可实现废弃水基钻井液再生利用的电化学吸附法

现有的固、液分离技术及设备均难以去除钻井液中粒径小于等于10μm的有害固相及超细微颗粒,钻井现场多采用无害化处理后填埋的方式处置,不仅资源化利用率偏低,还存在着二次污染的风险。为此,提出了采用电化学吸附法对废弃水基钻井液进行再生处理的技术思路:首先通过室内实验,在电吸附电极上施加电压,研究电压、吸附时间、膨润土浓度、极板间距及无机盐浓度对电吸附效果的影响;然后分别考察了4种常用无机盐(NaCl、KCl、CaCl_2、Na_2CO_3)在不同浓度下的电吸附极板对模拟钻井液中固相颗粒的吸附能力;最后在确定最佳电吸附条件的基础上,以国内某油田废弃聚磺钻井液为样品,验证其处理效果。结果表明:(1)电化学吸附法通过吸附去除水基钻井液中的劣质固相,实现了废弃水基钻井液的再生,提高了钻井废弃物的资源化利用率,同时也降低了后期钻井废弃物的处理量及成本;(2)含5%膨润土、2 g/LNaCl的模拟废弃钻井液最佳电吸附条件为吸附电压36 V、吸附时间5 min、极板间距5 cm;(3)上述样品经电化学吸附法处理后,1~10μm粒径劣质固相的去除率超过90%,表明该方法对于去除废弃聚磺钻井液中的劣质固相具有明显的效果。     

电吸附再生废弃水基钻井液作用机理

电吸附对废弃水基钻井液中的微小劣质固相具有选择性去除作用,能有效提高处理后钻井液的性能和回用率,但有关作用机理尚未明确。为此,采用激光粒度仪、环境扫描电子显微镜、比表面与孔隙度分析仪等分析设备对实验材料进行表征,结合废弃钻井液的特性,研究了电吸附法再生处理废弃钻井液时固相颗粒吸附的主要作用力、电吸附对固相颗粒的吸附范围及选择性、极板表面电荷对吸附效果的影响等作用机理。研究结果表明:①固相颗粒吸附主要依靠电场力的作用,极板材料本身的表面特性对于废弃钻井液中固相颗粒的吸附作用影响有限;②极板材料在废弃钻井液中时,其表面天然带负电荷,但不会影响电吸附的处理效果;③电吸附对废弃钻井液中粒度小于10μm的钻屑吸附效果好,而对粒度在0.1μm以下的固相颗粒吸附有限;④预处理后的废弃钻井液和电吸附分离出的固相颗粒的矿物种类和成分相同,电吸附对固相颗粒的类型没有选择性。结论认为,电吸附再生废弃水基钻井液是电吸附与微弱电解反应共同作用的结果,在电极板捕获、粘附、包被悬浮着的固相颗粒的同时,正极发生的微弱电解反应使废弃钻井液中的大分子聚合物部分氧化断链,促使劣质固相含量和黏度均大幅度降低。     

废弃高性能水基钻井液循环利用电吸附处理方法

随着页岩气勘探开发环保要求的提高,钻井过程中逐步推广应用高性能水基钻井液,但仍产生大量的废弃钻井液。为了提高水基钻井液的循环利用率,分析了废弃高性能水基钻井液的总固相含量和微小劣质固相含量,提出了去除废弃高性能水基钻井液中劣质固相的电吸附处理方法,具有不添加化学药剂、选择性去除微小劣质固相和不破坏钻井液中原有有效成分等优点。试验结果表明,废弃高性能水基钻井液经过2次电吸附工艺处理后,能够去除粒径小于10 μm的超细微劣质固相;电吸附结合离心分离预处理方法能够显著提升高性能水基钻井液的再生性能,实现钻井液循环利用。研究结果表明,利用电吸附法处理废弃高性能水基钻井液,是废弃钻井液减量化和资源化处理新模式,具有较好的推广应用前景。      

