抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

JS—90防塌降滤失剂的合成与应用

以渣油为原料，通过磺化，中和、与褐煤、栲胶等复合处理，制备了ＪＳ－９０防塌降滤剂。考察了ＪＳ－９０在粘并液中的防塌、降滤失及改善泥饼质量的作用，介绍了ＪＳ－９０００在冀中、吐哈及二连 地区的应用效果。室内与现场试验结果表明，ＪＳ－９０能有效地抑制泥页岩的水化膨胀、改善泥饼质量、降低钻井液的滤失量。     

高温抗盐降滤失剂SHR的研究与应用

采用酰胺生物与不同来源褐煤接枝合成了降滤失剂ＳＨＲ。进行了室内评价和现场应用试验。结果表明,ＳＨＲ具有很好的抗温、抗盐及抗钙性能,在降滤失的同时还具有很好的防塌润滑及降粘改善流变性等多种功能。     

AMPS/HMOPTA/AM共聚物降滤失剂的合成及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺共聚，合成了一种抗高温抗盐降滤失剂，考察了合成共聚物对钻井液的降滤失效果。结果表明，合成共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、复合盐水钻井液、含钙盐水钻井液及现场钻井液中均具有良好的降滤失作用。当共聚物在新濮1-153井浆中用量为1．0％时，基浆的滤失量分别从老化前后的43mL和92mL降至4mL和7mL。抗高温、抗盐尤其抗高价离子污染能力强，防塌效果好。共聚物用量为0．5％时，页岩滚动回收率试验中，相对回收率达96％以上。     

塔河油田钻井液体系优化

针对塔河油田的地层特征，研究适合塔河油田储集层的钻井液、完井液和防漏堵漏技术方案，有针对性地优选钻井液性能参数．使钻井液能有效地抑制泥页岩地层的水化膨胀和膏盐地层的污染、预防卡钻等其它井下复杂情况的发生，对提高该油田的钻井速度和储层的保护十分重要。通过对一开、二开、三开、四开井段的钻井液进行筛选试验，优选出密度小于1．20g／cm^2的低密度聚合醇防塌钻井液，密度大于1．20g／cm^3的聚合醇防塌钻井液和抗盐抗钙钻井液3套体系，以及相应的维护处理措施。一开井段，加入适量的包被剂和增粘降滤失剂，配合一定量的清洁剂，确保大井眼中携岩能力，井眼规则，提高固井质量；二开井段降低滤失量、粘度，提高絮凝能力，加强固相设备的使用；三开井段以聚合物抑制为主，加大抑制型聚合物用量，加入抗钙镁及抗温处理剂，补充防塌剂、降滤失剂、包被剂等，提高钻井液粘度，避免强紊流．减少对井壁的冲刷，控制好滤失量；四开井段防止井壁剥蚀掉块，井涌、井喷、漏失，要求钻井液有良好的抗温性能，增加抗盐处理剂。通过对塔河油田钻井液体系的优化，完善了钻井液性能，满足了钻井工程需要，减少了钻井事故，提高了钻井效率。     

腐植酸在油田中的应用

腐植酸分子由多环芳核与多种活性官能团构成,具有多种功能:酸性、界面活性、亲水性、阳离子交换能力、络合能力及吸附分散能力.基于其分子的亲水性、络合能力以及吸附分散能力,目前腐植酸类产品在油田上的应用基本是作为钻井液添加剂(降滤失剂、页岩抑制剂和降粘剂),其产品具有降滤失、降粘、防塌功能,且具有较好的耐盐和耐高温能力.综述了腐植酸作为钻井液添加剂的应用状况,并分析了其在油田上的应用前景,如作井眼防垢缓蚀剂、杀菌剂、牺牲剂、深部调剖剂.     

