复合盐防腐钻井液的研制与现场应用

潜江凹陷地下含有近千米厚的盐、膏及芒硝层,钻井时用饱和复合盐钻井液体系,以便与地下盐开层等配伍。由于饱和复合盐钻井液中合大量的Cl-、Ca2+、SO42-以及添加的成分复杂的多种处理剂,并由于高温产生溶解氧,使钻具腐蚀相当严重。按APIPR131、APIPR13B标准配制防腐钻井液体系,研制的增粘剂及部分降先水剂具有较明显的抗蚀性,应用时作为防腐钻井液的首选添加剂,经试验pH伍控制在8~10为最好。并根据腐蚀特征,研制了一种复配性援蚀剂——DFP,通过4口井(120C,3000m)的现场试验,防腐效果明显,缓蚀率达80%以上。钻具从井内起出表面光亮,在钻台上停放12d不生锈,较好地解决了江汉油田复合盐钻井液对钻具的腐蚀问题,具有较明显的经济效益和社会效益。     

复合盐水钻井液缓蚀剂DFP的研制及应用

用极化电阻法和动态腐蚀模拟法测定了工业生产的和专门合成的五种缓蚀剂在钠盐水和复合盐水中的缓蚀性、抗氧性和耐温性，研究了筛选出的两种缓蚀剂（ＴＰＣ和ＴＰＡ）的极化曲线，考察了它们在复合盐水泥浆中缓蚀性的浓度依赖关系，在此基础上研制出缓蚀剂ＤＦＰ：配入除氧组分的１∶２的ＴＰＣ＋ＴＰＡ。此剂在室内评价中缓蚀率达８４％，两口井多井段现场检测中缓蚀率在８０％以上，与饱和复合盐水钻井液的配伍性良好。     

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。      

新型抗盐膏钻井液体系在堂古5井的应用

堂古5井是在山东聊城境内渤海湾台坳临清块坳堂邑构造带南堂邑背斜上的一口重点区域探井,设计井深4300m。该井主要目的层奥陶系峰峰-冶里组是724m长的石膏层和石膏夹层,所以井壁稳定问题是南堂邑构造安全快速钻井的关键。针对堂古5井的地质情况,研制出了以抗盐膏聚合物KC-8,抗钙磺化处理剂SMP、SMC、护胶剂CMC为主的新型抗盐膏钻井液体系。经现场应用表明,该体系舱有效地解决堂古5井四开井段盐膏层易溶解、易垮塌造成的井壁不稳定问题,满足了堂古5井的钻井施工要求。     

环保型水基钻井液新进展

为了协调解决石油勘探开发与环境保护的矛盾，特别是海洋和内陆水域石油开发与环境保护的矛盾，国外一些石油公司研究成功了既能满足石油工程技术需要，又能满足环境要求的各种新型钻井液处理剂，从而建立环境可接受的水基钻井液体系。     

多元醇水基钻井液体系综述

新型多元醇水基钻井液体系不但具有油基钻井液的优异性能,而且不存在污染环境和干扰地质录井问题,对解决井下复杂难题特别是页岩稳定问题非常有效。介绍了从90年代以来国外开发和应用的多元醇水基钻井液添加剂的种类及《世界石油》杂志公布的产品牌号;探讨了多元醇的作用机理。多元醇抑制泥页岩水化分散的机理归纳起来有3种：①浊点效应,对有浊点行为的多元醇,当环境温度在浊点以上时,该机理才起作用;②降低滤液化学活性,抑制机理是渗透机理所致,但要求多元醇浓度必须较高,而在3％－5％的一般加量下该机理不能实现;③与水分子争抢页岩中粘土矿物上的吸附位置。介绍了诸学者对第三种机理进行的试验研究以及多元醇水基钻井液的应用及效果。     

高矿化度水对钻井液性能的影响

钻井液用水总的矿化度大于2000mg/L并且其中Ca~(2 )、Mg~(2 )含量大于300mg/L时,钻井液性能难以控制,维护处理困难,井下极易发生复杂情况,增加钻井费用。华北油田冀中坳陷文49-2井的实践表明,若使用高矿化度水,要用Na_2CO_3预处理,其加量不得过大;用NaOH控制pH值在9—9.5范围内,以防促使地层粘土水化分散;使用好固控设备,及时处理钻井液,控制膨润土含量在60g/L左右。     

聚合物盐水泥浆对钻具的腐蚀与防护

介绍了中原油田泥浆对钻具的腐蚀情况及其防护技术。用钻具实验环法对现场几口井钻具腐蚀情况进行了跟踪调查,结果表明,聚舍物盐水泥浆对钻杆的腐蚀性强,坑蚀严重,局部腐蚀造成整体报废,大部分钻具进尺不到3万m,钻具剌穿和断裂情况时有发生。用旋转挂片失重法、滚动失重法及腐蚀疲劳试验研究了钻具腐蚀的影响因素,结果表明,溶解盐(由于中原油田富含石膏层)和溶解氧是中原油田钻具腐蚀的主要根源。复合缓蚀剂(Na_2SO_3与Nm—1复配)缓蚀效果好,对泥浆性能无不良影响且润滑性能好。泥浆中加入缓蚀剂后,可减少对钻具的腐蚀损失,从而降低钻井成本,对钻井循环系统设备及套管起到保护作用,减少甚至避免了钻具刺穿和断裂事故,此外对泥浆润滑性也有所改善,减少了卡钻事故,取得了良好的社会经济效益。     

