微粉加重剂与普通重晶石复配加重油基钻井液性能

针对超高密度油基钻井液固相含量高给钻井液性能调控与维护带来不便的问题。用激光粒度分析仪和扫描电镜分析了微粉重晶石、微锰矿粉、普通重晶石的粒度分布和微观形态,研究了微粉加重材料与普通重晶石按不同比例复配加重得到的超高密度油基钻井液的性能变化,同时通过改变处理剂加量对超高密度油基钻井液加重配方进行了调控。研究结果表明,微粉加重材料与普通重晶石按不同比例复配后加重的超高密度油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和失水造壁性,微粉重晶石与普通重晶石的最优复配比例5:5~6:4,微锰矿粉与普通重晶石复配时,微锰矿粉所占复配比例越大,其体系性能越好。考虑到加重材料的成本,室内采用微粉重晶石与普通重晶石3:7、微锰矿粉与普通重晶石2:8的复配比例加重超高密度油基钻井液,在此基础上通过调节有机土和乳化剂的加量、改变内相来优化加重配方,形成了性能良好的超高密度油基钻井液体系。     

GW-1油基钻井液增黏剂的合成和性能

随着页岩气的快速发展,各种页岩层地质复杂情况带来的问题相继暴露出来,油基钻井液逐步成为页岩气地层水平井的首选。但是在一定条件下,油基钻井液也面临流变性不好、黏度低、携带岩屑能力差等问题。针对上述问题,通过缩聚法研制了一种GW-1油基钻井液增黏剂。分别采用红外光谱仪、热重分析仪对GW-1的结构及其热稳定性能进行了分析,同时评价了GW-1在油基钻井液体系中的性能。实验结果显示:GW-1增黏剂热稳定性良好,抗高温;GW-1加入到油基钻井液体系后,增黏效果显著,同时还能提升钻井液的电稳定性,大大降低了油基钻井液的滤失量,是一种很好的油基钻井液增黏剂。     

新型抗高温油基钻井液降滤失剂的研制与性能

通过二乙烯三胺对腐植酸进行酰亚胺化交联反应,再利用十八烷基三甲基氯化铵对其进行亲油改性,制备了抗温达220℃的油基降滤失剂DR-FLCA。借助红外光谱、扫描电镜和热重分析,表征了降滤失剂DR-FLCA的分子结构、微观形貌和热稳定性,并通过实验评价了降滤失剂DR-FLCA对抗高温高密度油基钻井液流变性、电稳定性和高温高压滤失性能的影响。结果表明:降滤失剂DR-FLCA分子结构上有具有乳化功能的酰亚胺基、酚羟基和醇羟基等基团以及亲油长链铵,该降滤失剂微观结构为质地疏松的纤薄层片状聚集体颗粒,热分解温度为248℃。加有降滤失剂DR-FLCA的密度为2.4 g/cm3的油基钻井液在220℃老化16 h后高温高压滤失量仅为8.6 mL,破乳电压高达1154 V,塑性黏度为69 mPa·s,动切力为7 Pa,证明该降滤失剂在抗高温高密度油基钻井液中具有良好的降滤失性能、辅助乳化性能和降黏作用,高温高压降滤失性能(200℃)略优于贝克休斯和哈里伯顿降滤失剂产品(高温高压滤失量分别为5.4、8.2、6.5 mL),泥饼更薄、更坚韧,且对比体系老化后电稳定性均有不同程度的降低。      

抗高温油基钻井液用提切剂的研制及性能评价

针对油基钻井液在施工过程中流变性难以调控,钻井液泥浆动静切力比较低、容易发生沉降等问题,研制了一种抗高温油基钻井液用提切剂,在高温条件下仍能保持有效的提切性能。采用高纯度二聚酸(98%)、多烯多胺以及多元醇胺为原料,通过四元共聚法合成了一种可抗高温的油基钻井液用提切剂(命名为FPR-1),并对其做结构表征和性能评价。结果表明:提切剂FPR-1满足分子结构要求,可显著增强油基钻井液体系的动静切应力和电稳定性,动切力从6 Pa提高到12 Pa,破乳电压高达1 496 V,提高了钻井液降滤失效果,滤失量仅2.4 mL,且观察滤饼厚度极薄,泥饼质量得到极大的改善,更重要的是其抗温能力可达到220℃,适用于高温高压地层环境,解决了现场施工过程中泥浆流变性难以调控及钻遇高温高压地层钻井液部分性能失效的难题。     

