正电性钻井液完井液配方，该钻井液完井液是一种在正电状态下分散的胶体体系，全部由阳离子处理剂配制而成。对无粘土相正电性钻井液完井液的ζ电位变化规律、流变参数、抑制性、抗高温、抗粘土污染、抗盐污染及保护油气层等进行了试验。结果表明，该体系具有独特的性能，ζ电位大于20mV，具有极强的抑制粘土分散能力，能够最大限度地避免粘土颗粒侵入油层而造成的损害；ζ电位高，胶体稳定，流变参数等各项性能指标均能满足现场施工要求；阳离子处理剂能保持钻屑的不分散，有利于钻屑的清除；随粘土量的增加，吸附阳离子聚合物的量也随之增加，由于阳离子聚合物有效浓度的降低，所以正电性钻井液完井液粘度下降；无粘土相正电性钻井液完井液具有很好的保护油气层效果，能有效换制油层粘土膨胀，渗透率恢复值高，适应于强水敏油层及易造成固相伤害油层的开发。     

粘土矿物及钻井液电动电位变化规律研究

分析了导致粘土矿物膨胀分散的原因．研究了粘土矿物的电动电位(ζ电位)变化规律；提出了粘土矿物及钻井液电性的转变方法。即有机正电处理剂法、有机正电MMH处理剂法、电解质处理法、非离子型聚合物处理法、调整pH值法等。引起粘土矿物膨胀、分散的因素较多．除取决于组成粘土矿物组分和结构外，还与颗粒表面交换阳离子成分、分散介质性质等有关；粘土矿物的分散、膨胀、收缩、坍塌、渗透等特性均与C电位的大小有密切关系．因此．可用C电位的大小来判断粘土矿物的膨胀、分散性能及钻井液的抑制性能等。只要钻井液的ζ正电位高，对粘土矿物的抑制能力就强．就能达到稳定井眼、提高钻井速度、保护油气层、减少环境污染的目的。研究结果表明，无机盐具有压缩双电层的作用．交换阳离子价越高，水化膜越薄，ζ负电位越小．抑制性增强。反之。交换离子价越低，水化膜越厚，ζ负电位越高，分散性增强；阳离子处理剂具有提高钻井液ζ正电位的作用，能使粘土-水分散体系的电性发生反转；正电胶既可使粘土颗粒电性由负向正转化．又保持粘土-水分散体系的稳定性。通过对膨胀渗透理论与双电位理论研究，认为二者是统一的。     

深水钻井条件下合成基钻井液流变性

目前合成基钻井液体系在深水钻井中应用比较广泛,其低温流动性也成为深水钻井中较受关注的问题。通过测定线性α-烯烃合成基钻井液在不同组成时的黏度-温度特性,研究了乳化剂种类、有机土加量、油水比以及钻井液密度等对合成基钻井液低温流动性影响,探讨了基油种类和黏度对油包水钻井液的黏度-温度特性影响。实验结果表明,乳化剂种类是影响线性α-烯烃合成基钻井液低温流动性的最主要因素,其次是有机土加量和油水比,而加重材料对合成基钻井液低温增稠程度影响较小;基油低温黏度是影响深水合成基钻井液体系黏度的重要因素。线性α-烯烃合成基钻井液较矿物油和气制油基钻井液具有更优的低温流动性,可以应用于深水钻井作业。     

“零电位”水基钻井液体系

针对塔里木油田深井、超深井上部地层泥页岩水化膨胀阻卡,下部地层温度高,常规水基钻井液性能调控、维护困难等问题,通过优选阳离子抑制剂CPI、阳离子包被剂CPH-1和CPH-2、阳离子降滤失剂CPF-1和CPF、阳离子封堵剂CPA等,形成了一套"零电位"水基钻井液体系。该体系阳离子浓度可达8 000 mg/L,其黏土颗粒的Zeta电位可达-10 m V左右,稍高于原地层条件下岩屑颗粒的Zeta电位,从而阻止电荷迁移,稳定井壁;在1.0~2.3g/cm3密度范围内,在80~180℃下,在很少处理剂加量下,体系均表现出良好的流变性和降失水能力;能抗20%盐、2%钙和5%黏土污染。该钻井液在塔里木油田已应用20余井,由钻井液引起的事故与复杂损失时间相比于传统水基钻井液减少10.2%,机械钻速提高14.9%,钻井周期缩短9.8%,为深井安全、快速、高效钻井提供了新的钻井液体系。     