大庆油田侧斜井井壁失稳预防技术

针对侧斜井施工过程中易发生井塌事故这一现状 ,研究了大庆油田侧斜井上部嫩江组n3～n4地层岩性性质及井壁失稳机理。通过室内和现场试验对修井液处理剂 :高聚物絮凝剂、防塌剂、降滤失剂等进行测试、优选 ,确定了侧斜井修井液密度 ,并复配出M 10 1防塌修井液。现场试验证明 ,该修井液具有独特的流变性 ,抑制防塌效果好 ,性能稳定 ,滤失量低且与地层配伍性好 ,携砂能力强 ,保证取套侧斜施工顺利进行。     

钻井液用高效防塌沥青粉

一种钻井液用高效防塌沥青粉，其按质量百分比组成为：62％～75％的沥青、0～69／6的软化点调节剂、20％～35％的降滤失剂、0～5％的沥青结合剂。其中，软化点调节剂为氯化钙、碳酸钙、氧化钙和碳酸氢钙中的一种或多种，沥青结合剂为水分散性油溶树脂、碳化磺化酚醛树脂中的一种或两种，降滤失剂为NF98—7双聚胺盐、磺化褐煤、腐植酸钾、磺化栲胶中的一种或多种。     

一种新型抗高温降滤失剂的研究和应用

通过将4-乙烯基吡啶（VP）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基己内酰胺（NVCL）以过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了抗温达260℃的一种新型降滤失剂（PDANV）。通过设计正交实验确定了最优合成条件为:n_DMAA:n_AMPS:n_NVCL:n_VP=6:2:1:1,反应温度为60℃,反应时间为2 h,引发剂质量分数为单体总质量（20%）的0.5%,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振光谱（1H NMR）进一步确定了产物的分子结构。热重分析（TGA）显示PDANV热分解温度在301℃以后,表明其具有良好的热稳定性。同时,将PDANV应用于水基钻井液中,进一步评价其对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PDANV加量为2.0%时,水基钻井液的滤失量仅为4.4 mL,260℃老化后滤失量为6.0 mL,高温高压滤失量为24 mL（150℃）,同时抗盐至饱和,抗钙20000 mg/L。此外,通过对黏土的粒径分析、SEM分析和Zeta电位分析以及不同浓度的PDANV对黏土颗粒的吸附量的测量,进一步揭示了PDANV在水基钻井液中的降滤失机理。      

聚铝胺盐防塌钻井液研究与应用

为解决吉林油田伊通、大安等区块软泥岩和硬脆性泥岩地层坍塌的问题,从聚胺盐与聚铝盐的抑制防塌机理出发,将两者复配,以发挥两者的协同效应提高钻井液的抑制防塌性能,结合吉林油田软泥岩和硬脆性泥岩地层钻井工程实际情况,通过试验优选其他添加剂及加量,优选出了具有强抑制性的聚铝胺盐防塌钻井液配方,其配方为2.0%钠基膨润土+2.0%封堵剂聚铝盐 PAC-1+3.0%抑制剂聚胺盐HPA+1.0%降滤失剂 SMP-1+1.5%降滤失剂 APC-026+2.0%抑制剂磺化沥青+pH值调节剂NaOH。性能评价结果表明:强水敏泥岩在聚铝胺盐防塌钻井液中的一次回收率为75%、膨胀率为17.4%;聚铝胺盐防塌钻井液能抗15%NaCl和1%CaCl2污染,耐150 ℃高温。14口井的现场应用表明:聚铝胺盐防塌钻井液的抑制性和封堵能力强,能有效防止泥岩坍塌,解决了吉林油田伊通、大安等区块泥岩地层钻井过程中因井壁坍塌和缩径造成的掉块、起下钻遇阻等问题。      

用CST仪评价聚合物抑制性实验方法的研究

使用CST仪测试页岩特性,评价聚合物和聚合物泥浆的抑制性。因此,本工作以CST试验涉及的数学规律为指导,采用国产仪器和滤纸,考察了滤纸品种和层数、固相粒度与粒度分布,滤液拈度等因素对CST值实验结果的影响。实验发现,四层国产滤纸可以代替进口滤纸;用自制评价土评价聚合物、聚合物泥浆的抑制性,规律性明显,数据再现性显著改善。用最小二乘法处理数据,拟合曲线的斜率m值,可以反映聚合物抑制性的强弱,从而在一定程度上排除聚合物本身的增粘和降滤失能力的影响。CST试验操作容易,但定量结果不易重复。本工作刚刚开始,还有待深入。     

含水量对硬脆性泥页岩稳定性的影响

用改进的热滚分散法探讨了含水量对硬脆性泥页岩稳定性的影响。结果表明,在不同的保存和处理条件下,或在室温及空气湿度变化条件下,都会引起岩样含水量的变化。含水量的微小变化,对硬脆性泥页岩的稳定性能产生很大的影响,影响程度甚至大大超过一些稳定剂。     

