油基钻井液用腐殖酸类降滤失剂的研制与性能评价

使用有机胺对腐殖酸进行亲油改性,研制出一种适合油基钻井液用的腐殖酸类降滤失剂FLA180。室内性能评价表明,采用4%FLA180配制的密度为2.0 g/cm3油包水乳化钻井液在180℃高温下中压滤失量为0 mL、高温高压滤失量为9 mL;具有较强的抗钻屑和盐污染能力;同时该降滤失剂具有降粘作用,有利于提高机械钻速,适用于高温高压深井。通过性能比较,该降滤失剂降滤失性能优于国内主要应用的油基降滤失剂性能。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂研究

采用有机胺对腐植酸进行改性,用作油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,有利于提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了其在油基钻井液中的性能。结果表明,改性腐植酸降滤失剂合成条件为:腐植酸与有机胺H60B配比15∶6,反应温度190℃,反应时间8~9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

适用于高温高密度油基钻井液的降滤失剂的研制及性能评价

为满足海上深井油基钻井液高温高密度条件下的作业需要,通过室内试验,采用有机胺和十二烷基三甲基氯化铵对腐植酸进行亲油改性,研制出了一种适用于高温高密度油基钻井液体系的降滤失剂FLS-2。通过测定钻井液的流变性、高温高压滤失量和破乳电压,对降滤失剂FLS-2的性能进行了评价。结果表明:当钻井液体系中FLS-2加量为3.0%时,可使油基钻井液体系抗温达到200℃,钻井液密度最高可配制到2.0 g/cm3,并且具有良好的抗钻屑和抗海水污染的能力。此外,通过与其他常用降滤失剂性能对比可知,FLS-2的综合性能优良,能够满足海上深井高温高压条件下的作业需要。     

耐温油基降滤失剂的合成与分析评价

腐植酸与有机改性剂发生反应,增强其在油相中的溶解分散性,制备出用于油基钻井液的耐温降滤失剂。根据产物的红外谱图及在白油中的溶解实验和粒度分布,证实改性反应成功。热重分析表明改性产物有较好的热稳定性。室内评价该油基降滤失剂的适宜加量w(降滤失剂)=3%,最佳过筛孔径为0.149mm,150℃高温高压滤失量为13mL,综合性能优于沥青类降滤失剂。     

抗高钙盐钻井液降滤失剂CARF-1合成及性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)为聚合单体,与一种纳微米无机矿物进行共聚,制备了钻井液用抗高温抗钙盐降滤失剂CARF-1。采用红外光谱、元素分析、热失重等方法分析了CARF-1的结构和热稳定性。室内性能评价结果表明,CARF-1在高钙盐钻井液和高矿化度复合盐水钻井液中经高温老化后均具有较好的降滤失能力;在含8%CaCl₂的膨润土浆中加量2.0%时API滤失量9.8mL,在高矿化度复合盐水钻井液中加量为2.5%时API滤失量9.6mL;与钻井液处理剂配伍性好,在高钙盐钻井液中加量为3.5%时,经150℃老化后API滤失量4.4mL、高温高压滤失量12mL。进一步通过Zeta电位测定和扫描电镜(SEM)分析,探讨了CARF-1在高钙盐下的抗钙盐降滤失机理。     

油基钻井液用抗高温树脂类封堵剂的研制

近年来,随着非常规油气的不断开发,钻井所面临的难度逐渐增加,油基钻井液的使用频率也逐渐增加,加强油基钻井液的封堵能力,对于预防井壁失稳具有重要的作用。以苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸十八酯为单体,采用乳液聚合法,制备了一种油基钻井液用丙烯酸树脂类封堵剂。利用中压砂床封堵实验、高温高压静态砂床封堵实验对封堵剂的承压封堵性能进行了综合评价,并且研究了封堵剂对油基钻井液流变、滤失性能的影响。实验结果表明:180℃老化后,封堵剂对不同目数范围的砂床仍均有良好的封堵效果,且具有较高的封堵强度,突破压力可达6MPa。同时,该封堵剂对油基钻井液体系的流变性影响较小,200℃老化后,钻井液仍具有较低的API滤失量和高温高压滤失量,该封堵剂具有优异的抗高温性能和封堵性能。     

