次生有机阳离子聚合物钻井液技术

以无固相清液聚合物钻井液为基础，研制开发了次生有机阳离子形成剂CSJ-1和滤失性能控制剂FL-1，并组成了次生有机阳离子聚合物钻井液。该钻井液总结了阴离子和阳离子聚合物钻井液的特点，具有极强的抑制防塌能力和良好的性能可控性．可配制无固相和低固相体系，可采用PACl41、FA-367或HV-CMC来提高粘度。CSJ-1与阴离子型钻井液处理剂相容性好，具有与阳离子聚季铵相媲美的防塌能力以及增强高分子量聚合物絮凝能力的作用，而且在使用过程中可与常用聚合物处理剂优先发生作用，可用作絮凝剂或(和)防塌剂；FL-1在无固相和低固相体系中均有较好的降滤失效果。该钻井液技术在安塞、靖边等油田各类油气井中应用100多口井，均收到良好效果：有效控制了井塌，井眼规则，提高了电测一次成功率和机械钻速。     

多羟基聚合物防塌剂CXC-1应用性能研究

多羟基聚合物防塌剂CXC-1是以环氧化物及多羟基化合物共聚而成的聚合物防塌剂,为淡黄色黏稠液体。性能评价结果表明:CXC-1具有很强的抑制性,胜利东营组岩屑在2%CXC-1溶液中的回收率达91.6%,在2%CXC-1+10%NaCl,7%KCl或3%硅酸钠(模数3.0)混合溶液中为94.8%-95.7%,而在蒸馏水中为27.2%;黏土压片在2%CXC-1溶液和2%CXC-1+5%KCl或10%NaCl混合溶液中浸泡几天后仍保持完整;CXC-1能显著提高泥页岩的膜效率,经CXC-1溶液浸泡的岩心膜效率为0.145,而经硅酸钠、甲酸钠浸泡及未浸泡岩心的膜效率分别为0.108,0.061和0.048;加入CXC-1后钻井液保护油气层能力显著增强,污染后岩心渗透率回复率由74.4%提高到91.6%;CXC-1与其他处理剂配伍性好,对钻井液流变性和滤失造壁性具有一定的改善作用,无毒(EC50=1×105mg/L),累计耗氧量测定表明易生物降解,是一种环境友好型钻井液防塌剂。在易跨塌、卡钻的沙河街组地层钻进中应用的结果表明,CXC-1能有效抑制井壁坍塌,维持井眼稳定,顺利解决复杂地层的井塌问题,满足复杂地质条件下安全钻井的需要。图2表7参7。     

阳离子乳液聚合物钻井液在页岩气井的应用

常规聚合物钻井液在页岩气井钻井过程中易出现各种井下故障。经对页岩气井井下故障和页岩岩心分析研究,决定选择阳离子乳液聚合物钻井液钻进页岩地层。通过室内试验,对阳离子乳液钻井液的常规性能、抑制性、抗岩屑污染能力、润滑性和储层保护性等进行了评价,并在湘页1井和彭页1井进行了现场应用。应用表明,2口井施工过程中无阻卡现象,平均井径扩大率小于8%,钻井液抑制性能、润滑性能、储层保护性能等均满足页岩地层钻井施工要求。应用还表明,阳离子乳液聚合物钻井液可解决页岩地层井壁失稳和储层损害问题,缩短钻井周期,节约钻井液成本。该钻井液的成功应用,为页岩气井的勘探开发提供了宝贵的参考经验,其在页岩气井钻井施工中具有良好的推广应用前景。      

钻井液用聚合物阳离子度测定方法的改进

四苯硼钠法是现有作为检测季铵盐阳离子度最为有效、广泛的方法之一,但该方法容易受到无机钾离子、铵离子等外界干扰和分子结构自身的影响,导致阳离子度测定结果的准确度较低。针对此问题,笔者对四苯硼钠返滴定法测定钻井液用聚合物阳离子度的方法进行改进,通过对样品采用90%～95%乙醇醇洗提纯,消除钾离子、铵离子和小阳离子单体的干扰;加入H₂O₂,通过进行热氧降解降低分子量,减弱分子结构的影响;优化出以下测定条件:样品加量为0.2 g、沉淀pH值3.0～4.0、沉淀温度为15～25℃和滴定pH值为7.0～8.0等,从而提高四苯硼钠测定方法的准确性。结果表明,四苯硼钠返滴定法的检出限量为0.1 g,加标回收率达到了分析测试要求的加标回收率指标,说明该方法具有良好的准确度。      

