新型聚胺盐泥页岩抑制剂的研究及应用

以小分子量聚合醇、金属催化剂、氨水、高温保护剂、改性剂为原料,制得钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂JAI,外观为浅黄色黏性液体。研究表明,JAI处理剂抗黏土污染量达到40%以上,过40目、28目筛的滚动回收率分别为63.8%、51.2%,并使膨润土在清水中的膨胀体积由9.8 mL降至2.75 mL,抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力较好,各项性能与国外同类产品Ultrahib相当。在93 200℃范围内,2%JAI溶液的钻屑回收率和pH值随温度变化较小,平均值分别为63%和9.5。与甲酸盐和KCl盐水体系的配伍性良好。在两口井的现场应用表明,JAI抑制剂可大幅提高体系的抑制性,有效解决大段泥页岩导致的严重垮塌和膨胀缩径,以及严重造浆等复杂问题。     

聚合醇与有机盐的协同效应

研究了有机盐对不同分子量聚合醇的浊点、抑制性和润滑性的影响。结果发现,有机盐的增加能够不同程度地降低聚合醇的浊点,而且复配的聚合醇受有机盐的影响较大;有机盐能够增强聚合醇的抑制性,存在一种协同效应,而且有机盐和不同配比的复合聚合醇复配后的抑制效果不同;在浊点以下,有机盐对聚合醇的润滑性影响较小。建议在现场使用聚合醇有机盐钻井液时,应根据井底温度和有机盐加量的不同,选择聚合醇的最优配方。     

微裂缝封堵剂评价新方法及强封堵钻井液配方优选

硬脆性泥页岩井壁失稳问题是致密油气等非常规资源钻井过程中的常见难题,目前普遍认为增强对泥页岩微纳米裂缝的封堵,是减少井下复杂的关键。选用一种孔径与泥页岩的微裂缝比较匹配的新型混合纤维素滤膜,替代滤纸做滤失实验,通过对比瞬时滤失量大小,评价了单一处理剂溶液对滤膜的封堵效果。利用该方法进行评价,优选出微纳米粒径的石灰石和二氧化硅复配使用,辅以聚胺、铝合物等抑制封堵剂,构建了一种无黏土相微纳米强封堵钻井液。评价结果表明,该体系在较低表观黏度下,具有较高的动塑比和φ6、φ3读数,有利于水平井井眼净化;具有较低的滤失量,岩屑滚动回收率接近100%,封堵能力远高于常规聚合物体系,可用于致密油气、页岩气等非常规能源的钻进。     

强封堵有机盐钻井液在致密油水平井中的应用

阿密1H井是华北油田针对致密油领域在二连油田部署的第1口预探水平井,完钻井深为2 700 m,水平位移长1 218 m,水平段长970 m,水平井段岩性以大段硬脆性泥岩或砂泥岩为主。用邻井泥岩掉块做实验发现,掉块在有机盐/聚胺高抑制性溶液中的回收率很高,但浸泡实验表明,岩屑块仍然在短时间内出现明显的裂纹,长时间浸泡后掉块水化分散明显;掉块在有机盐/铝合物封堵剂溶液中浸泡20 h后,铝合物在掉块表面或裂缝处析出白色沉淀,紧密附着在岩屑上。因此决定采用具有良好抑制性的有机盐钻井液钻井,并且引入了铝合物封堵剂封堵硬脆性泥页岩微裂缝。在现场施工中,该强封堵强抑制钻井液克服了井眼水平位移大、井壁易垮塌、井眼轨迹复杂、完井作业时间长等诸多难题,满足致密油特殊地层开发的钻井需求。     

新型抗180℃高温抑制剂SEG

近年来,烷基葡萄糖苷越来越多地被作为环保型防塌成膜处理剂应用于钻井液中,但其加量大,增加了钻井液成本,且极易生物降解,分子稳定性相对较差,限制了烷基糖苷在钻井液中的大范围应用。为此合成了抗高温抑制剂——磺甲基乙基葡萄糖苷(SEG),通过引入磺甲基的方法增强烷基葡萄糖苷的抑制性及高温稳定性。介绍了SEG的合成原理及方法,对产品进行了红外结构表征和热重分析(TGA),评价了SEG的抑制性、高温稳定性及润滑性,并与乙基葡萄糖苷(EG)进行了对比。实验结果表明,SEG的抑制性强,加量为5%～10%时能已达到很好的抑制效果,而EG的加量一般大于25%;与EG相比,SEG的高温稳定性强,能抗180℃高温;同时SEG延续了EG良好的润滑性能。     