动态滤失过程中泥饼形成的研究

提出了一个泥饼形成的新模式。该模式指出:泥饼形成的速率与泥浆中颗粒的分布、泥浆的流变性和剪切速率有直接的关系。大颗拉和小颗粒可以同时沉积到泥饼的底部,而只有小颗粒才能沉积到泥饼的上部,这样形成的泥饼具有非均质性。当泥浆中最小颗粒沉积到泥饼上后,泥饼的厚度即会达到动态平衡,从而使滤失速率也达到动态平衡。     

雾化空气钻井井壁稳定性的实验研究

井壁稳定问题严重干扰着雾化空气钻井工艺的实施和推广。利用雾化空气钻井模拟实验装置,研究了风速、雾化液性质、雾化液在空气中的浓度对井壁稳定性的影响。试验发现,雾化液性质及其在空气中的浓度是决定井壁稳定与否的主要因素,保证井壁稳定的根本途径是防止机械强度大幅度降低及添加剂能在井壁表面形成致密的保护膜以阻止雾化液向地层的渗透,高速气流在干空气钻井中对井壁稳定性的影响较小,在雾化空气钻井中对井壁有一定的剪切冲蚀作用。     

CST试验程序标准化探索——与李德江同志商榷

就影响重复性的关键因素、测试次数、m值和标准程序作了探索,对测试次数与用回归系数m值来评价聚合物抑制性的合理性作了讨论。试验表明,重复性差的另一个原因是搅拌杯漏失。用改进的搅拌杯、国产滤纸,测试5次,结果可以在±3％以内定量重复。用此法已将3个CST试验程序标准化。根据回归系数m值来评价聚合物的抑制能力是一种可行的推荐作法。     

泥页岩井壁稳定力学与化学的耦合研究

基于井壁失稳的根本原因在于力(包括地应力和化学力)的作用观点,研完了垂直井中井壁稳定力学与化学的耦合作用。通过试验得出了模拟井下环境中井眼周围泥页岩与钻井液相互作用的规律,得到了地层水化效应模型、井壁周围泥页岩吸水量与距离和时间的关系式以及泥页岩水化膨胀应变与吸水量的关系等。最后,提出了水化作用下井眼周围泥页岩应力的简便计算方法,即:①求解由吸水膨胀引起的井壁周围泥页岩应力分布,②根据有限元方法计算由地应力的非均匀性引起的井壁周围泥页岩应力分布,并迭加到①中求解的应力中去。指出在计算中应考虑不同距离处因井眼周围泥页岩含水不同而引起的材料力学参数的变化。     

新型抗高温钻井液降滤失剂FLA的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等乙烯基单体为基本原料,合成出新型抗高温多元聚合物降滤失剂FLA。实验表明,FLA在3％钠膨润土基浆中的抗温能力达220℃,可抗盐至饱和,抗5％6CaCl_2,它在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国外同类产品。     

中原油田泥页岩理化性能分析

中原油田各区块地层破碎、断块多、倾角大,地质情况相差悬殊。分析了文东地区、刘庄地区、文203区块、胡状地区和濮城地区等地层的理化性能和组构特征。根据分析结果,结合现场实际情况有针对性地提出钻不同区块使用的钻井液及相应的技术措施。文东地区使用推荐的饱和盐水钻井液体系打开了钻井禁区,顺利钻穿了沙三2盐膏层。刘庄地区使用KCl-聚磺钻井液体系后平均井径扩大率由过去的50％下降到15％。     

空气雾化钻井井壁稳定性模拟实验装置及评价方法

介绍了一种空气雾化钻井井壁稳定性模拟实验装置,该装置雾化效果好,雾化液量、风速、温度可调节,可很好地模拟液滴与岩心的相互作用和高速气流对井壁的剪切作用。提出两种评价井壁稳定性的方法:井壁针入度法和井径法。针入度和井径均可用针入度仪测定。针入度法能敏感地反映岩心与雾化空气之间因物理化学作用所引起的岩心强度的变化;井径法能反映岩心遇雾时吸水膨胀和风速对井壁剪切冲蚀作用的综合结果。这两种评价方法重现性好,规律性强。     

HFT高温封堵性降滤失剂的研制与评价

研制出一种HFT高温封堵性降滤失剂,高温时封堵性好,低温时分散性好。通过室内和现场试验评价了几种高温封堵性降滤失剂的封堵效果,结果表明,HFT降滤失剂封堵效果最为理想。