不同油水比油基钻井液滤失性能的影响因素

为了揭示油基钻井液侵入地层后对钻井液滤失性的影响,通过调整油水比来模拟地层水侵入钻井液的体系,研究了有机土、降滤失剂(磺化沥青、氧化沥青、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合物降滤失剂、有机胺改性腐殖酸及其复配)和温度对钻井液体系滤失性的影响,用显微镜观察了加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌。结果表明,随着油水比的降低,钻井液高温高压滤失量呈降低趋势;有机土和降滤失剂均会降低钻井液的高温高压滤失量,降滤失剂复配后的降滤失效果好于单一降滤失剂,其中聚合物类和沥青类复配降滤失剂的降滤失效果最好;随着温度的升高,钻井液的高温高压滤失量逐渐增大;比较加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌可见,随着油水比的降低,有机土在油基钻井液体系中作为悬浮剂和增黏剂的降滤失效果愈加明显。通过合理选择降滤失剂及有机土种类和加量可以有效调节油基钻井液的高温高压滤失量。     

乳液聚合法制备油基钻井液降滤失剂及其性能评价

以长链丙烯酸酯和苯乙烯为主要单体,二乙烯基苯为交联剂,用乳液聚合法合成了具有微交联结构的油基钻井液用降滤失剂;通过红外光谱和扫描电镜对其结构和微观形态进行了表征,并对其在油基钻井液中的性能进行了评价。研究结果表明,该产品具有良好的降滤失能力,加量为3%时可以将油基钻井液在150℃时的高温高压滤失量控制在5 m L以下;同时适用于有土相和无土相油基钻井液,在200℃以内具有良好的降滤失效果,且对钻井液流变性能影响小。     

交联型油基钻井液降滤失剂的合成及性能评价

通过测试不同矿源腐植酸样品的特征常数E4/E6值,筛选出了腐植化程度高的腐植酸,然后采用不同碳链长度的脂肪胺结合适量的交联剂对该腐植酸进行亲油改性和适度交联,研制出了新型油基钻井液降滤失剂SDFL.红外光谱分析表明,新研制的SDFL中的一部分羧基被脂肪胺封闭;SDFL适用于白油基和合成基钻井液,能抗200℃高温,抗岩屑(24％岩屑)、盐水(20％CaCl2水溶液)污染能力强;与钻井液的配伍性好;可使油基钻井液滤失量降低85％以上,对油基钻井液的流变性影响小,降滤失性能优于中国产品,与国外同类产品水平基本相当.     

加重材料对抗高温高密度合成基钻井液性能的影响

微锰具有更小的粒径、更高的密度以及可酸溶性,因此具有优异的沉降稳定性和储层保护性能,适用于抗高温高密度钻井完井液。以中海油田服务股份有限公司的密度为2.04 g/cm³的MODRILL合成基钻井液体系为基础,研究了重晶石(4.3 g/cm³)、重晶石(4.4 g/cm³)和微锰(4.8 g/cm³)加量配比分别为10∶0∶0、0∶10∶0、5∶0∶5、6∶0∶4、7∶0∶3、8∶0∶2、5∶5∶0条件下,加重材料对合成基钻井液性能的影响。结果发现,不同加重材料对合成基钻井液的流变性能、电稳定性和高温高压滤失量都有较大的影响;微锰加量的增加会降低合成基钻井液的表观黏度和塑性黏度,增加动切力和φ6读数,会降低体系的破乳电压,但整体上可以满足作业要求,还会大幅度增加体系的高温高压滤失量;重晶石(4.3 g/cm³)∶微锰(4.8 g/cm³)的配比为5∶5时,体系综合性能最佳,缺点为成本相对较高,对于储层保护要求较低的现场,可以用超细重晶石(4.4g/cm     

自交联型油基钻井液降滤失剂的研制与评价北大核心

针对传统油基钻井液降滤失剂耐温性能不足、影响体系流变等问题,基于自交联改性思路,以N-羟甲基丙烯酰胺为功能单体,与丙烯酸丁酯和苯乙烯进行乳液聚合,研制了一种自交联型油基钻井液降滤失剂(BSN)。通过红外光谱仪、激光粒度仪和透射电镜表征了BSN的主要官能团、微观形貌和自交联特征。实验结果表明,BSN含有自交联功能基团羟甲基,平均粒径为247 nm,颗粒间具有明显的交联结构。热重测试结果显示,BSN热稳定性良好,初始分解温度高达355℃,显著高于非自交联型的降滤失剂BS(278℃)。在油基钻井液体系中添加1%的BSN,不仅不影响体系流变参数而且能够提高破乳电压,180℃下的高温高压滤失量仅为4 mL,滤失控制能力明显优于非交联型的降滤失剂BS以及3%的传统油基钻井液降滤失剂有机褐煤和氧化沥青。     