钻井液用泥饼黏附润滑剂 BH-MAL的研究

针对目前钻井液润滑剂存在抗温能力差、荧光级别高、易引起钻井液发泡、泥饼黏附润滑能力差等问题,研制出一种以白油为基础油的钻井液用泥饼黏附润滑剂 BH-MAL。该润滑剂由白油、表面活性剂 OP-7 和自主研制的泥饼黏附润滑添加剂按照 90︰3︰7 的质量比混合制备而成。该润滑剂在膨润土浆中的加量为 0.25% 时,泥饼黏附摩阻降低率即可达到75%,大幅度降低了润滑剂的使用成本; 可抗180 ℃高温,其荧光级别小于 2,且不会引起钻井液发泡,对钻井液的流变性和滤失性也无明显影响,可以广泛应用于钻井液。      

微裂缝封堵剂评价新方法及强封堵钻井液配方优选

硬脆性泥页岩井壁失稳问题是致密油气等非常规资源钻井过程中的常见难题,目前普遍认为增强对泥页岩微纳米裂缝的封堵,是减少井下复杂的关键。选用一种孔径与泥页岩的微裂缝比较匹配的新型混合纤维素滤膜,替代滤纸做滤失实验,通过对比瞬时滤失量大小,评价了单一处理剂溶液对滤膜的封堵效果。利用该方法进行评价,优选出微纳米粒径的石灰石和二氧化硅复配使用,辅以聚胺、铝合物等抑制封堵剂,构建了一种无黏土相微纳米强封堵钻井液。评价结果表明,该体系在较低表观黏度下,具有较高的动塑比和φ6、φ3读数,有利于水平井井眼净化;具有较低的滤失量,岩屑滚动回收率接近100%,封堵能力远高于常规聚合物体系,可用于致密油气、页岩气等非常规能源的钻进。     

新型强抑制胺基钻井液技术的研究

针对大位移井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆的问题,在研制出聚胺抑制剂JAI、阳离子聚丙烯酰胺强包被剂PV等主处理剂,并选用XCD和XC-HV复配作流型调节剂的基础上,开发出了与国外高性能水基钻井液性能相当的一种新型强抑制胺基钻井液.性能评价结果表明,该钻井液具有很强的抑制性,由于复配使用了一种成膜防塌剂,其岩屑回收率略高于高外同类体系;携岩能力强,在较低的表观黏度下具有较高的动塑比和ψ3、ψ6读数;而且滤失量低,抗温达120 ℃,抗盐、抗钻屑污染能力强,润滑性良好.该在二连油田巴18平7井的现场应用取得了良好的效果.室内实验和现场应用结果表明,该体系能够有效应用干易水化的泥页岩复杂地层的钻进,并且环境保护性能好.     

D4乳液聚合反应条件及封端剂的研究

以八甲基环四硅氧烷(D4)为原料,甲基丙烯酸-2-羟乙基酯(HEMA)为封端剂,十二烷基苯磺酸(DBSA)为催化剂,制备了分子链端含双键的有机硅乳液,比较了加料工艺对乳液稳定性和乳胶粒粒径的影响,考察了乳液固体质量分数、反应温度、反应时间、封端剂用量及加入时间对D4转化率和聚硅氧烷摩尔质量的影响.结果表明:采用连续滴加单体法制备的乳液透光率大、稳定性好,乳胶粒的粒径小;乳液固体质量分数越大、反应时间越长,D4转化率越高、聚硅氧烷摩尔质量越大;温度高于80 ℃时,聚硅氧烷的摩尔质量随温度升高而降低,D4转化率变化不明显;缩短反应时间可以获得聚硅氧烷摩尔质量较小的有机硅乳液;D4滴完2 h后加入HEMA,D4转化率高,聚硅氧烷摩尔质量较小;HEMA用量增大,聚硅氧烷摩尔质量显著下降,对D4转化率影响不大.     

低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用

华北油田潜山油藏埋藏深,井下温度高,地层压力系数低.为满足该油藏欠平衡钻井的需要,研究出了高油水比水包白油钻井液.经现场应用表明,该钻井液性能稳定,最低密度为0.86 g/cm3,具有强抑制性和防泥岩坍塌能力,与清水的相对膨胀率仅为9.84%,抗温达180℃,抗污染能力好,对储层的损害小,渗透率恢复值大干94%,且较纯油基钻井液成本低,对环境污染小.长6、任东2和衡6探井通过应用该低密度水包白油钻井液,实现了欠平衡钻井,顺利钻穿漏失严重的潜山储层.较好地保护了储层,同时解决了钻井液的抗高温和荧光干扰问题,满足了探井施工录井的要求.