复合植物酚改善淀粉类钻井液处理剂的抗温性能

以富含植物“三素”的橘皮粉和土豆淀粉为原料,制备了橘皮粉-淀粉复合物。通过考察添加橘皮粉-淀粉复合物的水基钻井液表观黏度、动切力、降滤失性能和黏附系数,探讨改善淀粉类钻井液处理剂的抗温性能,同时利用粒径分析、红外光谱分析以及热重分析等手段分析了该复合物在钻井液中的作用机制。结果表明,在水基钻井液中添加0.3%橘皮粉（80～120目）和1.0%土豆淀粉,其在150℃下的耐温流变性能、降滤失性能和润滑性能均有明显的改善。其作用机理是橘皮粉中的植物酚能与土豆淀粉中的a多糖形成酚-多糖复合物,有效地抑制了淀粉中多糖分子链主键的高温降解,从而有效改善了淀粉类钻井液处理剂的耐温性能;同时淀粉多糖分子上的环醇羟基、橘皮酚分子上的酚羟基吸附在钻井液中膨润土颗粒的表面,形成水化膜,抑制了膨润土的水化膨胀。     

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。     

钻井液用淀粉微球降滤失剂的制备及性能评价

针对常规的淀粉类处理剂抗温能力不足的缺点,以可溶性淀粉为原料,N-羟基琥珀亚酰胺（NHC）为交联剂,采用乳液聚合方法,合成了一种环保型淀粉微球。采用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪、Nanobrook粒度-Zeta电位测试仪等对其进行表征。实验分别评价了,其在淡水基浆、盐水基浆和氯化钙基浆中的降滤失性能,并考察其抗温能力。实验表明,新研制的淀粉微球颗粒大小较均匀,呈圆球状,粒径约为50 nm,热稳定性好;150℃热滚后,加入1%淀粉微球,可分别使4%膨润土基浆、10%盐水基浆、1% CaCl₂基浆的API滤失量分别下降70%、55%和60%。且对钻井液流变性影响较小,在降滤失能力、抗温和抗盐方面均优于常规的淀粉类降滤失剂。      

核桃青皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能

核桃青皮粉末相变温度为166.0℃。将其作为水基钻井液添加剂,粉末目数大于120目的降滤失作用略好。性能评价结果表明：核桃青皮质量分数由0增至1.0%,钻井液表观黏度（AV）和塑性黏度(PV)变化较小,滤失量(FL)由12.9降至7.7 mL,降滤失率达40.3%。随着老化温度的升高,核桃青皮处理水基钻井液黏度先升高后逐渐降低,核桃青皮在水基钻井液中的降滤失作用逐渐减弱,大于160℃后失去降滤失作用。核桃青皮水提取液对膨润土的水化膨胀有明显的抑制作用,钙基膨润土在0.3%、0.5%、1.0%核桃青皮水提取液中的膨胀率（1.5 h）分别为50.18%、46.10%、39.88%,低于4.0% KCl溶液的56.51%。核桃青皮加量为0.3%时,与改性淀粉的配伍效果好于聚丙烯酰胺,前者降黏降滤失,后者增黏降滤失。与杂多糖甙(KD-03)钻井液配伍效果良好,可使FL降低0.6~0.7 mL,能强化悬浮岩屑性能、滤失造壁性和润滑性。     

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。     

耐温抗盐改性淀粉钻井液降滤失剂的合成及性能研究

以淀粉和一种自制的同时带有磺酸基和季铵阳离子的烯烃单体为原料合成了一种耐温性能可达180℃的改性淀粉YS,并考察了其降滤失性能、抗盐及抗钙性能、耐温性能及抑制性能。研究结果表明:YS在淡水基浆、海水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆及含钙盐水基浆中均具有较好的降滤失效果;添加1.5%数2.5%的YS后,钻井液的滤失量均可显著降低并控制在10 m L之内;抗盐及抗钙性能均可达到饱和,且随含盐量的增加,降滤失效果和提黏切能力反而增强;与淡水基浆相比,加入2.0%YS后的基浆的表观黏度上升率可由300%降至73.3%;与清水相比,2.0%YS水溶液可将黏土块的线性膨胀率由51.5%降至10.2%,YS表现出较好的抑制黏土水化分散、膨胀的性能。图1表5参9     