聚合醇类防塌水基钻井液体系的研究及其应用

针对钻井工程技术和环境保护的需要，从油基钻井液的防塌作用机理出发，研制了新型聚合醇类防塌水基钻 液体系。经室内研究和海上油田应用证实，ＰＥＭ具有无荧光，不干扰地质录井，有利于发现油层，抑制和防塌能力接近渥基钻井液水平，ＥＣ５０》３００００ｍｇ／Ｌ，满足环境保护的要求和优良的储层保护特性等优点。     

阳离子乳液聚合物在YK15H井的应用

雅克拉气田白垩系卡普沙良群地层稳定性差,有多口井在该层位发生了严重的井壁垮塌事故.在分析雅克拉区块井壁失稳原因的基础上,决定在YK15H井钻井液中加入阳离子乳液聚合物,三开前将二开井浆转化为阳离子乳液聚合物钻井液.应用结果表明,阳离子乳液聚合物钻井液的抑制性优于聚磺钻井液,保证了井壁稳定和井下无复杂情况发生,流变性和滤失性能稳定,抗温达140℃;由于使用的乳化石蜡具有良好的防塌润滑作用,减少了润滑剂和沥青类防塌剂的使用,全烃值及荧光级别低,应用的正电性材料对录井无影响;取得了良好的现场应用效果,为该区块同类井的施工提供了参考经验.     

钻井液用超支化反相乳液聚合物的合成及其性能

以丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺为原料,采用氧化还原引发剂体系,在RAFT试剂存在下,通过反相乳液聚合制备了超支化P(AA-AM-AMPS)反相乳液聚合物。研究了引发剂比例及用量、油水体积比、乳化剂的HLB值及其用量等因素对共聚物的水溶液表观黏度及所处理钻井液的流变性和滤失量的影响。结果表明,当引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠=1∶1,引发剂用量为0.16%~0.2%,油水体积比为0.875~1.0,复合乳化剂HLB值为6.9~7.1,复合乳化剂用量为7.6%~8.5%时,制得反相乳液聚合物的水溶液表观黏度为66~71 mPa·s,该超支化P(AA-AMAMPS)反相乳液聚合物在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基浆中具有较好的增黏、降滤失能力,抗温、抗盐能力强,同时具有较强的润滑能力,在淡水基浆中加量为1%时润滑系数降低率为68.3%。     

阳离子淀粉—烯类单体接枝聚合物OCSP的研制

为了较好地解决泥页岩井壁稳定问题,研究了一种以淀粉、氯丙烯、二乙胺和其它烯类单体为原料,以硝酸铈铵(CAN)和乙酰乙酸乙酯(EAcAc)作引发剂而合成的阳离子淀粉—烯类单体接枝聚合物OCSP。讨论了氯丙烯、NaHCO_3及水对有机阳离子(OC)转化率和岩屑回收率的影响,以及引发剂加量和OC加量对OCSP抑制性的影响。结果表明,NaHCO_3和水是影响OC转化率的关键因素;OCSP不仅具有良好的抑制性而且还能与部分处理剂配伍。     

反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的研究

对以反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的合成工艺进行了研究,考察了聚合反应及聚合物性能的影响因素,得到了阳离子度为10%～25%、特性粘度[η]为9～12的稳定的阳离子聚丙烯酰胺胶乳。     

聚合物钻井液对储层损害因素的研究

在压差作用下,聚合物钻井完井液的固相微粒和滤液不可避免地要侵入储层造成损害,文中从采用的小阳离子NW—1和BD—Plus两种聚合物钻井液体系中固相粒子大小分布与锦州9—3油田储层岩心孔喉大小及分布的配伍性出发,研究了钻井液处理剂之间、处理剂与储层水之间的配伍性、处理剂对储层的抑制性及钻井液微粒在岩心中运移因素对该油田储层的损害,为该油田储层保护提供了依据。     

新型防塌剂FFR的合成及评价

防塌剂HFR为由烯类单体合成、主要基团为羟基的共聚物，产品浓度15％～20％，已投入现场应用。本文报道FFR的室内性能评价结果。在2％和3％FFR水溶液中，某储层岩心的40目回收率高于而粘土膨胀率则低于10％KCl和3％某聚合醇溶液中的相应值，2％FFR可有效抑制粘土造浆。在4％膨润土浆中，FFR(2％～4％)使滤失量和极压润滑系数大幅下降；在一种密度1．38g／cm^3的聚磺钾盐井浆中，FFR(2％，3％)使流变性和滤失性改善；在一种密度1．84g／cm^3的饱和盐水井浆中，FFR(2％，3％)使初终切力明显降低，但120℃老化后HTHP滤失量升高。在按中原油田钻井液配方用淡水配制的聚合物泥浆和磺化泥浆中考察了FFR的配伍性，FFR使动切力升高，终切力升高(聚合物浆)或下降(磺化浆)，120℃老化后HTHP滤失量升高，且表现出较强的抗劣质土污染能力，但在加入15％NaCl的磺化泥浆中FFR使老化后API滤失量大幅度升高。FFR在泥浆中的加量一般为1％～3％，在盐水泥浆中加量不大于2％。表8参3。     