油包水乳状液稳定性影响因素分析

油基钻井液优良的抑制性能及耐高温性能,使其成为钻复杂井的重要解决手段,特别是在钻高温深井和水敏性地层中优势更明显。影响油基钻井液稳定性的因素有很多,其中乳状液的稳定性是油基钻井液的决定性因素。文章介绍了油水比、配制条件、内外相种类等因素对油包水乳状液稳定性的影响机理,重点分析了乳化剂种类和加量对油包水钻井液的影响规律,通过钻屑污染实验分析了固相颗粒进入油基钻井液体系后由于大量吸附了体系中的表面活性剂,导致了钻井液中有效乳化剂质量浓度降低造成的电稳定性下降。     

快速钻井中泥球形成的影响因素与控制措施

针对常规热滚炉老化罐转动半径小、钻屑碰撞几率小的特点,研制了能有效模拟泥球形成的HFZO-1型翻转加热炉,并利用该装置对快速钻井中泥球形成的影响因素进行了实验研究.研制了一种具有快速吸附作用的表面活性剂,并配合固相含量控制、采用无膨润土相钻井液以及降低钻井液粘度等措施,能够有效防止快速钻井中泥球的形成,东方1-1气田现场应用效果较好.     

准噶尔盆地南缘高性能水基钻井液研究及应用

准噶尔南缘安集海河组地层压力系数高,伊/蒙黏土含量高。钻井过程中普遍存在钻头泥包、井壁垮塌、钻井液的膨润土含量值增长快、性能稳定周期短等技术难题,常规井用的高性能钻井液不能满足该地层安全钻井的需要。开展了南缘山前构造井的强抑制高性能水基钻井液研究,评价了胺基抑制剂SIAT、胺基硅醇HAS和键合剂HBA三者的协同抑制性能和两种微纳米封堵剂的封堵性能。通过正交实验,形成了一套强抑制高性能水基钻井液体系,对体系的抑制性、抗污染能力和抗温性能进行了评价。现场应用表明,强抑制高性能水基钻井液性能稳定,钻井过程中无钻头泥包现象,钻屑代表性好,井壁稳定,电测和下套管作业安全。      

一项成功的水基钻井液设计改善了井眼净化条件并提高了井眼稳定性

在过去的几十年中,许多北海钻井作业使用了水基钻井液.为优化钻屑运移及振动筛上完整的钻屑,需要研制一种具有高的低剪切速率黏度的抑制钻井液.但钻屑质量和井眼稳定性没有直接的联系.目前,在从井筒向外输送钻屑过程中,一种低静切力/黏度的钻井液效果很好.因此,近年来通过降低高分子量聚合物的含量,增加低分子量聚合物的含量来提高井眼净化效果.少部分被圈闭在井筒下岩床里的钻屑被输送到地表.本文通过观察起下钻时间、下套管速度和总的钻井时间来表明低黏/低静切力的钻井液是如何改善钻井液性能的.除了黏度方面的变化外,在NaCl和KCl浓度及混合物方面进行了大范围室内及现场试验.本计划目前用的是中等浓度的KCl,已经改善了井眼稳定性.在特殊地层,通过使用低浓度的KCl及改进油井设计,不稳定井眼发生的频率减少了.本文详细地解释了在钻井过程中钻井液设计是如何优化化学性能和井眼净化性能的.在最近3年中,由于钻井设计的改变及水基泥浆系统的应用,特殊油井钻井性能得到提高,与早期相比,总的钻井时间减少了大约50%.     

四川盆地涪陵地区页岩气高性能水基钻井液研发及效果评价

目前油基钻井液本身存在的环保性能不足、成本过高、工艺复杂等缺点,以及常规的普通水基钻井液体系的页岩井壁稳定性和润滑性不能满足页岩水平井钻井需要的问题。研制并构建了一套由成膜封堵剂、抑制剂和类油基润滑剂3种主剂所组成的高性能水基钻井液体系。该钻井液体系具有良好的页岩井壁稳定性、与油基钻井液相当的封堵、润滑性能、生物毒性低、水基钻屑可以直接排放。这种页岩气高性能水基钻井液体系能够满足涪陵页岩气田钻井中长水平段的应用要求。     

