水基钻井液降滤失剂综述

综述了水基钻井液降滤失荆及其作用机理发展,提出把握降滤失剂的前沿发展方向至关重要.     

钻井液高温抗盐降滤失剂的合成与性能评价

文章针对高温抗盐降滤失剂的性能要求进行了分子结构设计,优选多种带有磺酸基、酰胺基和阳离子基团聚合单体合成出JAA降滤失剂。在对降滤失剂产品的分子结构及抗温性能进行表征的基础上,评价了降滤失剂的高温抗盐性能。试验结果表明:在150℃条件下,降滤失剂能够明显降低基浆的高温高压滤失量,其高温抗盐性能接近或达到国内外同类产品的先进水平。     

复合离子型聚合物钻井液降滤失剂的合成研究

随着石油勘探的不断深入,钻井作业面临的地质环境越发复杂,为了能够好解决复杂地层的高温、高盐难题,本文以丙烯酸、二烯丙基二甲基氯化铵,以及丙烯酰胺作为反应单体,采用自由基水溶液聚合法合成了一种新型的水溶性聚合物降滤失剂XN10。并通过单因素法和正交试验,优化出了XN10的最佳合成条件。通过红外表征可知XN10满足设计要求,并对其进行了室内评价。结果表明：XN10相较于其他常规降滤失剂来说,具有良好的抗温性能,经160℃老化后,仍具有较高的黏切和较低的滤失量,滤失量由40mL降至13.2mL,降滤失效果明显,且具有较强的抗盐性能。     

钻井液降滤失剂PAT的合成与评价

以改性膨润土为基体,与玉米淀粉、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸,通过单体插层原位聚合法得到共聚物/有机蒙脱土复合材料(PAT)。采用XRD和GPC对其进行表征,通过单因素和响应面分析法优化合成工艺条件,最优值为:引发剂用量0.37%,膨润土用量8.73%,AMPS用量27.58%(均为单体质量分数)。对各因素交互作用的影响机理进行探讨,在最优条件下,钻井液滤失量分别为7.0 mL(淡水基浆常温)和12.0 mL(盐水基浆160℃,16 h),表明降滤失剂具有优良的抗温耐盐性。利用SEM对滤饼进行了微观表征,结果显示其具有致密的空间结构,在抗温耐盐降滤失方面优于市面常用产品。     

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.     

抗高温钻井液降滤失剂的研究进展及发展方向

简单介绍了国内近几年抗高温降滤失剂的性能特点,阐明了抗高温降滤失剂的发展方向。     

抗高温水基钻井液研究现状

井下复杂的地层状况(如高温)决定了钻井的深度,水基钻井液是钻井液的一种,钻井液处理剂的优化对深井的开采意义尤其重大,处理剂耐高温的性质往往决定钻探是否成功。论述了水基钻井液中处理剂耐高温性的研究现状,对耐高温水基钻井液中试剂进行比较和评价,并指明了今后的研究方向。     

钻井液聚合物降滤失剂研究进展

主要介绍了国内外钻井液聚合物降滤失剂的研究进展和应用情况,按照聚合单元分为二元、三元、四元、多元钻井液聚合物降滤失剂。对所述各类钻井液聚合物降滤失剂进行比较和评价,并就今后钻井液聚合物降滤失剂的发展方向提出了建议,在聚合单体的选取、性能改进、配合方式方面做出了展望,以期为相关研究提供借鉴和参考。     

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。     

抗盐抗高温强抑制性降滤失剂SN-K的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,通过水溶液聚合得到一种新型抗盐、抗高温、强抑制钻井液降滤失剂SN-K。通过单因素实验确定了最佳单体配比n(AM)∶n(AMPS)∶n(AA)∶n(DMDAAC)=1∶2∶2∶1,反应温度65℃,反应时间4 h,w(单体)=20%(以水溶液的总质量计,下同),w(引发剂)=0.5%(以单体总质量为基准,下同)。采用KOH调节聚合体系pH,引入强抑制性离子K+,并对SN-K进行性能评价。结果表明:在盐水钻井液中,w(SN-K)=3.0%(以钻井液总质量为基准,下同)时,经180℃高温老化16 h后,SN-K仍具有良好的降滤失效果,FLAPI=8.4 m L,没有添加SN-K的钻井液基浆的FLAPI=82.0 m L;泥页岩滚动回收实验表明:当w(SN-K)=1.0%时,岩屑相对岩心回收率(R*)为94.4%,远远超过KCl体系中w(KCl)=3.0%时的77.3%;利用SEM对添加SN-K的钻井液高温高压滤饼进行了微观表征,结果显示其具有致密的网架结构。     