加重剂对抗高温超高密度柴油基钻井液性能的影响

在塔里木盆地库车山前钻遇库姆格列木群盐膏地层时,要求采用抗高温超高密度油基钻井液,该钻井液必须具有良好流变性、低的高温高压滤失量、良好的封堵性与动、静沉降稳定性。研讨了不同类型加重剂对抗160℃超高密度柴油基钻井液性能的影响;采用重晶石（ρ=4.2 g/cm3）、重晶石（ρ=4.3 g/cm3）、氧化铁粉、Microdense等单一加重剂配制超高密度柴油基钻井液,钻井液性能无法全面满足钻井工程的需要;采用具有超微细、高密度、球形等特点的MicroMax加重的超高密度柴油基钻井液拥有非常好的流变性能和良好的沉降稳定性,但无法控制钻井液的高温高压滤失量;当重晶石和MicroMax按60∶40比例复配时,可配制出性能良好的超高密度（2.4～3.0 g/cm3）抗高温柴油基钻井液,能满足库车山前钻进高压盐水层与易漏地层的需求。      

抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD的研制与应用

针对层理和微裂缝发育的高温高压复杂井，从提高多尺度封堵效果和高温稳定性出发，研制了一种由独特的化学改性剂和磺化沥青、油溶性碳酸钙、纳米二氧化硅以及苯乙烯丙烯酸酯共聚物等组成的抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD。该封堵剂粒径分布在1～189.02 μm之间，热稳定性好，分解温度高达378℃，软化点为260℃，且能在油相中稳定分散。与传统的油基封堵剂相比，该封堵剂在压差的作用下挤入微裂缝，同时参与了“内滤饼”和“外滤饼”的形成，在高温下能对不同孔隙度的裂缝进行封堵，有效降低渗透滤失量和滤失速率。在南海海域WZ6-9、WZ12-1等区块井的应用表明，添加PF-MOSHIELD的钻井液体系流变稳定，电稳定性提高，减少页岩中孔隙压力传递效应，能够满足层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层井壁稳定要求。      

页岩气油基钻井液体系性能评估及对策

油基钻井液已成为开发页岩气水平井的关键技术之一,具有稳定井壁和保持井眼清洁的功能。通过评价中石油川渝地区油基钻井液体系的流变性、封堵性、固相含量和稳定性等性能,并结合这些井的井下复杂情况原因分析,得出封堵性是保持井壁稳定的关键,提高钻井液φ₆值和排量可以改善井眼清洁,有害低密度固相含量的增加是导致钻井液性能恶化的主要原因。针对井壁失稳、井眼清洁和性能维护等问题,建立了纳-微米封堵评价方法,确定了有害低密度固相含量计算方法,并形成了页岩气油基钻井液技术规范,有望为页岩气水平井的开发提供技术支持。      

密度对油基钻井液性能的影响

随着高密度油基钻井液被使用的越来越多,高密度时油基钻井液表现出的性能不稳定也逐渐被现场工程师发现。研究了密度对油基钻井液性能的影响,以及不同密度下温度、剪切时间、油水比、有机土、CaCl₂浓度和劣质固相对油基钻井液性能的影响。研究结果表明,重晶石能增加油基钻井液的黏度和切力,提高钻井液的乳化稳定性;油基钻井液的破乳电压和重晶石的加入量呈线性关系;在高密度时,油基钻井液的表观黏度受温度、油水比、有机土和劣质固相的影响程度比低密度时大;破乳电压在高密度时受油水比、CaCl₂浓度和有机土的影响比低密度时大。综上可知,密度的增加不仅单独对油基钻井液性能造成影响,还提高了油基钻井液对其它因素的敏感性。因此在使用高密度油基钻井液时,要加强对现场钻井液性能的监控和调节。      

生物柴油钻井液用有机土的制备

由于生物柴油中组分的分子结构与白油、柴油存在区别,目前市场上常见的有机土不能很好地分散在生物柴油中。以夏子街天然钠基蒙脱土为基土,确定矿浆浓度与插层剂浓度比值为3:1,选取4种有机插层剂(ESDS、SSDS、LSDS、BSDS)对蒙脱土层间的可交换阳离子进行取代,试制出了一种适用于生物柴油钻井液的有机土JHA,其胶体率为98%,制备该有机土的最佳反应温度为70℃,时间为1 h,选择的插层剂为ESDS。将3.0%JHA加入到生物柴油中,钻井液动切力在5 Pa左右, API滤失量在21 mL左右,表现出了良好的提切、降滤失效果,并可抗180℃高温。XRD以及FTIR表征结果表明,蒙脱石层间距明显增大,出现了-CH2-的对称和反对称伸缩振动波峰,表明有机插层剂已经插入到蒙脱土层间。为促进生物柴油在钻井液领域的应用提供了实验基础。     

