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。     

新型胺基聚醇防塌剂研究

对新型钻井液处理剂胺基聚醇AP-1的性能进行了评价.实验结果表明,胺基聚醇AP-1对钻井液流变性能和滤失性能影响不大,具有优良的页岩抑制性,它的岩屑回收率和国外聚胺产品差不多,远远高于7%NaCl、7%KCL、3%水玻璃和其他聚醚产品,而且胺基聚醇的一次、二次和三次岩屑回收率变化不大;加入AP-1后钻井液的保护油气层能力显著增强,岩心渗透率回复率提高明显.     

延长气田强抑制强封堵胺基钻井液技术

针对延长气田地层特性、井壁失稳原因、储层特性等特点,开展了强抑制强封堵胺基钻井液研究。实验室采用抑制膨润土造浆实验,优选出抑制效果与聚醚胺相同、成本较低的胺基抑制剂AI-1。采用延长气田刘家沟组泥岩进行的页岩滚动分散实验和膨胀率实验表明,AI-1的抑制性好,对钻井液性能影响小。采用AI-1作抑制剂,改性淀粉、SPNH及PAC-LV作降滤失剂,ZHFD和FT-1作封堵剂,优选出强抑制强封堵胺基钻井液。该钻井液的流变性能较好,滤失量低,具有良好的泥饼质量、强的抑制性与封堵性能,对气层的损害程度低,对延长气田石盒子组、山西组、本溪组等气层岩心的渗透率恢复值在90%以上。该钻井液在延长气田3口井的使用,防止了井塌、井漏的发生,井径规则,提高了钻井速度,减少了对气层的损害。     

胺基硅醇JFC钻井液在渤海油田的应用研究

渤海油田储层黏土含量高,钻井过程中造浆严重,导致钻井液流变性控制较为困难,通过室内实验研究优选出胺基硅醇抑制剂,并对胺基硅醇的作用机理及JFC钻井液的作用原理进行了系统的实验分析。实验结果表明,现有的JFC钻井液体系加入胺基硅醇后具有良好的疏水性,能够有效抑制黏土水化造浆,可以容纳较高含量的黏土矿物,并在应用过程中不会出现黏度上升和滤失量上涨等问题,对其流变性和滤失性影响不大。实验结果对于井壁稳定和储层保护具有参考意义。     

抑制剂NAPG在文23储气库的应用研究

室内试验考察了聚醚胺基烷基糖苷(NAPG)与微泡钻井液的配伍性,考察了NAPG加量对微泡钻井液的稳定性、流变性能、膨润土含量及抑制防塌性能的影响。结果表明:NAPG与微泡钻井液配伍性良好,加入NAPG后能显著提高体系的抑制防塌性能;NAPG加量为钻井液体积分数1.0%时,微泡钻井液现场钻屑一次滚动回收率由75%提高至97%。加量0.5%~1.0%NAPG的微泡钻井液在文23区块14口井三开现场应用结果表明,体系的抑制防塌能力好,井径平均扩大率小于5%。     

深井水基钻井液流变性调控机理研究

分析了深井水基钻井液流变性的影响因素，得出了温度、钻井液中固相含量是影响钻井液流变性的两个重要因素，提出了深井水基钻井液流变性的调控思路与方法。按照该技术思路，通过增强钻井液体系的抑制性，降低钻井液中固相颗粒的分散度，大幅度降低钻井液中的膨润土含量和总固相含量等几种方法结合实现对钻井液流变性的调控。最后提出了聚合物钻井液、水包油乳化钻井液、聚醚多元醇钻井液的流变性调控措施。     

