硅磺聚合物钻井液研究及应用

室内试验研究了不同模数的速溶硅酸钠、固体硅酸钠和不同模数的固体硅酸钾对岩屑回收率的影响,得出硅酸盐的模数越大,抑制性越好,硅酸盐加量大于2%时有好的防塌效果,硅酸钾的抑制性大于硅酸钠的结论.根据此结果,考虑到硅酸钠和硅酸钾的价格因素,将硅酸钾和硅酸钠按一定比例混合形成复合硅酸盐CS-1.通过评价复合硅酸盐CS-1与不同钻井液处理剂的配伍性,研究出了硅磺聚合物钻井液基本配方.介绍了硅磺聚合物钻井液的室内研究及其在文299井的应用情况.结果表明,该硅磺聚合物钻井液抗温达150 ℃,抗盐达饱和,有较好的抗钙、镁离子污染和粘土污染的能力;有较好的防塌效果和润滑性能,渗透率恢复值高,对油气层有较好的保护作用;现场转换简单,维护方便,在钻井过程中钻井液性能稳定,对电测、固井等完井作业无不良影响.     

强抑制性高钙盐聚合物钻井液体系的研究与应用

研究形成了以无机-有机单体聚合物SIOP、两性离子磺酸盐聚合物CPS-2000、聚合铝防塌剂AOP-1及固相化学清洁剂ZSC-201等为主处理剂的强抑制性高钙盐聚合物钻井液体系.该体系游离钙离子质量浓度大于1.5/L,具有良好的抑制防塌性能,抗温达到180℃,抗盐达饱和,抗钙达到30g/L,流变性能良好,在中原、塔河、...     

氯化钙/聚合物钻井液体系室内研究

氯化钙／聚合物钻井液是一种钙含量高、抑制性强、密度高的新型钻井液．适用于高活性泥页岩地层。对氯化钙的抑制性进行了研究。对氯化钙／聚合物钻井液配方进行了优选。该钻井液必须选用抗温抗钙性能好的聚合物．配制难点在于其高温稳定性和滤失性问题．pH值应控制在9～10之间。评价了氯化钙／聚合物钻井液的性能、抑制性、固相颗粒粒度分布以及保护油层性能。试验表明．该体系具有很强的页岩抑制性；具有良好的流变性、降滤失性和抗温能力(达150℃)；亚微颗粒含量少．能显著提高机械钻速；岩心渗透率恢复值高(96．2％)．有利于保护油气层。     

PAMS聚合物钻井液体系的研究与应用

介绍了PAMS聚合物在钻井液中的防塌性、抗温性、抗污染能力以及与其他添加剂的配伍性。室内研究和现场应用表明,PAMS聚合物与常用的丙烯酰胺、丙烯酸等多元共聚物相比,具有较强的耐温抗盐能力、防塌能力及抑制地层造浆能力,热稳定性及配伍性好;能协同其它处理剂提高综合效果;用量小,维护周期长,可降低钻井液成本。     

抑制性钾铵聚合物钻井液的推广应用

河南油田多年来应用的阴离子型聚合物PAC钻井液存在抑制泥页岩分散造浆能力不足的缺陷，导致体系中亚微米粒子含量高、密度上升过快、固相过度积累（达13％），性能稳定时间短，严重影响了机械钻速和井下安全。2003年通过室内评价和现场试验，推广应用了抑制性钾-铵聚合物钻井液。该钻井液以“高分子强力包被剂乳液”聚丙烯酰胺钾盐TL-A02（分子量为600万～1400万）为主剂，中分子选用PAC141（或FA367），依靠超长分子链多点吸附钻届，不同分子量聚合物的协同增效作用，提高钻井液的抑制包被能力和控制滤失能力。该钻蚌液在一般固控设备条件下，就能实现低粘、抵切、低固相（≤7％）优质钻井液钻井，与同区块其它钻井液体系相比，机械钻速提高了24．7％（达11．29m／h），钻井周期缩短了38．9％，钻井液成本下降了8％，在钻进过程中还实现了劣质钻井液的零排放。     

不同分子结构两性离子聚合物在盐水钻井液中的抑制性

测定了具有不同分子结构两性离子聚合物在盐水环境下抑制性结果,研究发现聚合物的分子线团尺寸对其抑制页岩水化分散能力构成显著的影响。若分子线团尺寸受矿化条件影响而极度收缩,则其抑制能力将明显降低。     

强抑制性KCl/硅酸盐钻井液体系及其在苏丹六区的应用

为解决苏丹六区Abu Gabra层在钻井过程中出现的严重井壁失稳问题,在对坍塌层位岩样进行综合分析的基础上,通过室内实验,研制出一种KCl/硅酸盐钻井液体系.该体系的特点是组成简单,硅酸盐的模数适中,具有较高的pH值,抑制岩屑水化膨胀能力强.硅酸盐稳定井壁的实质是一种化学封堵、固结作用,而沥青类、聚合醇类封堵型井壁稳定剂主要是通过物理作用来达到稳定井壁的目的,因而抑制能力相对较弱.另外,硅酸钠对环境无影响、无荧光、使用温度范围宽、价格较其它两类处理剂低.介绍了该体系在Moga-8井和FN-29井的应用情况.现场应用结果表明,该体系满足了苏丹六区的钻井施工要求,收到了良好的应用效果.     