用弱凝胶替代水基钻井液中膨润土的技术

通过研究指出常规水基钻井液面临的矛臂,并对膨润土的性质进行研究,提出利用弱凝胶替代膨润土在钻井液中作用的思路。以弱凝胶为基础配浆材料配制的钻井液,从根本上克服了钻井液既要保持膨润土细分散的胶体状态,又要保持泥页岩地层稳定、抑制钻屑在钻井液中分散所表现出来的矛唇。在使用各种强抑制剂、防塌剂提高井壁稳定的同时,不会破坏钻井液性能。通过研究,得出了弱凝胶和膨润土的流变性和造壁性十分相似,证实了弱凝胶替『弋膨润土的可性行。     

超高温(240℃)水基钻井液体系研究

针对中国目前高温深井钻井的需求，研制出了一种新型抗高温水基钻井液体系，抗温可达240℃。该体系主要由抗高温保护剂、高温降滤失剂、封堵剂、增粘剂等组成。抗高温保护剂GBH可以大幅度提高磺化聚合物的抗高温降滤失性能、高温稳定性能及钻井液体系的整体抗温性能。评价了新型抗高温水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压降滤失性能、流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。实验结果表明，该抗高温水基钻井液体系各种密度配方在240℃温度下均具有良好的高温稳定性，高温高压滤失量低，并具有良好的流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。     

钻井液不落地技术在白鹭湖井工厂的应用

白鹭湖井工厂项目位于风景区,环保要求严格,不允许废钻井液固化填埋,为了保护环境和实现钻井液重复利用,在该项目施工完成的43口井应用钻井液不落地技术。现场施工难点有机械钻速快、随钻处理量大、压滤水重复利用难、设备多且占地面积大、长裸眼段对钻井液性能要求高,所钻遇上部地层造浆严重、下部地层易塌,因此优选了氯化钙强抑制环保钻井液体系。改进后形成了粗颗粒岩屑不加药离心分离固化,细颗粒脱稳压滤处理的钻井液不落地处理技术;另一方面,处理剂由过去的直接加入改成以药液方式加入,压滤时间由原先的60 min减少至20 min,最大处理量达到了9 m3/h;再者,岩屑搅拌罐进压滤机管路在原有的砂泵供料基础上,增加立式液压柱塞供料泵;改进后的岩屑槽设计了辅助冲水管线,解决了岩屑槽内的堆积问题。钻井实践表明,在大型丛式井组井工厂施工中,应用钻井液不落地技术,及配套的环保型钻井液体系,能够满足严格的环保要求及提高钻井液的重复利用率,并且大幅提高机械钻速,降低了钻井成本。      

临兴–神府井区废弃钻井液处理技术

为了解决临兴–神府井区废弃钻井液处理效率低、处理成本高等问题,开展了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术研究.在分析废弃钻井液特性以及处理难点的基础上,研发了无毒、廉价的复合高效固化剂和复合铝盐破胶剂,产生的破胶压滤液经处理后用于配制钻井液;结合减量处理设备,研究形成了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术.现场试验表明,废...     

新型钻井液流型调节剂的研制与应用

针对大位移井水基钻井液体系井眼不稳定、井眼净化不良等问题,研制出一种新型的钻井液流型调节剂Ｍ３１７。通过室内性能评价表明：该流型调节剂加量为１．５％时,对渤海钻屑滚动回收率为５８．７％,高温高压防膨率为８８．５％。般含一定时,随 Ｍ３１７加量增加,钻井液动切力和静切力增加,而表现粘度、ＡＰＩ失水基本不变;般含在３．０％～４．５％,Ｍ３１７加量控制在１．５％～０．５％时,钻井液表观粘度、动切力和静切力均能很好满足大位移井钻井技术要求。Ｍ３１７单剂及钻井液体系ＥＣ５０值均大于３００００ｍｇ／Ｌ,无污染,满足环保要求。该处理剂已在渤海ＱＨＤ３２－６、ＪＺ－９－３等油田现场应用成功。     

