降滤失剂作用机理研究——对不同类型降滤失剂的分析

在滤饼电性质、滤饼渗透率、滤液粘度、电镜分析和粒度分布等方面研究结果的基础上,论述了非离子、阴离子型降滤失剂的作用机制。分析了不同类型降滤失剂性能差异的根本原因,即分子结构的不同导致了降滤失剂效果的不同,包括含有极性基的数量和种类、分子量、分子结构以及空间位阻。非离子型降滤失剂主要通过全方位堵塞滤饼毛细孔发挥作用;阴离子型降滤失剂则是通过增加滤饼负电荷密度,缩小毛细孔孔径来达到降滤失目的;非离子型降滤失剂没有分散作用,而阴离子型降滤失剂则有一定的分散作用;但降滤失剂都有良好的护胶作用。     

压裂液降滤失剂的使用性能及评价方法

本文是一篇回顾性的综述，介绍了压裂液降滤失剂评价方法（静态滤失，动态滤失，对储层的损害）；论述了液态和固态粒状降滤失剂的作用原理、选用及对储层的影响，固态降滤失剂的残渣量及动态滤饼的形成。首次发表了烃分散剂ＷＬＤ和可降解粒状改性淀粉降滤失剂ＭＳ５，介绍了这两种剂的制备原理、性能及应用效果。     

几种超低渗透钻井液性能测试方法

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液。介绍了几种超低渗透钻井液性能测试方法——可视式中压砂床降滤失评价测试方法、高温高压砂床降滤失测试方法、高温高压岩心降滤失测试方法及岩心承压能力测试方法。钻井液API降滤失与砂床降滤失试验表明，砂床滤失量不是时间平方根的函数。砂床滤失量与API滤失量没有对应关系。高温高压岩心滤失量或滤液进入岩心的深度可以用来说明钻井液降滤失性及对地层的封堵能力，钻井液的类型与性能对岩心承压能力具有重要的影响。超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力，可以实现近零滤失；并能增强内泥饼封堵强度，从而达到提高岩心承压能力、漏失压力和破裂压力梯度，扩大安全密度窗口的目的。     

无固相钻井液体系的室内研究(Ⅰ)

利用漏斗粘度法考察了增粘剂、降滤失剂、油层保护剂和加重剂对钻井液粘度的影响,确定了无固相钻井液初始配方范围为:增粘剂1%～3%、降滤失剂1%～3%、油层保护剂1%～3%、加重剂适量。通过L_(25)(5~6)正交实验,从粘度、切力、滤失量等性能对钻井液配方进行优化,确定了无固相钻井液配方为:增粘剂2%、降滤失剂2%、油层保护剂2%、加重剂适量。此钻井液静切力小,表观粘度42.1 mPa·s,动切力11.3 Pa,润滑系数0.0787,API滤失量5.5 mL,HTHP滤失量14.2 mL。     

钻井液滤失规律及其回归方程

由于钻井液在不同滤失介质和不同条件下的滤失性能有较大差异,按照API标准进行的滤失量测定不能全面地反映钻井液滤失性能。因此,根据Ostwarld方程,对实验条件下测定的滤失数据进行处理并得出滤失回归方程。实验证明,钻井液滤失方程既是钻井液自身滤失特性的规律性概括,又反映了钻井液与所接触地层的匹配程度,可以此为依据设计和优选钻井液、判断钻井液滤液损害深度。实验研究了滤饼渗透率的变化规律及测定方法,认为用恒定滤失速率表示滤饼渗透性是较好的方法。     

改性磺化酚醛树脂性能的室内评价

高聚物降滤失剂改性磺化酚醛树脂是由磺化酚醛树脂与腐殖酸在一定条件下磺化共聚制成。对改性磺化酚醛树脂在淡水、盐水钻井液中的抗盐性、抗温性及降滤失性进行了评价。改性磺化酚醛树脂的最优加量为5％,它与其它增粘剂配合使用,抗盐达15％。改性磺化酚醛树脂抗温达200℃,随温度升高降滤失能力增强,温度为150℃时改性磺化酚醛树脂的降滤失效果最佳,改性磺化酚醛树脂的降滤失性能优于SLSP,高温时其钻井液形成的滤饼薄而致密。     

大庆油田深部砂岩储气层钻井液损害及保护

大庆油田深部砂岩储气层岩性胶结致密,孔隙度为5％—10％,渗透率为0.01×10~(-3)—10×10~(-3)μm~2,粘土矿物绝对含量在5％—28％之间。在实验条件下,两性复合离子聚合物钻井液体系对该储层的渗透率损害程度为60％—95％。储层损害以钻井液滤液损害为主,固相损害极小甚至不存在,滤液损害又以水锁损害为主。减小储层渗透性损害的有效途径是:控制静液柱压差低于3MPa,选用优质降滤失剂,将高温高压滤失量控制在10mL以内,并将瞬时滤失量降到最小值。控制滤液性质,降低滤液表面张力,减小水锁损害,将是研究致密砂岩储气层损害的重点。     