快吸附强抑制性HEM钻井液

针对渤中地区蒙脱石含量很高的活性泥页岩地层,合成了一种钻井液用胺基聚合物抑制剂PF-HAB.用IR、1H NMR等方法表征了PF-HAB的结构,表明其为含活性胺基聚醚类化合物.抑制性实验结果表明,10%膨润土基浆老化后表观黏度、动切力分别为77 mPa·s、71 Pa,而淡水中加入3%(w/v)PF-HAB后再加入15%膨润土老化后,表观黏度、动切力分别降至4 mPa·S、2 Pa,PF-HAB的抑制性与国外同类产品相当,优于国内同类产品.吸附量和XRD测试实验表明,PF-HAB能快速吸附在膨润土表面和晶层间.开发了以PF-HAB、两性离子聚丙烯酰胺PF-HIP和高效防泥包润滑剂PF-HLUB为主剂的HEM钻井液体系,其一次和耐久滚动回收率分别达到95%和85%,摩阻系数为0.056 7;该体系能抵抗30%钻屑或5%氯化钙的污染,且污染后钻井液流变性能稳定.该钻井液在BZ34-1N油田应用了2口井,在整个钻进过程中没有出现复杂情况,起下钻顺利,储层保护效果好.     

水平井硅基阳离子钻井液体系

大庆长垣外围葡萄花油藏的开发需要低成本的可替代油基钻井液的水基钻井液.研制出了水平井硅基阳离子钻井液体系,该体系主要由抑制性阳离子聚合物和含硅基的油层保护剂组成,即5%膨润土 0.05%碳酸钠 (0.5%～1.0%)阳离子聚合物 (0.2%～0.5%)抑制剂 (1.5%～2.5%)润滑剂 (8%～12%)矿物油 (0.2%～0.5%)降粘剂 (1.5%～2%)降滤失剂 (0.2%～0.5%)有机硅表面活性剂 (1.0%～2.0%)油层保护剂 (0.1%～0.2%)流型调节剂 重晶石粉.实验研究表明,该钻井液具有性能稳定、抑制性强、润滑性好、滤失量小的特点,能够有效保护油气层.现场应用也表明,该钻井液性能稳定,具有一定的悬浮携砂能力和润滑防卡能力,滤失量低,抑制性好,达到了稳定井壁的效果;该钻井液成本低,环境污染小,满足了水平井钻井的施工要求.     

MMH聚合物-MMH聚磺钻井液技术

通过对正电胶、聚合物、聚磺钻井液特点进行分析，在室内实验的基础上，设计研究了MMH聚合物－MMH聚磺钻井液体系。20口井的现场应用表明，与同时期未用该体系的9口井相比，平均钻井周期缩短2．92d，平均井径扩大率从14．09％下降到9．97％，效果良好。     

强抑制防塌钻井液在管3井的应用

管3井是位于苏北盆地苏154区块的一口重点探井.该井上部地层蒙脱石含量高,遇水极易水化膨胀、分散,造浆严重;下部地层主要为伊蒙混层且夹杂层理发育的泥页岩,伊蒙混层的不均匀膨胀及泥页岩的剥蚀掉块,使该井极易发生井壁垮塌掉块、缩径、卡钻等复杂事故.针对该地层特点,分别复配了强抑制及防塌型钻井液.上部地层采用强抑制性钻井液,控制地层造浆.下部地层采用防塌型钻井液,有效地控制了地层的坍塌掉块.该套钻井液性能良好.同时使用好固控设备,降低钻井液的固相含量.现场应用表明,该钻井液具有良好的抑制防塌、润滑防卡及油气层保护能力,满足了钻井工程的需要.     

生物酶降解聚合物钻井液

实验所用聚合物钻井液配方(质量分数,下同)为:OCMA黏土5%,两性离子聚合物增稠剂0.3%,两性离子聚合物降黏剂0.3%,低黏羧甲基纤维素钠0.8%,自来水93.6%。选用酰胺特异酶、纤维素酶和碱性蛋白酶对聚合物钻井液进行降解反应。结果表明,前2种酶对聚合物钻井液具有较好的降解作用,而后者对钻井液的降黏效果较差;3种酶在降解的同时不会引起钻井液滤失量的大幅增加;酰胺特异酶对聚合物钻井液的降解效果最好,其最佳实验条件为:温度50℃,pH值5~7,用量0.3%。     