钻井液用超支化聚醚胺抑制剂的制备与性能评价

现有水基钻井液中的聚醚胺抑制剂难以有效抑制川东地区页岩气地层中的泥页岩水化,引发不利井况。为提升聚醚胺抑制剂的抑制效能,以三乙醇胺（TEA）和2-氯乙胺盐酸盐（CEAH）为原料,制得三[（2-氨基乙氧基）乙基]胺（TAEEA）,继而在ZIF-8型金属有机框架（MOF）材料的开环催化作用下,与开环后的氮丙啶发生加成反应,制得了具有极大胺值且富含伯胺基团的超支化聚醚胺抑制剂（HBEA）。通过分子动力学模拟了HBEA在黏土表面的吸附形貌,评价了HBEA的抑制性及其与钻井液体系的配伍性。结果表明,HBEA的胺基密度远高于直链型聚醚胺D230与D400。HBEA具有较强的吸附能力,其在黏土表面的吸附构型与D230和D400一致,但吸附分布几率与单分子吸附能均高于后两者。HBEA具有优异的抑制性能。25%的膨润土在1%HBEA水溶液中的动切力仅7.0 Pa,膨润土在2%HBEA水溶液中的最终膨胀高度较之在去离子水中下降了约60%,泥页岩在2%HBEA水溶液中的滚动回收率达78.87%。HBEA可与不同钻井液体系形成良好配伍。以HBEA等量替换3种钻井液体系中原有的聚醚胺抑制剂后,钻井液老化前后的流...     

胺基抑制剂的起泡问题及其解决措施

胺基抑制剂具有非常独特和优异的黏土分散抑制能力,但在使用中存在一定的发泡作用,对钻井液性能产生较大影响,因此考察了胺基抑制剂的加入对现场井浆黏度和密度的影响,发现其对钻井液性能影响较大.实验优选出了与胺基抑制剂配合使用的消泡剂Span80,并发现同时加入2种处理剂时消泡效果最好.在临盘区块多口井进行了现场应用,胺基钻井液没有出现起泡问题,表明确定的消泡方法高效、实用.     

准噶尔盆地南缘高性能水基钻井液研究及应用

准噶尔南缘安集海河组地层压力系数高,伊/蒙黏土含量高。钻井过程中普遍存在钻头泥包、井壁垮塌、钻井液的膨润土含量值增长快、性能稳定周期短等技术难题,常规井用的高性能钻井液不能满足该地层安全钻井的需要。开展了南缘山前构造井的强抑制高性能水基钻井液研究,评价了胺基抑制剂SIAT、胺基硅醇HAS和键合剂HBA三者的协同抑制性能和两种微纳米封堵剂的封堵性能。通过正交实验,形成了一套强抑制高性能水基钻井液体系,对体系的抑制性、抗污染能力和抗温性能进行了评价。现场应用表明,强抑制高性能水基钻井液性能稳定,钻井过程中无钻头泥包现象,钻屑代表性好,井壁稳定,电测和下套管作业安全。      

快吸附强抑制性HEM钻井液

针对渤中地区蒙脱石含量很高的活性泥页岩地层,合成了一种钻井液用胺基聚合物抑制剂PF-HAB.用IR、1H NMR等方法表征了PF-HAB的结构,表明其为含活性胺基聚醚类化合物.抑制性实验结果表明,10%膨润土基浆老化后表观黏度、动切力分别为77 mPa·s、71 Pa,而淡水中加入3%(w/v)PF-HAB后再加入15%膨润土老化后,表观黏度、动切力分别降至4 mPa·S、2 Pa,PF-HAB的抑制性与国外同类产品相当,优于国内同类产品.吸附量和XRD测试实验表明,PF-HAB能快速吸附在膨润土表面和晶层间.开发了以PF-HAB、两性离子聚丙烯酰胺PF-HIP和高效防泥包润滑剂PF-HLUB为主剂的HEM钻井液体系,其一次和耐久滚动回收率分别达到95%和85%,摩阻系数为0.056 7;该体系能抵抗30%钻屑或5%氯化钙的污染,且污染后钻井液流变性能稳定.该钻井液在BZ34-1N油田应用了2口井,在整个钻进过程中没有出现复杂情况,起下钻顺利,储层保护效果好.     

胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏长水平段水平井钻井液技术

针对胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏水平井钻井中存在的井壁易失稳、滑动摩阻大、携岩困难等问题,通过线性膨胀试验评价了有机胺的抑制性,通过高温高压滤失试验评价了"原油+极压润滑剂"的封堵效果,并分析了原油加量对钻井液流变性和润滑性的影响规律,最终研制出高混油有机胺聚磺钻井液。室内研究表明,高混油有机胺聚磺钻井液的抗温性、流变性及抑制性好且性能稳定、润滑性能优良,可以达到现场要求。该钻井液在渤南区块应用了9口井,均未出现井壁坍塌和黏卡事故。其中,义123-9HF井三开井段平均井径扩大率5.8%,三开水平段钻进摩阻保持在60~80 kN,显示出良好的抑制防塌和润滑性能。由此可见,高混油有机胺聚磺钻井液可有效解决胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏长水平段水平井钻井中存在的问题,也可为同类储层的提速钻进提供新的技术支持。      

基于线性回归的油基钻井液有害低密度固相含量计算方法

随着页岩气大规模开发,高密度油基钻井液应用越来越广泛。在钻井过程中,小颗粒钻屑将不断进入油基钻井液中,极大地影响了钻井液的性能,目前的研究缺乏计算油基钻井液中钻屑含量的方法。在GB/T 16783.2《石油天然气工业钻井液现场测试第2部分:油基钻井液》中只规定了低密度固相含量的计算方法,并未对有用低密度固相和有害低密度固相进行有效区分。通过对比井浆和室内新配浆的固相含量,利用线性回归得出了一种有害低密度固相含量计算方法,并以现场钻井液为例进行校核,通过线性回归的方法,计算得到的固相含量与实测固相含量相差较小,误差小于3%,可以更精确地计算出有害固相含量,给油基钻井液的性能维护提供了重要的标准。该方法计算简便、误差小,具有较高的现场应用价值。      

关于无渗透钻井液技术合理性的思考

以室内评价方法和现场应用资料为基础,结合相关的理论研究成果,对无渗透钻井液的技术特点进行了分析,认为无论从评价方法原理还是从技术功能上讲,无渗透钻井液都是对传统钻井液技术的改良,且部分评价方法不足以反映无渗透钻井液技术的真实情况,指出该体系似乎不会有好的应用前景.分析其主要原因与无渗透钻井液在概念的定义上存在缺陷有关,由于缺乏明确的理论指导,导致该体系无法在技术上得到更进一步的提升.此外由于非渗透剂特性所致,使得这种材料与常规钻井液助剂差别较大,从而极大地限制了无渗透体系的正常使用与维护.通过对各种资料总结分析后认为,无渗透钻井液不是一种独立的钻井液体系,与传统钻井液相比,其大多数特征性技术功能并不具有实质性的差异.     

钻井液活度平衡技术新认识及现场应用

泥页岩渗透水化是造成井壁失稳的重要原因之一。在钻井液活度平衡理论基础上,提出了钻井液“活度适度降低”新认识,分析了理论依据,利用水化崩散实验进行了室内验证,研究形成了钻井液活度确定方法。根据实验得出,钻井液活度适当高于岩心柱水活度仍能保持岩心柱稳定。基于“活度适度降低”的钻井液活度调节技术在济阳坳陷部分区块进行了现场应用,应用结果表明,钻井液“活度适度降低”能够解决部分区块泥页岩地层的坍塌、掉块等井壁失稳难题,钻完井过程顺利,避免了复杂情况的发生,节约了钻井周期和成本。      

