水基钻井液润滑剂研究进展及发展趋势

水基钻井液中混入原油是目前国内深水平井钻井过程中为了降低扭矩和摩阻而普遍采取的钻井液措施,但原油不仅会对荧光录井造成干扰,而且易于造成严重的环境污染,因此研发能够有效代替原油的水基钻井液润滑剂具有重要的现实意义。本文介绍了近年来国内外水基钻井液润滑剂的研究进展,并通过对比不同类型润滑剂的优缺点,对水基钻井液润滑剂的发展进行了展望。     

水基钻井液用抗盐润滑剂

我国钻井行业当前需要解决的重要课题之一是研制抗盐性能优良的钻井液用润滑剂,本文舅外部分抗盐润滑剂,包括妥尔油馏份复配物,石油馏份润滑油,脂肪酸类,脂肪醇类,磺酸钠和亚硫酸盐酒精度液等,并探讨我国研制这类润滑剂的可能性。     

水基钻井液用润滑剂SDL-1的研制与评价

高摩阻高扭矩问题是制约水基钻井液在大位移长水平段井应用的因素之一。针对这一问题,利用长链脂肪酸、小分子多元醇等原料,合成出了多元醇合成酯主剂,然后与极压添加剂复配形成水基钻井液用润滑剂SDL-1。性能评价结果表明,4%淡水基浆中加入1%润滑剂SDL-1,润滑系数的降低率为85.2%,泥饼的黏附系数降低率为59.3%;在150℃下老化16 h后,润滑系数的降低率可达94.0%,泥饼的黏附系数降低率为62.3%;在180℃下老化16 h后,润滑系数降低率仍可达90%,因此润滑剂SDL-1可抗温180℃;此外还能抵抗30% NaCl和30% CaCl₂的污染。四球摩擦实验表明,经30 min摩擦后,SDL-1能有效减少划痕,降低表面磨损,抗磨效果优于国外润滑剂DFL。在2.0 g/cm3无土相钻井液体系和2.2 g/cm3环保钻井液体系中加入2%的SDL-1润滑剂后对体系的流变性影响较小,并能将体系的润滑系数降至0.08。整体而言,SDL-1具有良好的润滑性能和抗温抗盐污染性能,在深层大位移井中具有一定的应用前景。      

页岩气水基钻井液用抗高温环保润滑剂的研制及应用

为了提高页岩气水基钻井液的润滑性能,满足其环保和抗高温的要求,室内以改性植物油、有机多元醇、复合表面活性剂以及有机硼极压抗磨剂为原料,制备了一种抗高温环保润滑剂GWHB-11,并对其性能进行了评价.结果 表明:在淡水基浆和盐水基浆中加入2.0％的GWHB-11后,润滑系数降低率大于90％,泥饼黏附系数降低率大于75％,...     

新型水基钻井液用极压抗磨润滑剂的研制

合成了一种有机硫型极压抗磨剂,对其进行结构表征和极压抗磨性评价,结果表明,合成的有机硫化物为饱和烷烃,含硫量高达35.49%,具有良好的极压抗磨性。以改性植物油为基础油,添加有机硫型极压抗磨剂、表面活性剂等环境友好型组分,研制出一种钻井液用极压抗磨润滑剂MPA。性能评价结果表明,研制的MPA配伍性好,在清水或钻井液体系中能完全分散,能优化水基钻井液性能,具有优良的润滑性能。      

钻井液润滑剂研究进展

随着大位移井、水平井、深井及超深井的钻探力度不断加强,钻井摩阻过大与井下安全的问题越来越突出。在钻进过程中,通过向钻井液中添加润滑剂以降低井下摩阻是预防和解决钻井安全问题的主要技术手段之一。本文介绍了钻井液润滑剂的种类和作用机理,对钻井液润滑剂的发展历程和研究现状进行了综述,并对未来的发展方向提出了建议,希望有助于发展钻井液润滑剂及其应用技术。     