降滤失剂作用机理的研究——降滤失剂对滤饼电荷密度的影响

用电泳仪测定滤饼粘土颗粒淌度的方法对8种常用的降滤失剂作用机理进行了研究。根据降滤失剂对滤饼粘土颗粒淌度的影响将降滤失剂作用机理分为三类,(1)降滤失剂使泥饼负电荷密度降低,如PEO、预胶化玉米淀粉等;(2)泥饼负电荷密度不变,如CMS;(3)负电荷密度增加,如SMP、CMC、NH_4—PAN等。为进一步探讨各类降滤失剂的作用机理指明了方向。     

化学交联聚乙烯醇的降滤失机理

所研究的化学交联聚乙烯醇 (PVA) ,为PVA与形成共价键的交联剂在 5 0℃、后期 pH值 <5的条件下在水溶液中反应生成的 ,相对分子质量 3.5× 10 5～ 6 .5× 10 5,含有少量杀菌剂和稳定剂。对照化学剂为一种络合交联的PVC ,或称混合交联PVA ,即与水泥干混的PVC加硼酸钠。实验研究结果表明 :加入 0 .4% (BWOC)化学交联PVA可使G级油井水泥浆 10～ 10 0℃的API滤失量降至 5 0mL以下 ,加量增至 0 .6 %时 12 0℃滤失量为 5 4mL ,抗盐 (NaCl)能力可达 80 g/L(75℃数据 ) ,均远优于混合交联PVA ;加入化学交联PVA的水泥浆 ,1分钟滤失量占 30分钟滤失量的 6 0 %以上 ;加量 0 .1%～ 0 .15 %区间滤失量急速下降 ,加量继续增加时滤失量不再明显下降 ;化学交联PVC在水泥颗粒表面的等温吸附符合Langmuir单分子层吸附模型 ;基于达西定律考察滤失量与滤液粘度之间的关系 ,发现化学交联PVA降低滤失量的主要因素不是增粘作用 ,而是滤饼渗透率降低 ,在滤饼下面、过滤介质表面形成一层有一定韧性的完整致密聚合物膜 ,此膜在升温至 12 0℃时仍稳定不变 ,滤失量不显著增大 ,而混合交联PVA形成的膜 ,接近 10 0℃时开始破坏 ,滤失量急剧增大     

钻井液和水泥浆对地层损害的室内实验研究

用大量环氧树脂胶结储层油砂岩心进行了钻井液和水泥浆双重动态污染实验研究，发现钻井液是引起岩心渗透率损害的主要因素。去除岩心端面上钻井液滤饼导致水泥浆滤液侵入深度增大。测定水泥浆滤液与岩心反应时生成的固体颗粒量和滤液对岩心渗透率的损害率，发现水泥降滤失剂木质素磺酸钠可减少滤液中固体颗粒析出量和对岩心的损害，ＣＭＣ特点是ＲＣ８００可增大固体颗粒析出量，加重滤液对岩心的损害。     

纳米二氧化硅对盐水钻井液性能的影响

在油气井钻进过程中,井壁发生缩径和掉块往往是由于泥页岩吸水膨胀导致的。针对这种情况,提出使用纳米二氧化硅封堵泥页岩的纳米级孔喉,从而降低其渗透率、减缓水分侵入的思路。通过测试钻井液的黏度、滤失量和膨胀量,评价了纳米二氧化硅对盐水钻井液性能的影响。室内实验结果表明,纳米二氧化硅改善钻井液性能,必须是在其抗盐的基础上才能实现,即需使用抗盐土配浆;浓度为1%~5%的纳米二氧化硅通过增加颗粒间的内摩擦力,既而提高了钻井液的黏度,然而纳米二氧化硅材料对于盐浓度比较敏感;纳米二氧化硅颗粒可以沉积在滤饼表面封堵滤纸孔隙,降滤失效果明显,滤失量降低率可达40.2%;其通过封堵黏土的孔隙,起到了抑制黏土吸水膨胀的作用。优选出的二氧化硅最优加量为3%,其抗盐可至12%;综合考虑滤失、膨胀量实验结果和性价比,选定3%NP+4%Na Cl+SWM-B为最优配方。     

一种膨润土改性淀粉抗高温降滤失剂的研制及其性能

以羧甲基淀粉钠盐(CMS-Na)和膨润土为原料,合成了一种膨润土改性羧甲基淀粉抗高温降滤失剂(BCMS),并用XRD和FT-IR对其结构进行了表征.实验结果表明,膨润土层状结构被拆散,同时有C-O-Si键生成;BCMS的热分解温度为290℃.BCMS的钻井液性能结果显示,在150℃加热炉中高温滚动16h后,BCMS的滤...     