提高油基钻井液在页岩气地层抑制防塌性能的措施

针对四川页岩气水平井钻井作业中使用油基钻井液不断出现的井下复杂情况,在分析四川威远龙马溪页岩地层特点的基础上,从钻井过程因素、地质因素以及钻井液因素,重点从油基钻井液技术的角度,对如何提高四川页岩气地层油基钻井液抑制防塌能力进行探讨。①研究具有乳化与降滤失作用、提黏度和切力同时具有乳化作用、封堵同时具有降滤失的多功能处理剂,调整好钻井液性能,尽可能降低高温高压滤失量。②采用油水比为85∶15～95∶5的油基钻井液。③使用封堵技术,注意流变性能的变化,主要是黏度、切力和塑性黏度的增加。④油基钻井液内相中的盐使用甲酸钾,或者进一步增加CaCl₂溶液浓度,降低内相溶液的水活度。⑤在甲酸钾或者CaCl₂溶液中加入插层抑制剂,如胺基抑制剂等,提高油基钻井液滤液的抑制能力。      

Pickering乳液在油基钻井液中的应用

Pickering乳液以其较高的聚并稳定性、多样性、可调控性、低成本、低毒性和生物兼容性等优势,广泛应用于生物医学、食品和化妆品等领域。近年来,Pickering乳液在石油行业的应用备受关注。分析了Pickering乳液的稳定机理与其相较于传统乳液的优势;探究了影响Pickering乳液稳定性的诸多因素及调控方式;最后综述了近年来国内外Pickering乳液在钻井和驱油方面的应用,并对Pickering乳液在石油行业中的发展前景进行了展望。      

油基钻井液钻遇高浓度钡盐地层的处理方法及应用

四川盆地在采用油基钻井液钻超深井过程中,钻杆水眼内变径处出现环形的结晶垢状物,堵塞钻井液循环通道,引起憋泵,甚至导致卡钻、井漏、井喷等事故发生。针对这一问题,对垢状物采用水分析和EDS能谱元素分析方法,分析其主要结垢金属离子为钡、钛离子;与钻遇地层岩石和重晶石粉加重剂元素组分比对,认定为钻遇地层可溶性盐产生,其机理为井下高温溶解,地面降温重结晶析出、聚结形成结晶垢状物。室内评价了盐重结晶抑制剂和高价金属离子清洁剂抑制结垢效果和作用机理,抑制结垢效果良好,与油基钻井液配伍性良好。在ST-6井中进行了现场应用,解决了结垢堵塞钻具水眼等问题,对井浆性能无不良影响,为四川盆地超深层天然气勘探开发增添了一项新的技术方法,具有应用价值。     

威202H3平台废弃油基钻井液处理技术

目前处理废弃油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层,依然存在潜在的环境污染问题,同时也浪费了大量矿物油资源。笔者对威202H3平台废弃油基钻井液进行回收利用研究,首先测定了废弃钻井液本身的性质,测得其表观黏度为100~120 mPa·s、塑性黏度为80~100 mPa·s、动切力为20 Pa、初终切为20/35 Pa/Pa,粒度主要集中在5.59~13.74μm。在现场及实验室进行复配再利用研究,发现在威202H3-3井龙马溪地层加入2 m3废弃油基钻井液后,油基钻井液终切不断升高、动塑比难以控制;利用废弃油基钻井液中劣质固相,在长宁H12-3井用于配制堵漏浆,施工顺利,效果较好。因此得出,废弃油基钻井液回收再利用的困难在于其中含有大量粒径小于20 μm的固体颗粒,现有固控设备难以除去,并且现有处理技术均存在安全、占地面积、能耗、交通运输、环保及成本问题,建议这种废弃油基钻井液体系用于配制页岩地层发生漏失时的堵漏浆,在一定程度上减小经济损失。而在今后废弃油基钻井液处理技术的研究过程中,如果超临界CO₂流体萃取技术能够降低成本,将成为废弃油基钻井液重要的处理技术。      

一种低黏高切油基钻井液体系

针对传统油包水钻井液黏度高、切力低、携岩能力差的问题,合成了一种Gemini主乳化剂,其与辅乳化剂有较好的协同效应,钙皂分散性好,兼具润湿功能,在2.0%~3.5%的低加量下具有好的乳化能力。研制出了密度在1.0~2.0 g/cm3之间、抗温达170℃的低黏、高切油基钻井液。室内研究结果表明,该钻井液密度为1.00~1.70 g/cm3时,塑性黏度小于40 m Pa s,动塑比为0.35~0.50 Pa/m Pa s,具有低黏高切的特点;破乳电压在800 V以上;抗水达15%,抗钻屑达10%,并且润滑性能好,密度在2.0 g/cm3以下时润滑系数小于0.085。在焦页54-1HF井水平段的应用表明,该钻井液性能稳定,具有突出的低黏高切流变特性,破乳电压高,保证了施工顺利、井壁稳定、井眼通畅。