油包水钻井液降滤失规律研究

钻井液滤失性是钻井液的重要性能。通过对加入不同降滤失剂的油包水钻井液体系滤失规律的试验研究,表明油基钻井液体系的滤失性和水基钻井液有着相同的规律,滤失量的大小和时间的平方根呈线性关系,油包水钻井液降滤失剂的评价方法可以采用与水基钻井液相似的方法进行评价,但是需要对破乳电压进行测定。当油基钻井液体系经过高温老化后,油包水钻井液的滤失量会大幅度降低,这使得油基钻井液在高温地层钻井时有很好的优势,能更好地维持钻井液的性能稳定。     

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。     

钻井液用聚醚多元醇润滑剂SYT-2

报道了由EO和PO共聚得到的钻井液用聚醚多元醇润滑剂SYT 2的性能和应用。加入 0 .5～ 1.0 %SYT 2使 6 %膨润土浆的润滑系数 (0 .35 7)降低 83.3%～ 86 .5 % ,极压膜强度由 30 .2MPa升至 15 3～ 2 0 3MPa。在 4 %盐水浆中 ,1%～ 3%SYT 2使润滑系数 (0 .314 )降低 72 .9%～ 86 .5 % ,在 35 %盐水浆中 ,1%～ 5 %SYT 2使润滑系数(0 .187)降低 18.2 %～ 6 8.4 %。 12 0℃热滚老化对SYT 2的润滑性能影响很小。SYT 2对聚合物钻井液常规性能无不良影响 ,不引起发泡 ,SYT 2无荧光 ,EC50 值大于 1.0× 10 5mg/L ,完全无毒 ,根据海水中生物需氧量测定 ,易生物降解。介绍了在胜坨一口斜井 (1790～ 2 2 2 1m)和轮南一口水平井 (井深 4 95 0m ,水平段长 30 0m)钻井中成功使用SYT 2的情况。图 1表 4参 2。     

胺基钻井液技术进展

介绍了胺基钻井液的发展历程,主要特点及其国内外的研究与应用情况.指出胺基钻井液在钻井过程中所表现出的防止井壁坍塌性、页岩稳定性等性能可接近油基钻井液;而对比油基钻井液,不仅有明显的环保优势,还能大幅降低钻井成本.     

PAC阳离子聚合物压裂液体系的研究

研制了一种新型的PAC阳离子聚合物压裂液体系,对其配方与性能进行了研究。确定了PAC阳离子聚合物压裂液体系最佳配方：(0．30％～0．80％)PAC (0．05％．0．10％)HPAM (1．0HD％～2．0HD％)KCl 0．10％AE169 (0．05％～0．10％)TA—1,破胶剂可选用0．30％～0．50％的过硫酸铵溶液。该体系流变性能好,携砂能力强,粘土稳定性好,防乳破乳效果明显,具有很好的破胶性,破胶后水不溶性残渣含量低,对地层渗透率损害值很小,适应于粘土含量较高即存在水敏或低渗透油藏的油层压裂改造,取得了很好的现场应用效果。     

AA/AM/AMPS超浓反相乳液聚合合成钻井液降滤失剂的研究

所合成的AA／AM／AMPS三元共聚合超浓反相乳液以白油为外相，可直接用作水基钻井液的降滤失剂。根据2．0％反相孔液在淡水基浆中的降滤失效果，得到了最佳合成条件：单体在水相中的质量分数55％。水相体积分数85％，乳化剂为油相质量的12％，引发剂K2S2O8与单体的摩尔比为0.2％，单体中水化基团（羧酸根，磺酸根）与吸附基团（酰胺基）摩尔比为1：1，实验中为0．75：1。在淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水基浆中加入2．0％反相乳液，其API滤失量分别为12.2、14.3、19.5、14.0mL，在150℃滚动老化16小时后分别为13．8、19．2、28．0、16．3mL。该反相乳液稳定性良好，在3000r／min离心分离60min，油相分离率为2．2％，在室温储存3个月。油相分离率为6．0％。图6表1参17。     

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阳离子聚合物钻井液体系采用大分子量的阳离子聚合物作为包被絮凝剂、小分子量的阳离子有机化合物作为粘土稳定剂,配合使用降滤失剂、增粘剂、润滑等处理剂而组成。本文通过各种分析项目测定的研究,阐述了阳离子聚合物钻井液的特征,也涉及到了钻井液配方研究及现场应用的效果。