生物质合成基钻井液性能评价

针对油基钻井液在环境敏感地区使用受限的问题,以生物质合成基液LAE-12为油相,形成了一种密度1.2数2.5 g/cm3、抗温150℃的生物质合成基钻井液。研究了各添加剂加量对钻井液性能的影响,评价了钻井液抗温性、抗污染能力、抑制性、环保性等。结果表明,生物质合成基钻井液最优配方为:80%数100%基液LAE-12+20%数0 CaCl2水溶液+3%数5%有机土CNL+3%数5%乳化剂SMEMUL+2%数4%润湿剂RF-1+3%数5%降滤失剂FA-T+3%CaO+重晶石。该钻井液具有良好的流变性、滤失量控制能力、乳液稳定性、润滑性和抑制性,高温高压滤失量小于5 m L,抗水污染15%、抗钻屑污染20%、抗CaSO4污染15%、抗NaCl污染20%。钻屑吸附钻井液量小,钻井液的吸附损失率为油基钻井液的60%;钻井液废弃物可按一般工业固废处理,综合使用成本低。该生物质合成基钻井液无毒、易降解,满足环保要求。图3表8参14     

超高温(240℃)水基钻井液体系研究

针对中国目前高温深井钻井的需求，研制出了一种新型抗高温水基钻井液体系，抗温可达240℃。该体系主要由抗高温保护剂、高温降滤失剂、封堵剂、增粘剂等组成。抗高温保护剂GBH可以大幅度提高磺化聚合物的抗高温降滤失性能、高温稳定性能及钻井液体系的整体抗温性能。评价了新型抗高温水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压降滤失性能、流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。实验结果表明，该抗高温水基钻井液体系各种密度配方在240℃温度下均具有良好的高温稳定性，高温高压滤失量低，并具有良好的流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。     

高温(220℃)高密度(2.3 g/cm3)水基钻井液技术研究

针对钻井工程需求，评价优选出了抗高温钻井液用高温保护剂、降滤失剂、封堵剂等钻井液处理剂，并进一步优选出了抗高温（220℃）高密度（1.80～2．30g／cm^3）水基钻井液配方。室内评价结果表明：该体系具有良好的抑制性和抗钻屑污染性能，抗钻屑粉污染达10％；具有一定的抗电解质能力，抗盐达2％，抗氯化钙达0．5％；具有良好的润滑性能；容易配制和维护。     

抗高温无固相钻井液研究

4000 m埋深碳酸盐岩储层温度高达150 ℃以上,普通无固相钻井液无法满足抗温需要。室内通过对比动塑比及抗温极限优选出增黏剂VP和XC,并通过热重分析及滤失实验优选出降失水剂CMJ、SMP-2等处理剂;通过反复对比实验优选出抗高温的无固相钻井液,配方为（1%~饱和）甲酸钠+3%CMJ+2%RHJ（润滑剂）+0.2%XC+0.3%VP+3%SMP-2。该体系抗温达200 ℃,抗钻屑污染20%,抗盐20%,抗钙5%,极压润滑系数0.098,渗透率恢复值90%。实验结果表明该体系不仅能够满足高温深井钻井要求,还能实现对裂缝性碳酸盐岩储层的良好保护。     

抗高温饱和盐水无黏土相钻井液室内研究

为满足高温盐层快速钻进和保护储层的需要,通过对增黏剂、交联剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂优选,得到抗高温饱和盐水无黏土相钻井液配方:饱和盐水+0.2%Na₂CO₃+1.2%增黏剂SSDP+0.4%增黏剂DDL+0.4%增黏剂PAM+0.3%四硼酸钠+3%降滤失剂SL-Ⅱ+3%超细碳酸钙+1%润滑剂HL-8+2%防塌剂AP-1。室内性能评价表明,该钻井液抗温性较好,耐温达170℃;密度为1.22 g/cm³;抗劣质土污染能力较好,抗污染容量达10%:极压润滑系数为0.0388,与油基钻井液接近,润滑性能较好;钻屑在钻井液中的回收率高达96.84%,黏土在钻井液中的膨胀率远小于清水,防塌抑制性能较好;岩心渗透率恢复率>90%,储层保护效果较好.     

