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。     

油基钻井液用固体乳化剂的研制与评价

为解决油基钻井液常用液态乳化剂黏度高、流动性差,而常见固体乳化剂乳化效果差、制备步骤复杂的问题,通过简单的酰胺化反应制备了乳化能力强的油基钻井液用固体乳化剂EmuL-S。利用红外光谱分析了其结构,通过电稳定性、乳化率、析液量以及光学显微镜等手段考察了其乳化性能,并评价了以该乳化剂为基础配制的油基钻井液的性能。结果表明:固体乳化剂EmuL-S中含有设计要求的基团;当油水比为80∶20、固体乳化剂EmuL-S加量为3.3%时,形成的油包水乳状液的破乳电压大于1 000 V,乳化率大于90%,析液量小于0.7 mL,而且能抗180℃的高温;以固体乳化剂EmuL-S为基础配制的油基钻井液,密度最高可达到2.0 kg/L,抗温能力达到180℃,沉降稳定性高、流变性能优异,动塑比在0.21以上,破乳电压大于800 V,能抗15%水、15%劣质土、9%岩屑以及9% CaCl2的污染。研究表明,固体乳化剂EmuL-S具有优异的乳化能力和抗高温能力,并且具有制备简单、易于工业化生产的特点,可以解决现有乳化剂存在的问题。      

钻井液用黏弹性聚合物MVPP的室内合成及性能评价

疏水性聚合物是一种特殊的新型黏弹性聚合物,其水溶液的力学行为介于弹性固体和黏性液体之间。由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力作用而在分子间自动产生可逆性的巨大的三维立体网状结构,致使溶液具有较强的剪切稀释性。在确定室内合成工艺条件、技术参数的基础上,对自制的黏弹性聚合物MVPP进行了室内性能评价实验,并与膨润土和国内外同类聚合物进行了性能对比。结果表明,黏弹性聚合物具有优良的综合性能:高的黏度、切力值,优良的黏弹性、抗盐抗温性、剪切稀释性、抑制性和降滤失能力;其抗温性远高于国内外同类处理剂,单剂水溶液能抗100℃高温,抗NaCl和CaCl2的饱和盐水,具有比膨润土和国内外同类处理剂更加优良的增黏提切的能力,可用其代替或部分代替膨润土,用以配制抗高温抗盐低/无固相钻井液。     

生物酶可解堵钻井液降解动力学模型研究

新型的生物酶可解堵钻井液是利用生物酶的生物降解特性，将钻进过程中侵入地层和黏附在井壁上的暂堵材料降解为二氧化碳和水，保障地下流体通道畅通，恢复油层渗透率，实现对地层超低污染、低伤害钻进。本文从生物酶降解处理剂的过程出发，以“稳态平衡”为前提，分析推导出了该体系的降解动力学模型，为实现该体系降解速度的人为可控提供了理论依据。     

基于油基钻井液提高钻速的原理与方法

结合通用钻速方程和油基钻井液的特点,分析了油基钻井液对钻速正反两方面的影响,指出了影响机械钻速的主要因素是地层岩石特性,其次是井型和钻井液性能.提高机械钻速的主要途径包括钻头的合理选型、钻进技术参数的合理优化,以及钻井液配方与性能优化.通过调整钻井液配方与性能,使其能够有效清洁钻头、改变井底岩石的润湿性、大幅度提高钻井液的极压润滑性;向钻井液中加入中性润湿剂改变微裂隙表面润湿性;加入抗高温的油溶性高分子增黏提切剂代替有机土、氧化沥青等胶体颗粒,以便降低微米、亚微米颗粒含量,提高剪切稀释性和携岩效率,从而提高机械钻速.     

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。     

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/COD_Cr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。      

氯化钙/聚合醇钻井液体系的研究及应用

研制开发了氯化钙/聚合醇钻井液体系,并在史136井应用。实验和现场应用表明,氯化钙/聚合醇钻井液体系具有优良的泥页岩抑制性、润滑性、抗温性及流变性,可通过改变氯化钙浓度调整聚合醇浊点,以满足不同井深的需要。该体系的应用解决了强水敏泥页岩的稳定问题,具有良好的经济效益。     

用于低压低渗透油气藏的可循环泡沫防塌钻井液

分析了低压低渗透油气藏储层损害与保护的特殊性及泡沫钻井液的防塌机理,优选出了适用于该类油气藏的强抑制性可循环泡沫防塌钻井完井液,并对该体系进行了性能评价和现场施工工艺探索.性能评价实验结果表明,该钻井完井液具有较低的密度在0.60～0.95 g/cm3之间可调,能满足低压地层钻井的需要;具有较强的抑制性,与油基钻井液接近,能有效地预防钻井液对低压低渗透储层的损害;流变性和滤失性好、抗原油污染和抗温稳定性强(120℃),能适应井深3000m以内的直井、斜井和水平井钻井施工需要.     

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题，具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强，难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展，利用"热-机械变形"基本原理，研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³），借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法，实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能；测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能；开展了长裂缝封堵模拟实验，探讨了裂缝封堵机理。结果表明，热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃），形状固定率和回复率大于99%；高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%，激活后抗压强度高，有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状，易进入裂缝，达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构，在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度，封堵效率高，采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝，实现温敏、自适应、高效封堵作用。