低切力高密度无土相油基钻井液的研制

传统的油基钻井液采用有机土作为增黏剂来增加悬浮重晶石的能力,是一种含土相的油基钻井液,高密度条件下含土相油基钻井液流变性控制困难限制了其应用的范围。为此,以新研制的复合型乳化剂(G326-HEM)为核心,构建了无土相油基钻井液体系,并对该配方进行了优选和性能实验。结果表明:1无土相油基钻井液体系无须使用辅乳化剂、润湿剂,具有配方简单,高密度条件下流变性好等特性;2与含土相钻井液相比,高密度条件下塑性黏度、终切力低,降低了高密度钻井液因黏切高诱发井漏的风险,可节省10%的基础油;3塑性黏度和动切力随着油水比的降低而升高,不同密度下的油基钻井液选用不同的油水比;4无土相油基体系配方对基础油的适应性较广,可广泛应用于合成基、矿物油基钻井液。结论认为,该成果较好地解决了无土相体系在高密度条件下的电稳定性弱、悬浮稳定性差的难题,为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。     

两性离子聚合物HRH钻井液在临盘油田的应用

临盘油田近些年油气井钻井多应用PAM钻井液,但该钻井液在使用中存在抑制能力不足、钻井液性能稳定时间短、防塌效果有限、使用成本较高等问题。为此,在借鉴国内外先进技术的基础上,引进了较为先进的两性离子聚合物HRH,通过溶解试验、絮凝试验、抑制性和配伍性试验对其进行了评价,优化了原有钻井液配方,研制出一种两性离子聚合物HRH钻井液。室内试验表明,该钻井液流变性能稳定,动塑比保持在0.5左右,耐温能力达150 ℃以上,抑制性优于PAM钻井液,其岩心渗透率恢复率高达90%以上,且与润滑剂复配后泥饼黏附系数小于0.1。在临盘油田295口井的现场应用表明,该钻井液的流变性、滤失性、润滑性和抑制性等均优于PAM钻井液,平均井径扩大率控制在10%以内,井下故障率由2.57%降至1.64%,平均机械钻速由20.58 m/h提高至23.02 m/h,具有良好的经济效益。由此可知,两性离子聚合物HRH钻井液能解决PAM钻井液所存在的问题,在临盘油田具有推广应用价值。      

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。     

固相含量和密度对高密度钻井液流变性影响的实验研究

高密度钻井液体系的研究和应用中，流变性是重要的衡量标准，而固相含量和密度又是影响高密度钻井液流变性最重要的因素。通过机理分析，并根据大量室内试验研究了在高温条件下，高密度钻井液固相含量和密度的变化对其流变性能的影响规律和程度。通过对钻井液表观黏度、塑性黏度、动切力和静切力等流变参数的变化进行测定和计算，对不同固相含量（2%～6%）的高密度钻井液流变参数曲线变化进行对比得出:含土量增大，钻井液的黏度增大；高密度钻井液的流变性受固～相含量大小和温度的影响明显、受压力和添加剂的影响较小。该试验研究结果将对钻井现场高密度钻井液的应用具有重要的借鉴作用。     

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普通的聚合物钻井液在现场应用过程中暴露出一些问题，如在强造浆泥页岩地层时，常表现出抑制性不够强，钻井液的粘度与切力上升快，造浆严重，需要大量排放钻井液，增强聚合物钻井液抑制性时会显著影响流变性与造壁性，钻井液的静结构力强与形成的滤饼质量差等一系列问题。由此导致了新型两性离子聚合物钻井液的产生，由于两性离子聚合物分子结构中含有在粘土表面产生强吸附力的阳离子、非离子基团，在钻井液中表现出较强的抑制性、较好的流变性，使降滤失性调节与抑制性削弱的矛盾得以解决。通过对钻井液体系中的增粘剂、降粘剂及抗盐性降滤失剂的优化，筛选出了增粘与降粘效果好、抗盐性能好的两性离子聚合物，研制了两性离子钻井液体系PL的最佳配方：4%土浆+0.2%FA-367+ 0.2%XY-27+ 1.5%JT888-2+1.5%FT-1，实验结果表明：研制的两性离子钻井液体系PL具有较好的流变性与抑制性，能够满足钻井作业的顺利进行。     

聚合醇钻井液体系的研究与应用

大斜度定向井钻井施工过程中,使用常规水基钻井液体系钻井,常常出现因井斜角大而引起的高摩阻,给钻柱旋转及起下钻操作带来困难。对聚合醇钻井液体系进行了试验研究,结果表明,钻井液流变性及滤失量变化很小,抗老化性能提高,抗温达到 12 0℃,降摩阻率达 5 0%。现场应用表明,润滑性好,钻井液中粘土的水化膨胀被抑制,具有较强的抑制防塌作用;岩心渗透率提高 2 0%,达到 87.3%,对油气层有较好的保护作用。结合在文3 3- 196井的现场应用,提出这种新型钻井液体系特别适用于大斜度定向井、复杂井和探井。