耐温抗盐降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO_2的合成及性能

采用自由基水溶液聚合法,以纳米二氧化硅(nano-SiO2)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等单体为主要原料,合成了四元共聚物降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO2;采用FTIR法表征了该降滤失剂的组成,并评价了它的降滤失性效果、抗盐、抗钙和抑制性等性能,同时考察了该降滤失剂与其他处理剂的配伍性。实验结果表明,该降滤失剂具有良好的耐温抗盐降滤失性能,同时具有良好的抑制性能;与常用处理剂配伍性好,可在水基钻井液体系中显著降低其高温高压滤失量,所形成的饱和盐水钻井液体系在密度2.37 g/cm3下的高温高压滤失量仅为20.0 mL,满足高温下控制钻井液性能的需求。     

杂多糖钻井液抗温抑制性能评价

为改善杂多糖钻井液抑制剂--SJ钻井液的抗温性能,通过岩屑滚动回收率实验、泥页岩线性膨胀率实验、泥球浸泡实验以及流变性能参数和滤失量随SJ钻井液添加量变化关系曲线,评价了SJ钻井液的抗温抑制性能。结果表明：水基钻井液中SJ添加量为1%～6%时,SJ钻井液具有合理的泥页岩抑制性、流变性和滤失性,抗温极限为140 ℃;SJ钻井液的抑制作用机理包括“连续半透膜”和“胶体软粒子填充降滤失”以及“硅锁封固壳去水化”等方面。该成果为开发保护油气层的水基钻井液又找到一类新型的抑制剂。     

环保型水基钻井液在胜利油田的研究与应用

废弃钻井液一直是钻井工程的主要污染物之一,而研发环保型水基钻井液体系,从源头上控制废弃钻井液环境污染,已成为现阶段实现“绿色钻井、清洁生产”的重要途径。针对胜利油田环保型水基钻井液技术需求,自主研发了基于改性淀粉的抗高温环保降滤失剂HBFR,其在淡水、盐水中均具有良好的降滤失性能,抗温达150℃,形成了环保型水基钻井液系列配套处理剂,构建了综合性能良好的抗高温（150℃）环保型水基钻井液体系（SLHB）。评价结果表明,SLHB体系具有良好的流变、滤失、抑制页岩水化及抗污染性能,高温高压滤失量为10.2 mL,EC50值大于1×105 mg/L,BOD5/CODCr为16.2%,可达到国家污水排放二级标准。SLHB已在胜利油田现场应用10余口井,较好地满足了胜利油田环保钻井液技术需求。     

玉门青2-7井钻井液技术

玉门青2－7井一开井段砾石层成岩性差,胶结疏松,易卢井漏、井塌、沉砂;二开为砂泥岩互层,裸眼井段长,泥岩易水化膨胀,砂岩渗透性好易形成厚泥饼,砾岩、砂泥岩胶结差,井壁易坍塌,并存在石膏污染;三开为产层钻进,地层倾角大,裂缝发育,岩性为硬脆性泥岩,易发生掉块砖塌现象,井底温度高,根据该井地层特点、钻井工程要求和保护油气层的需要,一开使用“三高一适当”普通膨润土浆,防止了表层疏松砾石层的井漏、井漏;二开采用金属离子聚合物钻井液,该体系抑制能力强,防止了泥岩水化膨胀,具有良好的失水造壁性,防止了因砂岩地层渗透性好而形成的厚泥饼缩径,保证了长裸眼段的防塌及井下安全;三开选用金属离子聚磺屏蔽暂堵钻井液,该体系具有良好的失水造壁性,封堵防塌能力强,防止了油层段的剥落掉块垮塌,实现了近平衡钻井,保护了油气层。现场施工表明,该井钻井液技术满足了钻井、地质录井的需要,达到了保护油气层的目的。     