天然高分子钻井液体系的研究与应用

以保护环境为宗旨,保护油气层为目的,增加以天然物为原材料的钻井液处理剂的使用,是减少钻井液对环境污染的有效途径,也是钻井液技术的发展方向。近几年胜利油田在环境保护方面做了大量的研究,自2004年以来在多口井上使用了天然高分子环保型钻井液体系,该体系在满足油气层和环境保护方面取得了较好的效果。现场应用表明,天然高分子钻井液使用简单,维护方便,具有较强的抑制性和防塌性能,能够满足环境要求。但是,该体系的成本比以往使用的普通钻井液体系偏高,而且目前缺少与该体系相配伍的流变性处理剂,尚需进一步补充和完善,其抗温性也有待进一步提高,其还不能完全满足深井的需要。     

无机-有机单体聚合物钻井液在文新99-1井的应用

针对中原油田的实际情况,研制开发出了新型无机-有机单体聚合物钻井液.该体系是由具有独特的空间三维分子结构、分子链刚性大、耐温抗盐和耐剪切能力强的无机-有机单体聚合物Siop-E、Siop-D和CPS-2000B、固相化学清洁剂ZSC-201作主处理剂配制而成的.室内对该体系的抗温性能、抗盐性能、抗钙污染能力、抑制防塌性能和保护油气层效果的评价结果表明,无机-有机单体聚合物钻井液具有良好抗温性、抗盐性,抑制、防塌性强;并具有抗污染能力,能有效地控制钻井液的流变性,降低滤失量,保证钻井液清洁,有利于保护油气层.经应用表明,该钻井液性能稳定,钻井液中亚微粒子含量少,油层岩心渗透率恢复值高;具有较强的抑制能力,井壁稳定,砂样代表性好,无井垮、划眼等复杂事故,起下钻一次到底,完井电测及RFT电测均一次成功;该钻井液粘度、切力容易控制,维护简单,减少了处理剂的种类和用量,避免了替换钻井液,节约了钻井液成本,经济效益明显.     

耐温抗盐聚合物钻井液在中原油田水平井的研究与应用

根据中原油田地层具有高温、高盐、易塌、易漏失的特点。研究了水平井用耐温抗盐聚合物正电胶钻井液。优选出的新型阳离子流型调节剂SPJ-1和SPJ-2，抗温达120℃．抗盐可达饱和。同时SPJ-2又是一种理想的抗温原油乳化剂．SPJ-2乳化的钻井液原油不分层，在120℃时钻井液不增粘。室内试验结果表明，耐温抗盐聚合物正电胶水基钻井液具有良好的井眼净化、摩阻控制、井壁稳定及油层保护等性能。现场应用表明，该钻井液悬屑携砂能力强，流变性能易于控制，在大井眼段排量不能满足要求的情况下，结合短起冲砂能满足水平井及高难度定向井井眼净化的要求；抗盐污染能力强，钻进盐膏层后性能变化小；抑制性能好，井壁稳定。实验井的平均井径扩大率明显低于邻井；井下摩阻小，循环开泵摩阻为30～40kN；保护油气层效果好，岩心静态渗透率恢复值在85％以上。     

强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系研究

新开发的有机正电胶(代号为SDPC)与常规无机正电胶相比，具有更强的正电性，能被水润湿，具有油溶性，与其它钻井液处理剂的配伍性好，具有更强的页岩抑制性、稳定井壁和保护油气层能力。以SDPC为主剂，室内实验对有机正电胶加量和膨润土量的配比、高聚物包被剂、降粘剂、降滤失剂、防塌剂进行了优选，对优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系进行了评价。优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液高温高压滤失量和粘附系数均较小，老化后终切力较高，携岩能力较强，防塌能力突出，油层保护效果理想，完全满足水平井钻井液完井液对井眼净化、井壁稳定、润滑防卡以及油层保护等方面提出的特别要求，可用于定向井、水平井的钻井作业。     

次生有机阳离子聚合物钻井液技术

以无固相清液聚合物钻井液为基础，研制开发了次生有机阳离子形成剂CSJ-1和滤失性能控制剂FL-1，并组成了次生有机阳离子聚合物钻井液。该钻井液总结了阴离子和阳离子聚合物钻井液的特点，具有极强的抑制防塌能力和良好的性能可控性．可配制无固相和低固相体系，可采用PACl41、FA-367或HV-CMC来提高粘度。CSJ-1与阴离子型钻井液处理剂相容性好，具有与阳离子聚季铵相媲美的防塌能力以及增强高分子量聚合物絮凝能力的作用，而且在使用过程中可与常用聚合物处理剂优先发生作用，可用作絮凝剂或(和)防塌剂；FL-1在无固相和低固相体系中均有较好的降滤失效果。该钻井液技术在安塞、靖边等油田各类油气井中应用100多口井，均收到良好效果：有效控制了井塌，井眼规则，提高了电测一次成功率和机械钻速。