240℃超高温饱和盐水钻井液室内研究

针对超深井钻井工艺对钻井液的要求,采用抗高温降滤失剂MP488、抗高温解絮凝剂LP527、抗盐高温高压降滤失剂HTASP,配制了抗温达240℃、密度为2.0 g/cm3的饱和盐水钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液体系经过240℃、16 h高温老化后具有良好的流变性,高温高压滤失量(180℃)小于20 mL,钻井液抗钙、钻屑、黏土污染性能好,页岩一次回收率达97.4%,沉降稳定性好。     

基于乳状液转相技术的钻井液新体系室内研究

为有效解决油基钻井液应用中存在的固井质量较差、环境污染严重等问题,采用有机胺质子化可逆原理,赋予油基钻井液以乳化相态的可逆性,研制了一套可逆乳化钻井液体系。该钻井液体系的配方为5#白油+25.0%CaCl2溶液+1.0%有机土+0.5%石灰+1.0%润湿剂RS+4.0%乳化剂ET,油水比为50:50,密度为1.2 kg/L。通过室内试验对该钻井液体系进行了全面的性能评价,结果表明,通过酸触相反转和碱触相回转,可实现W/O型与O/W型间自由转换;且转换前后的钻井液性能良好:破乳电压达500~900 V,抗温达180 ℃,高温高压滤失量小于15 mL,流变性与传统逆乳化钻井液相当,可抗10%硫酸钙、20%钻屑污染,渗透率恢复率和滚动回收率都达90%以上,泥饼和含油钻屑更易处理。这说明,研制的可逆乳化钻井液体系兼备油基钻井液和水基钻井液的优点,且各项性能均为优良,能解决常规油基钻井液应用中存在的问题。      

一种简化现场作业的高性能油基钻井液

所评价的油基钻井液体系具有流变性能优良、电稳定性强、现场作业程序简化等特点;在150℃、16h热滚老化后,破乳电压可以达到600V以上,高温高压滤失量可以控制在5ml以内;另外,体系具有良好的抗海水、钻屑侵污性能;体系的密度和油水比例具有可调性,以满足现场施工的需要;体系优化配方为:280ml5#白油 4%乳化剂EMF 2.5?O 2%～3%有机土 120ml(30?Cl2水溶液) 1%～2%降滤失剂CLF 加重剂。     

阳离子烷基葡萄糖苷钻井液

针对烷基糖苷钻井液在现场应用中出现的问题,中原油田钻井液技术公司首次将阳离子烷基糖苷（CAPG）引入钻井液。CAPG钻井液的优化配方为:375 mL自来水+6%CAPG+0.6%降滤失剂LV-CMC+0.6%流型调节剂黄原胶+0.4%增黏剂HV-CMC+3%封堵剂WLP+0.4%NaOH+0.2%Na₂CO₃+24%NaCl+0.4%抗氧化剂NaHSO₃。CAPG钻井液的相关性能测试结果表明,该钻井液体系在抑制性、抗温性、润滑性、滤液表面活性、抗污染性、降滤失性及储层保护等方面性能优良。岩屑一次回收率99.15%,相对回收率99.45%,相对抑制率91.4%,抗温达160℃,极压润滑系数0.097,滤液表面张力19.52mN/m,滤失量4.0mL,抗NaCl 36%（质量分数,后同）,抗CaCl25%,抗膨润土10%,抗钻屑10%,抗水侵20%,抗原油10%,岩心的静态渗透率恢复值大于93%,动态渗透率恢复值大于92%。其各方面性能均优于烷基糖苷钻井液,在油气勘探开发中的应用前景良好。     

抗高温无固相钻井液技术

针对钻井液易高温变性的特点,通过研制出耐高温增黏剂XCC、降滤失助剂AADC、封堵剂FSCC,设计出一种无固相抗220℃超高温的钻井液配方。具体加量配比为2% XCC+1% AADC+3% SPNH+1% SMP+3% FSCC+0.5% Na₂SO₃。并对其进行性能表征,SEM显示其页岩层状微裂缝及碎片得到了明显封堵与修饰,在泥页岩表面形成与微裂缝方向平行的致密树状聚合层;FT-IR结果表明,该抗高温钻井液经过220℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要;能抗10%黏土与5%钻屑的污染,同时对10% KCl+20% NaCl的盐溶液也有较好的抵抗能力;该钻井液EC₅₀的检测结果大于80 000 mg/L,达到了建议排放标准。最终抗220℃超高温钻井液XCC/AADC/SPNH/SMP/FSCC在涩北1号气田24井得到了成功应用。      