钻井液用阳离子型磺化酚醛树脂降滤失剂的研制

将阳离子结构单体在催化剂作用下引入酚醛树脂结构,再通过多步磺化反应制得阳离子型磺化酚醛树脂。简要描述了合成方法,检测了部分表征性能及作为水基钻井液降滤失剂的性能。在红外谱图中能清楚地看到阳离子结构。该结构样品在黏土颗粒上的饱和吸附量高达33.51 mg/g土,浊点盐度(以Cl-计)≥160g/L,参考石油天然气行业标准SY/T5094-2008将阳离子型磺化酚醛树脂200℃热滚16 h后在180℃,3.5 MPa条件下测试其滤失量,评价结果显示阳离子型磺化酚醛树脂的抗高温高压降滤失性优于现用SMP系列产品。     

共聚物PAAND作钻井液降滤失剂的合成及应用评价

以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,(NH4)2S2O8-Na HSO3为引发剂,采用自由基水溶液聚合的方式合成了一种四元共聚物钻井液降滤失剂。通过正交实验确定了具有最佳降滤失效果的合成条件,采用FTIR及1HNMR对共聚物的结构进行了表征。性能评价结果表明,合成的共聚物具有良好的耐温抗盐和降滤失性能,聚合物质量分数为1.5%时,淡水、盐水、饱和盐水以及复合盐水基浆的API滤失量(0.7 MPa,30 min)分别为5.6、9.7、19.0和16.1 m L。与新疆油田常用的SP-8、JT888、MAN104和HJ-3这4种降失水剂相比,合成的聚合物表现出了更好的降滤失性能。现场适用评价表明,该降滤失剂与新疆油田常用的钾钙基聚磺钻井液体系、正电胶钻井液体系以及聚磺钻井液体系都具有良好的现场适用性。     

一种超高温钻井液降粘剂的合成及性能研究

研究了水基钻井液降粘剂磺化苯乙烯-衣康酸共聚物的合成方法。以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在衣康酸与苯乙烯摩尔比为1∶1.2、引发剂偶氮二异丁腈用量为0.6%、溶液共聚反应温度为90℃、共聚反应时间为5 h的条件下,得到苯乙烯-衣康酸共聚物,并用红外光谱对其结构进行了表征。该共聚物与过量20%发烟硫酸在50℃进行磺化反应2 h,生成降粘剂磺化苯乙烯-衣康酸共聚物(SSHIA)。在淡水钻井液中加入0.3%SSHIA,降粘率可达54%;且在260℃老化16 h后,降粘率仍达44%。     

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。     

钻井液降滤失剂PAAS的制备及其性能、机理研究

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新型水基钻井液降滤失剂PAAS,通过正交实验法确定了其最佳合成条件,采用红外光谱及元素分析对其结构进行了表征,实验表明共聚物PAAS分子结构满足预期设计;此外,热综合分析显示共聚物PAAS具备良好的高温稳定性。钻井液流变性实验、老化实验及失水实验表明：降滤失剂质量加量为1.5%时,钻井液流变性良好,高温160 ℃老化前后失水量分别为FLAPI=8.4 mL和FLAPI=10.2 mL;吸附实验、滤饼微观结构和横向弛豫时间T2表明该降滤失剂PAAS主要通过吸附作用改善钻井液体系滤失性能。     

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...     

有机/无机复合型降滤失剂LJ-1的合成及性能评价

nano-Si O_2在γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)偶联剂作用下得到改性nano-Si O_2,再与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC),采用自由基聚合法,合成得到一种有机/无机复合降滤失剂LJ-1。通过正交实验法得到最佳反应条件为:m(AM)∶m(AMPS)∶m(IA)∶m(DMDAAC)∶m(改性Si O_2)=8∶5∶2∶1∶0.96,反应温度65℃,反应时间4 h,引发剂过硫酸铵(APS)加量为单体总质量的1.0%。采用FTIR、~1HNMR对LJ-1降滤失剂结构进行表征,并对其降滤失性进行评价。结果表明,淡水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为1.5%(质量分数)时,FLAPI=5.8 mL,具有良好的降滤失性能;盐水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为3.0%,FLHTHP=18.4 mL,具有良好的抗盐性;利用扫描电镜(SEM)对钻井液滤饼微观形貌进行观察,发现添加LJ-1钻井液的滤饼坚韧致密并具有致密的网架结构。     

高温高压全油基钻井液流变性研究与评价

选用Rheo-Stress 6000型高温高压流变仪,测定不同密度、不同温度（60℃、120℃、150℃、180℃和200℃）和压力梯度下白油全油基钻井液的流变特性。实验结果表明,无论哪种密度的油基钻井液,温度升高都使其表观粘度、剪切应力降低,压力增加都使其增大：150℃的高温下,随着压强的增加,钻井液粘度增幅越来越小,后期趋于平缓,温度和压力同时作用于钻井液流体时,温度占主导作用;在较高的压力和温度下,白油全油基钻井液体系仍有很好的塑性粘度和动切力;此配方白油全油基钻井液在高温高压条件下体系稳定,剪切稀释性好。