油基改性腐植酸降滤失剂的制备及性能评价

采用腐植酸与改性剂进行反应,制备用于油基钻井液的抗高温降滤失剂。通过多组单因素实验考察了改性剂种类、反应配比、反应温度、反应时间对产品的影响,结果表明最佳改性产品的制备条件为:腐植酸与N2改性剂的质量比11∶4,温度180℃,时间8 h;产物的红外谱图证实改性反应成功。室内评价该油基降滤失剂的适宜加量为3%,150℃高温高压滤失量为13 mL,综合性能优于沥青类降滤失剂。     

油基钻井液用聚合物降滤失剂合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸十八酯(SMA)为反应单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,采用分散聚合法合成油基钻井液用降滤失剂(FLA)。采用单因素实验法对反应条件进行了优化,通过对钻井液体系常温中压(API)滤失量的测定,确定最佳合成条件为:在55.3 g甲醇和30 g纯净水组成的混合液中,单体总质量为20 g,m(AM):m(SMA)=1:3,AIBN0.7 g,DVB 2 g,PVP 4 g、反应温度70℃、反应时间6 h,在该条件下FLA加量为3 g(钻井液体积为100 mL,下同)时体系API滤失量为1.6 mL。利用红外光谱对合成产物结构进行了表征。热差分析结果表明,聚合物的玻璃化转变温度为111℃。通过钻井液评价实验可知,该降滤失剂加量为钻井液体系总体积的3%时,API滤失量最低,为1.6 mL,高温高压(HTHP)滤失量为7.2 mL;高温老化实验结果表明,该降滤失剂最低可抗160℃高温,与沥青类降滤失剂相比,其对钻井液流变性影响明显降低,且相同加量下形成的泥饼质量优于沥青类。     

抗高温耐盐型钻井液用降滤失剂的合成与性能评价

选用对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)单体为原料,利用自由基聚合的方式,得到一种抗高温耐盐聚合物降滤失剂.通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)表明合成产物结构与设计结构相符.当降滤失剂加量为1.8%时,室温下和210℃下淡水基浆的滤失量分别为7.9mL和13.5mL;在25%NaCl和3%CaCl₂的盐水泥浆中,钻井液的滤失量分别为14.8mL和11.0mL.通过扫描电镜(SEM)可以分析钻井液形成的滤饼的微观结构,由此得到降滤失剂作用的机理是:当降滤失剂吸附在黏土表面时,降滤失剂可以使黏土颗粒在钻井液中分散,从而形成致密的滤饼来减少滤失量.     

耐温抗盐降滤失剂配伍钻井液的研制

为满足复杂地层深井钻井工艺技术对钻井液的要求,合成出了高温抗盐钻井液用降滤失剂,并采用红外光谱法及热分析法对其进行了表征。在此基础上确定了降滤失剂配伍钻井液配方,评价了降滤失剂及其配伍钻井液的抗温和抗盐污染性能。结果表明：降滤失剂高温抗盐性能达到国内外先进水平,配伍钻井液在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水中均具有较强的降滤失作用。150℃条件下,配伍钻井液在淡水基浆、饱和NaCl盐水及复合盐水中高温高压滤失量分别仅为14.4ml、6.8ml及14.8ml。     

聚醚胺基烷基糖苷类油基钻井液研究

以NAPG为主剂,优选增粘剂、降滤失剂、封堵剂等配伍处理剂,通过钻井液体系构建及配方优化,形成了环保型、低成本、高性能的NAPG类油基钻井液体系。对钻井液性能进行了评价。结果表明,钻井液页岩一次回收率为99.90%,相对回收率为99.98%;钻井液抗温达150℃,流变性好,动塑比0.327,初终切适宜,中压滤失量0 m L、高温高压滤失量6.0 m L;润滑系数降低率达69.62%;滤液表面张力26.60 m N/m;钻井液抗盐达饱和,抗钙10%,抗土、钻屑20%,抗水40%,抗原油20%;岩心动静态渗透率恢复值为91.4%和96.8%;钻井液EC50值为528 800 mg/L,无生物毒性。对NAPG类油基钻井液和油基钻井液从抑制、润滑、降滤失、储层保护及生物毒性等方面进行了对比。结果表明,两者性能相当,且类油基钻井液在环保方面具有显著优势。NAPG类油基钻井液适用于强水敏性泥岩、含泥岩等易坍塌地层及页岩气水平井钻井施工,可缓解目前油基钻井液环保压力,扩大水基钻井液适用范围,具有较好的推广应用前景。     