环保型复合降滤失剂的研制与应用

为从源头上控制钻井液对环境的污染,减少废弃钻井液处理难度和处理费用,实现绿色环保钻井。以生物质材料植物多酚、木质素磺酸钠和玉米淀粉为原料,通过交联改性,合成了一种复合降滤失剂PLS。其EC₅₀为7.78×10⁴ mg/L,BOD₅/COD_Cr为5.05%,无毒且易生物降解。性能评价结果表明,含2%PLS的基浆在180℃下热滚16 h后中压滤失量仅为9.6 mL,且抗盐、抗钙性能优于羧甲基淀粉CMC-LV和两性离子淀粉接枝共聚物SAP。以PLS为唯一降滤失剂,配伍键合型润滑剂、双疏纳米封堵剂和仿生固壁剂等环保友好型处理剂,研制了一套环保型水基钻井液体系,并在大港油田某预探井的泥岩水平段进行了应用。应用井段内钻井液的流变与滤失性能稳定,摩阻低,泥饼薄而韧,无复杂情况发生,施工顺利。     

无毒环保型高性能水基钻井液室内研究

由于油基钻井液存在使用成本高、环保处理难度大等弊端,使用水基钻井液替代油基钻井液已成为大势所趋。针对页岩地层对钻井液性能的要求,以无氯、无重金属离子、无黑色材料等环保指标为基本原则,优选了胺基聚醇和乳液大分子作为环保型高性能水基钻井液的包被抑制主剂,配合甲酸钾进一步提高体系的抑制性,并通过高效封堵剂提高体系对页岩地层纳微米孔缝的封堵能力,构建了无毒环保型高性能水基钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液在密度为1.22~2.18 g/cm3范围内均具有优良的流变性及滤失造壁性能,该体系静置24 h后上下密度差为0.03~0.06 g/cm3,沉降指数低于0.508,悬浮稳定性好,触变性高,钻井液样品API泥饼黏滞系数最低达到0.026 2,润滑性能好,并兼具较强的抑制性和抗岩屑污染性能,5.0%及8.0%英国评价土或古巴VDW**井岩屑污染前后的塑性黏度、动切力、静切力的变化率均控制在25%左右,能够满足不同压力系统页岩地层钻井的需要。      

环保型高性能水基钻井液在山前超深井中的应用

针对库车山前构造超深、超高压、高温、高含盐地层常规高密度水基钻井液性能调控维护困难,钻进时阻卡等事故频发,安全钻达目的层极其困难等问题,试验应用了环境保护型高性能水基钻井液。该钻井液是由多元高性能井眼稳定剂、纳米成膜封堵剂、高效润滑剂、特殊提速剂等组成,具有抑制性强、流变性和润滑性良好、环境友好、保护储层等性能。该环境保护型高性能水基钻井液在库车山前x井进行了试验应用,应用表明高性能水基钻井液性能稳定,抑制性强,润滑性能好,相比于应用油基钻井液的邻井,机械钻速快6.6%,无事故,井下复杂相对很少。该环境保护型高性能水基钻井液体系环保指标检测合格,产生的岩屑呈土本色,生物毒性小,是环境敏感地区复杂地层提高钻井清洁生产水平的途径之一。      

水基钻井液用润滑剂SDL-1的研制与评价

高摩阻高扭矩问题是制约水基钻井液在大位移长水平段井应用的因素之一。针对这一问题,利用长链脂肪酸、小分子多元醇等原料,合成出了多元醇合成酯主剂,然后与极压添加剂复配形成水基钻井液用润滑剂SDL-1。性能评价结果表明,4%淡水基浆中加入1%润滑剂SDL-1,润滑系数的降低率为85.2%,泥饼的黏附系数降低率为59.3%;在150℃下老化16 h后,润滑系数的降低率可达94.0%,泥饼的黏附系数降低率为62.3%;在180℃下老化16 h后,润滑系数降低率仍可达90%,因此润滑剂SDL-1可抗温180℃;此外还能抵抗30% NaCl和30% CaCl₂的污染。四球摩擦实验表明,经30 min摩擦后,SDL-1能有效减少划痕,降低表面磨损,抗磨效果优于国外润滑剂DFL。在2.0 g/cm3无土相钻井液体系和2.2 g/cm3环保钻井液体系中加入2%的SDL-1润滑剂后对体系的流变性影响较小,并能将体系的润滑系数降至0.08。整体而言,SDL-1具有良好的润滑性能和抗温抗盐污染性能,在深层大位移井中具有一定的应用前景。      