涪陵焦页18-10HF井水平段高性能水基钻井液技术

焦页18-10HF井是中石化在涪陵页岩气田部署的一口开发井,完钻井深4560 m,水平段长度1378 m。该工区三开井段页岩脆性矿物含量高,微纳米级孔隙裂缝和层理发育,一直使用油基钻井液应对井下复杂情况。针对龙马溪五峰组页岩裂缝发育等特性,通过核心处理剂端胺基聚醚抑制页岩表面水化,植物油酰胺极压减摩剂有效润滑减阻,纳米封堵封固,构建了JHGWY-1高性能水基钻井液,页岩滚动回收率大于98%,极压润滑系数0.16,钻井液封堵泥饼承压超过10MPa,满足龙马溪五峰组页岩微裂缝发育、脆弱胶结面对封堵封固及水平段润滑减阻要求。该体系首次在涪陵工区的焦页18-10HF井三开井段代替油基钻井液,在设计垂厚10 m、实钻8~10 m的五峰组中顺利穿行,起下钻畅通,钻完井顺利。该体系表现出良好的流变性、低滤失量和稳定页岩井壁能力,完井作业顺利,满足了该井三开钻完井工程需要。      

一种预测钻井液产生泥球的室内实验方法

钻遇某些软泥岩地层时,钻井液上返过程中易形成泥包现象。为了预测钻井过程中所采用的钻井液是否会产生泥球,通过评价钻井液性能的常用设备,利用含水岩屑颗粒和一定粒径的钢球以及滚动老化模拟在井下岩屑随流体运动的过程,提出了具体的实验参数,建立了一种系统评价泥球产生情况的方法。实验结果表明,该方法可以对不同类型的钻井液在即将使用的过程中泥球产生情况进行预测。实验结果与现场实况相符,得到所试用的水基体系易产生泥球的条件为:滚动时间为20 min,目标温度为90℃;所试用油基体系易产生泥球的条件为:滚动时间为30 min,目标温度为120℃;同时该方法得到的实验结果还可作为优化钻井液性能的依据,提高钻井过程中的作业效率和安全性。      

密度对油基钻井液性能的影响

随着高密度油基钻井液被使用的越来越多,高密度时油基钻井液表现出的性能不稳定也逐渐被现场工程师发现。研究了密度对油基钻井液性能的影响,以及不同密度下温度、剪切时间、油水比、有机土、CaCl₂浓度和劣质固相对油基钻井液性能的影响。研究结果表明,重晶石能增加油基钻井液的黏度和切力,提高钻井液的乳化稳定性;油基钻井液的破乳电压和重晶石的加入量呈线性关系;在高密度时,油基钻井液的表观黏度受温度、油水比、有机土和劣质固相的影响程度比低密度时大;破乳电压在高密度时受油水比、CaCl₂浓度和有机土的影响比低密度时大。综上可知,密度的增加不仅单独对油基钻井液性能造成影响,还提高了油基钻井液对其它因素的敏感性。因此在使用高密度油基钻井液时,要加强对现场钻井液性能的监控和调节。      

新型非磺化环保低摩阻钻井液

深井、超深井钻探普遍采用耐温性较好的聚磺钻井液,其中磺化褐煤等磺化材料具有生物毒性、可降解性差,导致聚磺钻井液处理难度大、成本高。推荐了一套适用性强的钻井液环保性能评价标准,测试了聚磺钻井液及其主要处理剂的环保性能。以抗高温环保降滤失剂、流型调节剂代替传统磺化材料;以树枝状聚合物封堵抑制剂、纳微米封堵剂等代替磺化沥青、乳化沥青;以环保润滑剂替代原油,研发了一种新型非磺化环保低摩阻钻井液,并在塔河TK4120井进行了试验应用。结果表明,现场聚磺钻井液样本呈现中等毒性、较难生物降解、部分重金属含量超标,主要是磺化材料及原油生物降解性差和具有毒性所导致。非磺化环保低摩阻钻井液具有较强的抑制、封堵防塌及润滑性能,无毒,易生物降解。现场应用表明,该体系性能稳定,具有较强的抗温性,防塌能力强,润滑性能好,易塌地层平均井径扩大率仅为4.39%,4209 m长裸眼电测、下套管一次成功,取得了较好的应用效果。