水基钻井液用抗超高温聚合物刷润滑剂的研制

深部复杂地层油气钻探过程中,为了满足钻井液抗高温、抗盐的技术要求,以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯为主要原料,偶氮二异丁腈作为引发剂,制备了一种水基钻井液用聚合物刷润滑剂HLM。通过傅里叶红外光谱、核磁共振、热重分析和凝胶色谱分析对产物进行了表征。然后评价了HLM与钻井液的配伍性以及高温、高盐、高密度条件下的润滑性能,利用多功能材料表面性能测试仪和四球摩擦实验仪进一步分析了润滑性。实验结果表明,HLM的热稳定性较好,重均分子质量为3494;HLM在室温下与基浆配伍性良好,对流变性基本没影响,抗温可达260℃;加量2%时,常温下润滑系数降低率达91.16%, 260℃老化后润滑系数降低率达88.24%;在饱和盐水基浆中润滑系数降低率为75.69%,在高密度基浆中润滑系数降低率大于40%。表面摩擦实验进一步证明了HLM可以大幅度降低金属-金属间的摩擦力,四球摩擦实验证明了HLM可在金属表面形成稳定的润滑膜。由于HLM具有多个吸附位点且吸附能力强,在高温、高盐条件下吸附膜仍具有一定的强度,因此赋予HLM良好的润滑性能。可为深层超深层钻井液体系的构建提供技术借鉴。     

国外高性能水基钻井液介绍

近年来高性能水基钻井液（又称胺基钻井液）在国外应用较广,它被认为是替代油基钻井液且又能安全钻进的一类高性能水基钻井液,并于2006年被列为一种新的钻井液体系分类。高性能水基钻井液的实质是应用了一种新的阳离子胺基聚合物———醚乙二醇聚胺类,该胺盐有更高的抑制能力和防泥包能力,符合环保要求,并具有成膜作用,高性能水基钻井液的应用效果与油基钻井液相当。介绍了新胺盐的抑制效果、防泥包数据、利用崩散性试验仪和硬度测试仪2种新仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数据,以及国外一家钻井液公司使用该体系的实例和在现场测定聚合物浓度的方法。     

钻井液用环保润滑剂研究进展及发展趋势

近年来钻井液用环保润滑剂的研究得到高速发展.综述了国内外钻井液用环保润滑剂的种类、作用机理和最新研究进展,对适用于润滑剂的多种生物毒性评价手段进行了对比,为了保证环保指标的准确度,提出了同时进行多种评价方法,力求EC50和LC50两项数据双达标的建议.分析了未来环保润滑剂的发展趋势,对高效、环保、抗高温润滑剂的研究进行...     

多巴仿生润滑剂在水基钻井液中的应用及机理研究

利用多巴强大的水下黏附性能,合成了一种适用于水基钻井液的多巴仿生润滑剂L_2,3。这种新型润滑剂解决了长期以来酯类润滑剂在水中因黏附性较差无法在钻具表面形成有效润滑膜而导致的润滑性能变差的问题。此外,合成了酚羟基位置不同的润滑剂L_2,5,并通过FT-IR光谱和¹H NMR对其进行表征。通过极压润滑仪、泥饼黏附系数测试仪、四球摩擦仪和扫描电子显微镜(SEM)评估润滑性能和耐磨性。在钠基膨润土基浆(Na-BT)中,L_2,3具有最好的润滑性能,1%加量下摩擦系数(COF)低至0.07,COF降低率达到87.7%,磨痕直径(WSD)为0.587 mm,在210℃以内,均能保持良好的润滑性能且不起泡。相比之下,L_2,5在清水中润滑性较好,摩擦系数为0.1,但在Na-BT中无法抵御黏土颗粒的剪切,润滑膜脱落,摩擦系数为0.57,接近未添加润滑剂的空白Na-BT。通过X射线光电子能谱(XPS)分析了表面润滑膜的成分和厚度,发现酚羟基结构提高了润滑剂在金属表面的黏附能力,进而提高了其润滑和抗磨性...     

环保型水基钻井液润滑剂的研制与评价

以地沟油为原料制备的生物柴油为润滑剂的基础油,以山梨醇酐单油酸酯(SP-80)、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)、聚合型乳化剂聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯(简称ARLACEL-P135)等为稳定剂,通过探讨HLB值(由SP-80、OP-10复配比决定)和ARLACEL-P135加量对乳状液稳定性的影响,制备了一种环境友好的水基钻井液用油包水型润滑剂SWR-2(配方为生物柴油+2.25%SP-80+0.25%OP-10+0.18%ARLACEL-P135+水,油水比6∶4),评价了SWR-2在基浆和钻井液中的润滑性能。研究结果表明:SWR-2具有优良的润滑性,在基浆中添加0.5%即可降低润滑系数80%以上,可抗180℃高温,且具有一定抗盐能力,与水基钻井液配伍性良好。     