基于Pickering乳液的油基钻井液

Pickering乳液通过颗粒在油水界面吸附,形成稳定界面膜防止水滴聚并,能够提高油基钻井液的稳定性。然而,关于Pickering乳液油基钻井液的研究,忽略了油相中水滴和无机亲水颗粒间相互作用,均未考虑配浆时加入的氢氧化钙、加重剂以及地层中进入的劣质固相等无机颗粒对乳液中水滴存在形式的影响。因此,向W/O型Pickering乳液中加入氢氧化钙、重晶石和不同水化程度高岭土颗粒,通过宏观沉降实验和显微镜图像证明水滴与颗粒结合,以结合水形式存在,导致颗粒聚集;通过激光共聚焦显微镜和低温差示扫描量热对结合水进行表征。通过添加分散剂可以促进结合水颗粒的分散,提高钻井液体系的稳定性。基于W/O型Pickering乳液的油基钻井液不是油包水乳液,而是结合水颗粒在油相中适度分散的体系。此外,配制低密度油基钻井液模型体系,并调控体系的流变性能,实现低温恒流变。     

流动式海上水基钻井液EPS处理技术研究及应用

为更好解决海洋油气勘探开发中水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题,对现有技术和工作模式进行了分析。对流动式EPS处理技术适用性进行了阐述,说明了工艺流程设计和使用的技术,在EPS工作船性能优选的基础上,建立了移动式海上水基钻井液废弃物的回收处理装置。通过在垦利油田群的实际应用,有效地解决相邻多个作业点的钻井液废弃物处理问题。该技术和装置在海上的成功应用,为以后水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题在设备的选用和技术推广方面提供了借鉴,对更加经济有效地保护海洋环境具有重大意义。     

The use of grass as an environmentally friendly additive in water-based drilling fluids

Excellent drilling fluid techniques are one of the significant guaranteed measures to insure safety,quality,efficiency,and speediness of drilling operations.Drilling Quids are generally discarded after the completion of drilling operations and become waste,which can have a large negative impact on the environment.Drilling materials and additives together with drill cuttings,oil.and water constitute waste drilling fluids,which ultimately are dumped onto soil,surface water,groundwater,and air.Environmental pollution is found to be a serious threat while drilling complex wells or high-temperature deep wells as these types of wells involve the use of oil-based drilling fluid systems and high-performance water-based drilling(luid systems.The preservation of the environment on a global level is now important as various organizations have set up initiatives to drive the usage of toxic chemicals as drilling fluid additives.This paper presents an approach where grass is introduced as a sustainable drilling fluid additive with no environmental problems.Simple waterbased drilling fluids were formulated using bentonite,powdered grass,and water to analyze the rheological and filtration characteristics of the new drilling fluid.A particle size distribution test was conducted to determine the particle size of the grass sample by the sieve analysis method.Experiments were conducted on grass samples of 300.90.and 35 μm to study the characteristics and behavior of the newly developed drilling fluid at room temperature.The results show that grass samples with varying particle sizes and concentrations may improve the viscosity,gel strength,and tiltration of the bentonite drilling fluid.These observations recommend the use of grass as a theological modifier,filtration control agent,and pH control agent to substitute toxic materials from drilling fluids.     

超临界CO2萃取法处理油基钻屑工艺实验

为了进一步优化油基钻屑无害化处理技术，提高资源可回收性，研究了一种利用超临界CO₂萃取法处理油基钻屑的工艺。在室内建立实验研究装置，对超临界CO₂萃取法处理油基钻屑工艺进行了对比研究。实验成功萃取出钻屑中的基础油，处理后的干钻屑含油率最低可达0.13%，表明该工艺在技术上可行，且萃取出的基础油固相含量低、无异味，满足二次配制钻井液的要求。此外，根据实验结果，分析了压力、温度、时间、钻屑含水率、夹带剂等因素对于萃取效果的影响，推荐了该工艺工业化应用的关键参数:萃取压力为10 MPa，萃取温度为35 ℃，萃取时间为1 h，萃取系统CO₂最低循环压力为4.5～5.7 MPa，冷却制冷温度为1～5 ℃，不使用夹带剂，为该工艺在现场的应用推广提供了技术支持。     

钻井岩屑清洗机设计与开发

在分析钻井岩屑清洗技术的基础上,根据现场要求设计开发了新型钻井岩屑清洗机。压力水流以喷射冲洗方式对岩屑进行淘洗,提高了岩屑清洗的质量和效率;采用超声波微滤膜净化处理装置处理废水,实现了清洗用水的循环利用。