XZ-新型高性能水基钻井液的研究及应用

为了解决准噶尔盆地深井储层钻探难度大,钻井成本较高等问题,基于"封堵、抑制、固化、双疏、润滑"理论,采用仿生抑制剂XZ-YZJ、仿生封堵剂XZ-FDJ、键和润滑剂XZ-RHJ、固化成膜剂XZ-CMJ、双疏剂XZ-SSJ等处理剂,形成了适合该区块的XZ-新型高性能水基钻井液。该钻井液具有较好的流变性能,且具有较好的长时间老化性能和抗污染性能,老化3 d后,或被2% CaSO₄或10%膨润土污染后,体系仍具有较好的流变性。该钻井液还具有较好的抑制性,对钠基膨润土岩心的线性膨胀降低率达94%以上;对于现场的泥页岩岩屑的滚动回收率均能达到95%以上。钻井液的这种较好的封堵性、润滑性、抑制性、低表面张力等有利于维持井壁稳定、润滑防卡、保护储层等,适用于复杂情况较多的深井及大位移井。现场试验表明,该钻井液体系可以降低井底复杂情况,缩小井径扩大率,缩短建井周期,满足了安全、高效、环保钻井的需要,具有很好的推广应用前景。      

大位移井环保润滑剂的研究与应用

为改善渤海区域大位移井在钻井过程中产生的扭矩大、高摩阻问题,且满足该地区对钻井液处理剂的排放要求,室内研制了环保无毒的高效减摩润滑剂Biolube。研究了该润滑剂的极压润滑、抗磨减阻、配伍性、抗污染能力和生物毒性等,并在渤海南部海域两口大位移井进行了现场应用。结果表明,以植物油、低碳醇、脂肪酸、聚醚和纳米材料为原料制备的润滑剂Biolube的润滑性能优于同类润滑剂,与钻井液的配伍性良好,不起泡。Biolube加量为2%时,在淡水基浆、海水基浆、钻井液中的摩阻系数分别为0.018、0.030、0.07。加有Biolube的钻井液抗磨达到10块砝码以上,磨痕微小且均匀,抗磨减阻效果显著,且具有较强的抗钻屑污染能力和润滑效果。润滑剂Biolube无生物毒性、可降解,满足渤海海域环保要求。现场试验结果表明,加入Biolube后,扭矩值显著降低,钻进过程顺利,未出现憋扭矩、倒划眼困难等问题,缩短了钻井周期。该润滑剂安全环保,不产生浮油,可有效改善钻具与井壁接触面的摩擦阻力。     

安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL

针对渤海地区钻进过程中遇阻遇卡,起下钻困难,密度难以控制,机械钻速低等问题,采用了安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL,ULTRADRILL新型钻井液的合成聚合物不含铬及其它对环境有害的物质.该钻井液主要由两种基本的页岩抑制剂和钻速增效剂组成.该钻井液能提供优异的页岩抑制性、润滑性和井眼稳定性;滤失量小、滤饼薄,可防止钻头泥包;携砂能力强,流变性易于控制;具有较广的密度和盐的选择性.现场应用表明,ULTRADRILL钻井液性能稳定,具有独特的流变性能,滤失量小、泥饼坚韧、致密而光滑;钻井过程中悬浮携砂能力强,钻速快,井壁稳定.该钻井液容易降解,且无生物毒性,满足了海洋环保的要求.     

逆乳化凝胶润滑封堵剂XZ-RF

研制出了一种逆乳化凝胶润滑封堵剂XZ-RF,分析了其作用机理,对其润滑性和封堵性进行了评价。实验结果表明,XZ-RF具有很好的润滑能力,1%的加量即可将膨润土浆摩阻系数降低60%,当XZ-RF加量为3%时,可将膨润土浆摩阻系数降低80%以上,且XZ-RF在聚合物钻井液能表现出良好的润滑性;XZ-RF具有好的抗温、抗盐封堵能力,可将膨润土加重浆160℃高温高压滤失量降低65.8%,将欠饱和盐水加重浆120℃高温高压滤失量降低86.8%。XZ-RF在新疆油田2口预探井进行了现场应用,均取得了较好的效果,而且该产品无荧光,具有更大的应用范围。      

加重剂类型对油基钻井液性能的影响评价

油气井钻井成功在很大程度上取决于钻井液的性能,而加重剂对钻井液的性能有很大影响,不同加重剂配制的钻井液在现场钻进过程中效果不同。通过对毫微粉体、普通重晶石粉和微锰矿进行粒度分析,配制油基钻井液,测定钻井液的黏度、API滤失量、泥饼摩阻系数等性能,研究了不同加重剂对钻井液性能的影响。实验结果表明:毫微粉体的颗粒最小,配制的钻井液黏度最大,滤失造壁性差;普通重晶石粉配制的钻井液润滑性能不好,但受加量的影响小;微锰粉颗粒大,粒度分布广,与普通重晶石粉混合使用后钻井液的性能有明显提高。