超高温水基钻井液技术研究现状及发展方向

随着油气钻井不断向深部发展,钻遇深部超深部地层温度也越来越高,对钻井技术特别是钻井液技术提出了更高要求。在结合超高温钻井实际需求的基础上,分析了水基钻井液在超高温下的技术壁垒、超高温对水基钻井液效能影响作用,综述了超高温水基钻井液的关键处理剂及其所构建的水基钻井液体系的研究现状,并探讨了超高温水基钻井液的未来发展方向。     

水基钻井液有机处理剂智能化研究进展与应用展望

传统水基钻井液存在配制过程繁琐、针对性差、自适应能力弱等不足.智能水基钻井液由于具有更好的针对性、普适性,同时能大幅降低人工干预程度,成为油田化学领域新的研究方向.通过文献分析,介绍了智能水基钻井液有机处理剂,如流型调节剂、降滤失剂、页岩抑制剂、润滑剂和防漏堵漏材料等在水基钻井液中的作用机制和研究进展.针对不同智能钻井...     

废弃水基钻井液的固化处理研究

针对胜利油田庄113-平1油井的废弃水基钻井液进行了室内固化处理,确定了固化剂体系组成及最佳用量：水泥加量40％、粉煤灰加量30％、搬土加量10％、氧化钙加量2％,在此条件下,废弃钻井液的固化处理效果最好。固化物的浸出液检测结果表明,其COD值为110mg／L,达到国家污水排放标准。此固化处理方法成本低廉,操作简单,具有较好的经济与环境效益。     

一种钻井液用高效抗磨润滑剂

长水平井段高摩阻扭矩及深井高温高压环境,对钻井液润滑剂的润滑抗磨能力提出了更高的要求。传统钻井液用润滑剂难以满足上述技术要求。基于“固-液”协同高效润滑技术思路,优选改性植物油MVO-3、改性可膨胀石墨GIC,结合分散剂、乳化剂的优选及制备条件的优化,研制出了一种高效抗磨润滑剂SDL-1。评价结果表明,5%淡水基浆、4%盐水浆中加入0.5% SDL-1时,其润滑系数降低率分别为不小于85%、大于70%。SDL-1与现场钻井液的配伍性良好,抗温达150℃,起泡率低,且荧光级别小于5级。销-盘式摩擦磨损实验结果表明,SDL-1的抗磨耐磨效果优良,润滑持效性较好,可有效缓解或解决复杂井高摩阻扭矩技术难题,具有良好的推广应用价值。      

高效水基链板润滑剂的研制

采用正交试验方法,对非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、杀菌荆及消泡荆进行了考查,评选出了性能优良的原料及优化的润滑剂配方,研制的链板润滑剂润滑性能优良、泡沫适中、抑茵性能良好,并在啤酒包装线上获得了应用,满足使用要求。     

聚合醇类防塌水基钻井液体系的研究及其应用

针对钻井工程技术和环境保护的需要，从油基钻井液的防塌作用机理出发，研制了新型聚合醇类防塌水基钻 液体系。经室内研究和海上油田应用证实，ＰＥＭ具有无荧光，不干扰地质录井，有利于发现油层，抑制和防塌能力接近渥基钻井液水平，ＥＣ５０》３００００ｍｇ／Ｌ，满足环境保护的要求和优良的储层保护特性等优点。     

Biodegradation of Waste Water-based Drilling Fluid From an Offshore Drilling Operation

The biodegradation technology of water-based drilling fluid from the ocean drilling plant was studied. The main pollutant of waste water-based drilling fluid is long-chain alkanes validated by GC-MS. A sequencing batch reactor with domesticated activated sludge had an effective biodegradability on the pollutants mentioned previously. In the first step, 0# diesel oil sold in the market was accommodated to simulate the environment of water-based fluid to make the activated sludge has certain adaptability. In the second step, waste water-based drilling fluid with the concentration increasing gradually was accommodated directly to domesticate the activated sludge deeply. The results show that, chemical oxygen demand removal ratio over 80% is achieved. Biodegradation ratio of the long-chain alkanes is 83–93% by the microorganisms and short-chain alkanes are easier than long-chain alkanes while n-alkanes are easier than isoparaffin.