粉状防塌润滑剂FRH-C的研制

在 Ｆ Ｒ Ｈ Ａ和 Ｆ Ｒ Ｈ Ｂ 的基础上,由极性化沥青、皂化沥青、固体润滑剂、调质剂等制成了粉状的防塌润滑剂 Ｆ Ｒ Ｈ Ｃ,在制备中实现了沥青在粉末状态下的皂化。室内性能评价结果表明, Ｆ Ｒ Ｈ Ｃ 具有良好的抑制泥页岩膨胀的性能、降滤失特别是高温高压滤失的性能及降低泥饼粘滞系数的性能,与川西南矿区目前常用的聚合物、聚磺等水基钻井液配伍性良好,使用方便。     

一种耐高温交联淀粉钻井液降滤失剂的制备与评价

针对常规钻井液降滤失剂耐高温性能不足的缺点,以玉米淀粉为原料,以三偏磷酸钠为交联剂,采用交联反应的方法,合成了一种耐高温的交联淀粉钻井液降滤失剂,并采用六速旋转黏度计、泥浆失水测定仪等设备评价其性能。实验结果表明:采用三偏磷酸钠为交联剂制备的交联淀粉具有良好的耐温性能,当钻井液中交联淀粉质量分数为1.5%时,在160 ℃的条件下仍具有较好的降滤失性能,API滤失量为11.0 mL,黏度为33.5 mPa·s,与羧甲基淀粉降滤失剂相比,该降滤失剂抗高温效果明显,且不增黏。在西南油田元坝区块某评价井应用结果表明,在150 ℃条件下有效降低了钻井液的滤失量,同时控制了钻井液黏度,提高了钻井液整体耐温性能,现场应用效果良好。该研究成果对交联淀粉钻井液降滤失剂的制备具有一定的参考价值。     

钻井液固相和滤液侵入储层深度的预测模型

对于中高渗透砂岩,导致储层损害的主要因素是钻井液固相和滤液的侵入。为了确定钻井液固相和滤液侵入深度,根据质量守恒方程和径向摩阻公式,在考虑内泥饼的情况下,建立了钻井液固相和滤液动态侵入储层的深度模型。并将室内API滤失实验和动态岩心污染实验的结果应用到该模型中。预测结果表明,随着岩心渗透率的增加,钻井液固相侵入深度也逐渐增加,利用理想充填暂堵技术能减小钻井液固相的侵入深度。影响钻井液滤液侵入深度的主要因素有压差、滤液黏度、外泥饼渗透率、外泥饼厚度、内泥饼渗透率以及储层渗透率变化。     

Solution and drilling fluid properties of water soluble AM–AA–SSS copolymers by inverse microemulsion

The present work had the purpose of developing a new class of polymeric additives for water based drilling fluid. The additives were obtained through the copolymerization of acrylamide, acrylic acid and sodium 4-styrenesulfonate (SSS) by inverse microemulsion polymerization. Solution and drilling fluid properties of water-based polymeric drilling fluids were investigated. Results indicate that SSS content in the polymeric drilling fluids has an important impact on the rheological properties, filtrate loss and filter cake morphologies of the polymeric drilling fluid, and the water-based polymeric drilling fluid has a high value of yield point to plastic viscosity, high viscosity, excellent shear thinning and thixotropic behavior, good thermal stability and salt resistance. Hence, it can be used as polymeric drilling fluid under the salty and high temperature environment.     

疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂的研制及作用机理

以制备的疏水缔合聚合物聚P(AM-NaAMPS-MA-b-St)为聚合物基体,纳米二氧化硅为填料,研制了一种具有核壳结构的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅微纳米降滤失剂FLR-1。借助FT-IR、SEM、TEM、粒径分布与比表面积测试和GPC实验,表征了FLR-1的分子结构、微观形貌特征和相对分子质量。通过API滤失和HTHP滤失实验测试了FLR-1的降滤失性能,探讨了其在水基钻井液中的降滤失作用机理。结果表明:新研制的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂有优异的降滤失作用,尤其是HTHP降滤失效果显著,200℃/16h的HTHP滤失量仅为20.5mL;此外,FLR-1也可显著改善钻井液体系的流变性能,且具有优良的抗盐能力。在高温高压环境下,具有独特微交联结构的FLR-1分子通过化学吸附作用、水化作用、疏水缔合作用及微纳米粒子自组装作用,能较好地稳定钻井液液相黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,形成薄而致密的泥饼,从而有效控制钻井液的HTHP滤失量。     

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章建立了一种多参数计算压裂液在双重介质中滤失速度的模型。该模型不仅考虑了影响滤失量的多种实验参数(如滤饼实验压差、实验中压裂液的粘度、滤饼稳定前的滤失系数、稳定后的滤失系数等)，而且考虑了压裂液在实际地层中滤失的三个区域：即演饼区、侵入区和油藏区对滤失速度的影响，并推导了压裂液在油藏区为双重介质渗流机理控制下滤失速度方程。通过联立求解三个区域组成的滤失速度方程组，清楚的得到了压裂液在三个滤失区域的压力、滤失速度随时间的变化关系。对比分析了双重介质和均质油藏下各个滤失区域的压力变化、滤失速度的变化，为天然裂缝地层滤失速度的计算提供了理论依据。