甲基葡萄糖苷的防塌机理研究

以淀粉为原料合成了甲基葡萄糖苷（MEG），考察了MEG对泥页岩分散的抑制作用、对膨润土水化膨胀的抑制性能、对泥页岩膜效率的影响和对钻井液水活度的影响，并在此基础上对MEG的防塌作用机理进行了详细分析，以期达到进一步开发利用MEG的目的。实验结果表明，MEG具有一定的抑制泥页岩水化膨胀、分散的作用，但其抑制作用较弱，远不如无机盐和聚合醇类页岩抑制剂；MEG能大幅度提高泥页岩的膜效率，被25%的MEG溶液饱和后，泥页岩膜效率提高率达200%以上；MEG具有有效降低钻井液水活度的作用，在加量充足的情况下，MEG单独使用或与无机盐复配使用均可将钻井液水活度降到0.85以下。因此，通过提高泥页岩膜效率及降低钻井液水活度，MEG能在钻井液/泥页岩体系间产生有效的渗透压，通过渗透作用降低钻井液中的自由水向地层滤失是MEG稳定井壁的主要作用机理。MEG的防塌性能特点与其分子量和分子结构密切相关。     

羧-胺类小分子泥页岩抑制剂的抑制性研究

以脂肪酸、小分子胺为原料合成羧-胺类小分子抑制剂,考察了胺种类、脂肪酸链长、酸与胺摩尔比以及抑制剂加量对膨润土线性膨胀率的影响。根据正交实验和单因素实验得到最佳的酸胺反应组合为月桂酸-二乙烯三胺（1:2）,其次为油酸-四乙烯五胺（1:2）,抑制剂加量0.5%。在0.5%月桂酸-二乙烯三胺产物中,膨润土在20 min内迅速水化膨胀,90 min时膨润土的线性膨胀率为24.3%,为同条件下4.0%氯化钾溶液中的43.5%,是蒸馏水中的32.8%;在0.5%油酸-四乙烯五胺产物中,膨润土在40 min内迅速水化膨胀,90 min时膨润土的线性膨胀率为33.2%,是氯化钾溶液中的59.4%,是蒸馏水中的44.9%。泥球实验结果表明,在月桂酸-二乙烯三胺产物中浸泡的泥球水化膨胀程度明显降低,对膨润土的抑制效果好于油酸-四乙烯五胺产物。室温下,这两种羧-胺类产物对水基钻井液有一定的增黏作用。加入0.3%月桂酸-二乙烯三胺产物后,钻井液的表观黏度（AV）提高1.9倍;加入0.5%油酸-四乙烯五胺产物消泡后,钻井液AV提高1.0倍。加入月桂酸-二乙烯三胺产物、油酸-四乙烯五胺产物后,KD-03聚合糖钻井液体系黏度增加,AV分别提高2.4倍、3.5倍,配伍性较好。     

石榴皮作为抑制性钻井液处理剂的研究

将石榴皮作为钻井液添加剂,评价了其作用效能。结果表明,石榴皮对钻井液具有一定的降滤失作用,抗温性可达170℃以上;与改性淀粉配伍性好,在室温和120℃老化浆中具有较好的降黏、降滤失作用,与聚丙烯酰胺配伍性略差;泥球实验和线性膨胀率实验表明,石榴皮浆液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,且随着石榴皮量的增多,抑制效果越明显;粒度分析表明,石榴皮浆液对钻井液中的黏土具有一定的絮凝作用,可以显著提高黏土的粒径。     