钻井液用乳液型降滤失剂的研制

目前在用钻井液用降滤失剂多为固体,其生产和使用过程中均存在损耗较大的问题。通过反相乳液聚合,优选单体、溶剂、乳化剂、引发剂等原料,采用正交试验和极差分析法优化出了钻井液用乳液型降滤失剂的反应条件:单体加量35%,油水比1.2∶1,反应温度为50℃,搅拌速60 r/min,反应时间5 h。室内评价了乳液型降滤失剂样品在钻井液中所具有的增粘,降滤失等性能。结果表明,乳液型降滤失剂在钻井液中的作用效能更优,其在钻井液中加量为0.3%~1%(w/w);乳液型降滤失剂在生产过程中没有"三废"产生且使用过程中完全快速溶于钻井液中,无"鱼眼"产生,不会存在浪费现象,实现了绿色生产,高效利用的目的。     

抗高温水基钻井液降滤失剂的研制及性能评价

针对深井钻井过程中高温高压条件下对钻井液体系性能的特殊要求,在室内试验中通过水溶液聚合法研制出一种适合于深井高温地层的水基降滤失剂SLA-3。对其性能进行了评价,结果表明:降滤失剂SLA-3的相对分子质量适中,对水溶液的黏度增加有限,不会造成钻井液体系的黏度变化过大;经过180℃高温老化后,仍具有较好的热稳定性。在基浆中加入质量分数3%的SLA-3,200℃下老化16 h后的高温高压滤失量可以控制在9.4 m L,具有良好的抗温性能。考察了降滤失剂对不同类型钻井液体系性能影响,试验结果表明:SLA-3在淡水钻井液体系、盐水钻井液体系以及含钙钻井液体系中均表现出良好的降滤失效果,适应性较强,可以满足深井钻井作业对钻井液性能的要求。     

钻井液降滤失剂PAAS的制备及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为聚合单体,采用反相乳液聚合法制备了一种水基钻井液降滤失剂PAAS,通过正交实验确定了最佳合成条件,采用FTIR及EA(元素分析)对其结构进行了表征,采用TG-DTG对其耐温性进行了分析。通过钻井液流变性、滤失性及抑制性实验对降滤失剂PAAS应用性能进行了考察,并对其降滤失机理进行了推测。结果表明:PAAS具备良好的高温稳定性,各类功能基团在温度升至225℃时均未发生明显的热分解现象;钻井液流变性实验、老化实验及失水实验表明:w(PAAS)=1.5%(以体系总质量计,下同)时,钻井液流变性良好,动塑比(YP/PV)=0.30 Pa/(m Pa·s),高温160℃老化前后失水量分别为8.4 mL和10.2 mL。功能基团含量渐变实验、SEM和横向弛豫时间(T_2)结果表明:该降滤失剂主要通过吸附作用改善钻井液体系抗滤失性能。     

P(ST-g-ACA)/BT复合降滤失剂的合成与性能

以玉米淀粉、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵和膨润土为原料,采用单体插层原位聚合法制备了一种复合降滤失剂P(ST-g-ACA)/BT。采用FTIR、XRD、TGA和TEM对其进行表征,对降滤失剂的降滤失性能和流变性能进行了评价,并对其降滤失机理进行了推测。结果表明,该降滤失剂具有"鸡蛋卷"结构和良好的热稳定性。当P(ST-g-ACA)/BT加入量为基浆质量的2.0%时,淡水基浆中滤失量为4 mL(常温中压),含量为10%盐水基浆中(以去离子水的质量为基准,下同)滤失量为22 mL(150℃、3.5 MPa),表明降滤失剂能提高水基钻井液的热稳定性、耐盐性和降滤失性。在含量为10%盐水基浆中,与其他降滤失剂相比,P(ST-g-ACA)/BT降滤失效果明显。     