封堵型有机硅钻井液在朝阳沟地区的应用

分析了朝阳沟油田地层粘土矿物组分及易发生的井下复杂情况。提出了与地层条件相适应的钻井液性能要求。封堵型有机硅钻井液以TS-1有机稳定剂为主,配以少量的降粘剂和必要的封堵剂,能满足钻井液性能要求,在30口井的应用中取得了井眼规则、电测顺利、机械钻速高的效果。     

耐高温高盐钻井液润滑剂的研制与性能评价

针对深井超深井钻井过程中高扭矩和高摩阻等难题,利用硼酸、多元醇和长链脂肪酸等原料,合成出一种耐高温高盐钻井液润滑剂SOB,该润滑剂在高温高盐条件下具有良好的润滑性能。在5%基浆中加入1%润滑剂SOB后,润滑系数降低率为92.7%,泥饼的黏附系数降低至0.0405,极压润滑持效性强;210 ℃下润滑系数降低率保持在90.2%,210 ℃、35%NaCl条件下润滑系数降低率保持在81.3%。高温高盐条件下SOB在高密度钻井液中配伍性良好,200 ℃老化后对钻井液的流变性无影响,能够降低钻井液滤失量,润滑系数降低率为45.09%,相比常规润滑剂性能优越,这是由于润滑剂能够在钻具表面有效吸附,形成一层疏水性较强的膜,使钻具与井壁的直接接触变成了润滑膜之间的接触,从而降低摩擦。      

一种用于正电胶钻井液的抗高温抗盐降滤失剂

介绍了一种与正电胶钻井液配伍的降滤失剂,分析了它的反应机理,并对该产品的性能进行了评价。结果表明,该产品对正电胶钻井液的流变性影响很小;抗盐性能好(抗15％盐),并具有一定的抗高温分散和抗热解能力。     

缓蚀剂PF-Ⅰ在加重盐水钻井液中的应用

讨论了无固相盐水体系及饱和盐水加重钻井液体系对钻杆的腐蚀问题。介绍了一种以咪唑啉生物为主的复合型缓蚀剂PF-Ⅰ。对PF-Ⅰ的缓蚀效果进行了评价。结果表明,PF-Ⅰ缓蚀剂成膜能力强,能有效地抑制盐水及加重盐水钻井液对钻具的腐蚀。     

与MMH钻井液配伍的降滤失剂的研制

MMH钻井液与负电荷多的传统降滤失剂(如CMC-LV、PAC-142)配伍会丧失其独特的流变性,与负电荷少的降滤失剂配伍则影响其抑制性,为此研究出一种两性离子聚合物降滤失剂HY-1。HY-1的护胶能力强,对钻井液的抑制性影响小,而且其自身能产生一定的结构,保持钻井液的流变性。室内实验研究了HY-1加量、分子量对MMH钻井液滤失量、流变性的影响,HY-1对泥饼质量的影响。结果表明,HY-1适于与MMH钻井液配伍,分子量应适当,太大和太小都不利于保持钻井液的独特流变性。     

MSF钻井液特性的研究

分析研究了MSF正电胶与MSF钻井液的微观结构及其流变性、抑制防塌性、动静滤失规律、配伍性与电性转化。验证并解释了MSF钻井液具有独特的流变性、良好的泥页岩抑制性和井壁稳定性、良好的抗电解质污染性、较高的热稳定性和润滑性,以及对地层损害低等多种功能。并指出,使用该钻井液井眼净化好,悬浮能力强,井径规则,井眼扩大率小,电测成功率高,机械钻速快,综合成本低。     

CMC类聚合物在钻井液中的热稳定性

用动力学方法分析了LV-CMC和MV-CMC在钻井液中的降解机理。试验结果表明,这两种聚合物的降解均为一级动力学降解,降解机理同分子主链的结构密切相关,LV-CMC比MV-CMC的耐温性更强;降解的半衰期与老化温度呈指数关系,用半衰期为16h来评价,LV-CMC和MV-CMC在钻井液中最高失效温度分别为131℃和132℃。在老化时间不超过4h、老化温度低于180℃的条件下,这两种聚合物可在淡水钻井液中任意使用。     

聚合醇防塌钻井液在牛88井的应用

分析了聚合醇的作用机理,评价了聚合醇类防塌水基钻井液性能。当温度高于一定界限值时,聚合醇分子链束在钻屑表面、钻具、套管和井壁上附着,形成一层憎水性膜,抑制钻屑分散,提高井壁稳定性。室内实验结果表明,聚合醇钻井液具有良好的抑制性和润滑性,无毒,无荧光,配伍性好。在牛88井的应用结果表明,该钻井液体系井眼净化效果好,机械速度高,钻井周期短,井下复杂情况少。     

用热滚动态模拟法评价钻井液对钻具的腐蚀

介绍了热滚动态腐蚀模拟测试法的装置、原理及评价方法。采用改进过的热滚炉做测试装置,对动态模拟法的平行性与可行性,及其对缓蚀剂作用效果的评价和对钻井液缓蚀性能应用效果的预测进行了实验。室内实验和现场应用结果表明,该动态腐蚀模拟测试法的平行性和准确度误差均小于10％,并可用于缓蚀剂优选与钻井液配方等评价。     

新型高温抗盐降滤失剂RSTF的研究

深井钻井要求钻井液具有抗高温、抗可溶性盐污染的能力。研制了高温抗盐降滤失剂RSTF,该剂是由两种以上的聚合物单体与腐殖酸接枝共聚制成。对RSTF在不同钻井液体系中的HTHP降滤失性能,抗盐、石膏、水泥污染性能及与其它处理剂的配伍性进行了评价。RSTF能显著降低水基钻井液在各种条件下的HTHP滤失量,具有较强的抗盐、钙污染能力,抗温达220℃。