活性泥页岩快速钻井钻井液技术

为解决活性泥页岩水化分散而导致井眼缩径、井壁垮塌、钻头泥包、起下钻不畅、卡钻等井下复杂问题,以聚胺抑制剂和防泥包快钻剂为主要处理剂,研制出一套适宜于活性泥页岩钻井的快速钻井液体系。钻井液抗高温流变性能实验表明,钻井液能抗温150 ℃以上,通过钠膨润土造浆试验、岩心耐崩塌试验、钻屑滚动回收和泥岩黏附聚集试验,表明其抑制性能和润滑性能接近于油基钻井液,可解决强造浆活性泥岩钻井出现的钻井液黏切升高、流变性能恶化,能有效防止泥岩井壁失稳、钻屑分散、钻头泥包、泥岩黏附和聚结。钻井液体系抗污染性能好,且生物无毒,满足排放标准。在南堡17-×1511井的成功应用表明,该钻井液体系一定程度上有效解决了水敏性活性泥页岩安全快速钻进问题,可进一步推广。     

海水配浆性能研究

膨润土在海水中不易造浆,给海洋钻井带来极大的困难。研究了纯碱(Na_2CO_3)、烧碱(NaOH)、高粘羧甲基纤维素钠盐(HV-CMC)、聚阴离子纤维素(PAC)、生物聚合物(XC)等处理剂对海水配浆性能的影响,发现海水配浆的关键不在于对海水的预处理,而在于高分子聚合物增粘剂的加入。为此,研制了一种HS-海水造浆粉,该造浆粉在渤海湾海域225口井进行现场应用,结果表明,使用HS-海水造浆粉配制的海水钻井液粘度、切力和滤失量均可满足钻井施工的需要,具有一定的经济效益。     

环保型钻井液用降滤失剂研究进展

解决环境污染问题是改善钻井液的关键,开发环保型抗高温降滤失剂是当前研究的重要领域之一。概述了国内外环保型降滤失剂的研究进展,对国内外在环保型降滤失剂研制中所使用的原材料及产品性能,以及中国抗温改性天然高分子降滤失剂的发展近况进行了介绍。天然高分子降滤失剂是通过对淀粉、纤维素及木质素等天然高分子材料进行改性以提高其抗温、抗盐能力,使其可以应用于井温更高的深井钻探中。目前,中国环保型降滤失剂普遍可以应用到150℃的高温中,部分抗温能力可达到180℃却未能推广使用。通过对现有降滤失剂的研究,分析其抗高温的作用机理,探寻能有效提高抗温能力的单体分子结构及发挥作用的功能基团,例如磺酸基团、内酰胺基团等,以期对环保型抗高温降滤失剂的研制起到一定的指导和参考作用,加快环保型抗高温降滤失剂的发展。      

环保水基钻井液用聚合物M-TSP的合成与性能评价

针对环保水基钻井液在应用中存在流变性能不理想、滤失量较高、稳定性较差、与常规添加剂配伍性差和滤液对储层伤害较大的问题,以马来酸酐、罗望子胶(TSP)和三乙胺为主要原料制得天然可生物降解聚合物改性罗望子胶(M-TSP),在质量分数为4.5%的膨润土悬浮液中加入不同浓度的M-TSP得到聚合物膨润土悬浮液,研究了M-TSP膨润土悬浮液的流变性、稳定性、滤失性、配伍性及对岩心的伤害程度。研究表明:膨润土悬浮液中添加质量分数1.0%的M-TSP后悬浮液的流变性较好,且M-TSP能显著提升膨润土的静态悬浮能力。膨润土悬浮液中添加质量分数1%的M-TSP与常规的环保钻井液添加剂具有良好的配伍性;M-TSP加量为1.0%时,质量分数为4.5%的膨润土悬浮液的初滤时间为121 s,30 min的滤失量为1.7 mL,起到明显的降滤失作用;M-TSP对砂岩岩心的伤害率仅有2.06%数3.23%,能最大程度减少对储层的伤害。合成的M-STP可应用于环保钻井液钻井工程。