环保型高分子聚合物油基钻井液降滤失剂的合成及性能评价

目前油基钻井液中常用的降滤失剂处理剂主要是沥青类和腐殖酸等作为降滤失剂。但沥青类处理剂污染严重不利于环保,且对钻进过程中的机械钻速有很大影响,腐殖酸、胺类、木质素和高分子聚合物类处理剂加量大导致成本增加等问题。因此,以三聚氰酸三烯丙酯为交联剂,利用苯乙烯和癸酸乙烯酯为主要聚合单体,合成了一种新型的油基降滤失处理剂。研究测试表明该降滤失剂无毒、安全环保、对转速影响小、加量低等特点,并且拥有良好的抗温性能,在200℃时滤失量为4.8 mL。     

高温水基钻井液用降滤失剂的合成与评价

针对深井、超深井钻探开发过程中高温、盐水等复杂环境下降滤失剂失效的问题,开发了一种高温水基钻井液用降滤失剂HF-1。以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,采用水溶液自由基共聚合成,水解引入阴离子以提高高温稳定性和抗盐性能。评价了其在钻井液中的性能,结果表明,所合成的抗高温降滤失剂热稳定性好,抗温达220℃,抗盐至饱和;在饱和盐水基浆中加量为1.5%时,220℃老化16 h后的180℃HTHP滤失量降至26 m L;降滤失效果与国外同类产品相当,而成本大大降低。该钻井液用降滤失剂具有较好的应用前景。     

抗高温高密度油基钻井液体系研究及性能评价

为满足高温高压深层油气资源勘探开发的需求,通过处理剂的优选,研制了一套抗高温高密度油基钻井液体系,并在室内对其综合性能进行了评价.结果表明:该油基钻井液体系具有良好的抗高温性能,经过200℃老化后,钻井液体系的流变性能稳定,高温高压滤失量小于5 mL,破乳电压值可以达到1000 V以上;体系具有良好的沉降稳定性能,经过高温老化后上下密度差较小,未发生明显沉降;体系具有良好的抑制性能,能使目标区块储层段岩屑的滚动回收率达到98％以上;在油基钻井液体系中加入淡水、NaCl和岩屑后,体系的流变性能、破乳电压和高温高压滤失量变化均不大,说明该钻井液体系具有良好的抗污染性能;该油基钻井液体系具有较好的储层保护效果,天然岩心使用钻井液污染后,渗透率恢复值仍能大于90％.     

油基改性腐植酸降滤失剂的制备及性能评价

<正>采用腐植酸与改性剂进行反应,制备用于油基钻井液的抗高温降滤失剂。通过多组单因素实验考察了改性剂种类、反应配比、反应温度、反应时间对产品的影响,结果表明最佳改性产品的制备条件为:腐植酸与N2改性剂的质量比11∶4,温度180℃,时间8 h;产物的红外谱图证实改性反应成功。室内评价该油基降滤失剂的适宜加量为3%,150℃高温高压滤失量为13 m L,综合性     

钻井液高温保护剂EGC-D的评价

针对常用钻井液聚合物降滤失剂高温降解后导致钻井液流变性及滤失性变差,在室内开展了钻井液高温稳定剂的实验。发现了一种简单易得的低分子量有机物可作为钻井液高温保护剂,研究探讨了其作用效果以及与现有钻井液体系的应用融合;评价了高温保护剂EGC-D对聚合物降滤失剂及磺化类降滤失剂抗温性的影响。结果表明,加入质量分数为1%EGC-D时,钻井液经过220℃老化16 h后高温高压滤失量为10.0 mL,滤失量降低。该剂能提高聚合物降滤失剂及磺化类降滤失剂抗温能力,使其发生适当的高温交联,对其黏度有很好的的维护,同时改善了动塑比,有利于体系携岩。