纳米材料钻井液在大港油田的应用

针对纳米材料在钻井液中团聚的问题,通过分子设计,改进纳米材料的表面性能,以改性纳米二氧化硅为核,通过接枝柔性聚合物,合成了一种纳米封堵降滤失剂。通过引入强的吸附基团和疏水基团,聚合物分子的亲疏水、氢键等协同作用形成空间的网架结构,使合成的纳米封堵降滤失剂能够以纳米级尺度分散在钻井液中,其在钻井液中纳米级粒度的含量高达59.3%,其不仅具有优异的降滤失性能,同时具有柔性可变形性,还能够吸附在岩石表面,提高纳米材料对微裂缝和小孔隙的封堵能力。以合成的纳米降滤失剂为核心处理剂,并优选出配套的纳米润滑剂、纳米抑制剂,形成纳米钻井液体系。该体系的抗温达150℃,API滤失量在2.4 mL以下、高温高压滤失量在9.8 mL以下、润滑系数不大于0.04,渗透率恢复值不小于91%、目的层井段岩屑回收率≥ 90.5%。该体系在大港油田枣1510井的应用中表现出良好的润滑性和保护油气层效果。      

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

梳型聚合物降滤失剂的合成及其在深井盐水钻井液中的应用

针对当前抗温抗盐聚合物降滤失剂在高浓度盐、二价盐存在下降滤失性能不够好的问题,以烯丙基聚氧乙烯醚400、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成得到无色透明黏稠的液体梳型聚合物降滤失剂DMP-1,其有效含量为30%。对其进行结构表征表明,大分子单体APEG400与单体AMPS、AM参与了反应,形成了梳型聚合物,且聚合反应进行完全。热重分析表明,该聚合物热分解温度为310℃。与常见抗温抗盐聚合物降滤失剂DSP-2、Driscal D、PAMS601进行的对比评价结果表明,该降滤失剂水溶液180℃高温老化后黏度降低率小于42.0%,抗温达200℃,抗盐达饱和,抗氯化钙达3%,与DSP-2等常见抗温抗盐聚合物降滤失剂相比,其抗饱和盐、抗钙离子的效果更加显著。在涪陵地区泰来201井和永兴1井三开盐膏层段及四开高温井段钻进中的应用表明,在高温、含盐、含Ca2+情况下降滤失效果显著,降低了盐水/钙处理钻井液的API滤失量和高温高压滤失量,保证了安全施工,在深井、饱和盐水/钙盐钻井液中具有良好的应用效果。      

抗高温微交联聚合物降滤失剂的制备与性能评价

为提高聚合物降滤失剂耐温抗盐性和与高密度高固相深井钻井液体系的配伍性,以自制的六烯基单体TDED为交联剂,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基共聚反应,制得微交联共聚物降滤失剂PTAPN。通过红外光谱仪表征了产物结构,研究了PTAPN的抗温耐盐性及与不同密度钻井液的配伍性。结果表明,产物分子结构与设计相符。PTAPN在高温、高矿化度环境中具备良好的降滤失性能。加入2%PTAPN后,淡水与复合盐水基浆240℃老化前后的黏度增加,滤失量大幅降低。PTAPN与不同密度水基钻井液的配伍性良好,可有效控制密度为2.30 g/cm3的加重钻井液在高温环境中的流变性与滤失量。当老化温度为240℃时,加重钻井液的API滤失量与高温高压滤失量分别为2.6 mL和12.6 mL,远小于含常规线性聚合物降滤失剂的钻井液。PTAPN适于作为高温高密度钻井液体系的降滤失剂。     

控制水基钻井液高温高压滤失量的方法及途径

高温高压滤失量是钻井液性能的重要指标之一,该指标对现场井下安全、稳定至关重要。如何有效、合理地降低高温高压滤失量,通过合适的方法和途径把高温高压滤失量降到8 mL以下,值得思考和研究。在调研了近几年报道的低高温高压滤失量钻井液体系相关文献的基础上,提出降低钻井液高温高压滤失量的综合措施,分析了高温降滤失剂和封堵剂的现状,探讨了控制高温高压滤失量的方法和途径,包括研究高温高压降滤失剂和封堵剂的作用机理及其配伍性,达到处理剂种类尽量少且高效,从而降低成本和工作量的目的;合理使用酚醛树脂、褐煤类处理剂、磺化沥青、高温抗盐降滤失剂SPX树脂或含有AMPS单体的聚合物降滤失剂及含有有机、无机成分的较低成本的聚合物降滤失剂,来控制高温高压滤失量。      

抗高温强抑制性钻井液体系的研究与应用

印尼JABUNG油田的Gumai泥页岩地层水敏性极强,因井壁失稳造成的井眼事故频繁发生.通过选用新型抗高温聚合物包被抑制剂GWTEMP、沥青类抗高温降滤失封堵剂GWTEX,并引入油基钻井液用降滤失封堵剂GSL(黑色液态褐煤乳液)等高效处理剂,构建了满足JABUNG油田钻井需要的KCl-GWTEMP强抑制性钻井液体系,其中GWTEMP抗温在205℃以上,抗盐达饱和,分子量较其他聚合物包被剂分子量低,易溶于水.室内实验和现场试验均证明,该钻井液具有良好的流变性、降滤失性、封堵和抑制性能,能保持井壁稳定;极压润滑系数在0.05以下,可很大程度地减少高扭矩和压差卡钻等的发生;试验井井眼规则,电测井径扩大率仅为3.14％.     

聚合醇饱和盐水钻井液体系室内研究

聚合醇饱和盐水钻井液体系是一种适用于易垮塌、缩径,易漏易喷的大段盐膏层钻井和压力系数高的地层钻井的体系.该体系的主处理剂为聚合醇CFH-2、强封堵剂和抗高温抗盐降滤失剂OCl-PT等,采用密度为5.0 g/cm3的高密度铁矿粉或铁矿粉与重晶石的复配物(复配比例为3∶1)加重.聚合醇CFH-2具有可生物降解性,既能提高体系的抑制性、润滑性及储层保护性能,又可满足环保要求;抗高温降滤失剂OCl-PT能有效地降低饱和盐水体系在高密度(2.32 g/cm3)下的高温高压(130 ℃)滤失量(小于8 mL).聚合醇饱和盐水钻井液具有良好的抑制性、润滑性和储层保护效果,可有效抑制粘土矿物的水化分散,防止盐岩层的溶解,解决大段盐膏层、盐岩层易缩径、垮塌的问题;具有较好的失水造壁性、热稳定性以及悬浮稳定性,抗粘土侵和Ca2 污染的能力强.     

钻井液用β-环糊精聚合物微球降滤失剂的制备

针对现有环保型降滤失剂高温下易失效的问题,以β-环糊精为原料,ECH为交联剂,采用反相乳液聚合法合成一种环保型高温降滤失剂β-环糊精聚合物微球。分别采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、粒度分布等测试方法对产物进行结构表征,并对高温降滤失性能进行评价。研究表明,β-环糊精聚合物微球粒径较为均匀,圆球度较好,平均粒径为42.88 μm,热稳定性较β-环糊精显著提高。180、200℃热滚后,有效降低膨润土基浆的滤失量,优于典型的抗高温降滤失剂;200℃热滚后高温高压降滤失效果突出。此外,β-环糊精聚合物微球对钻井液的流变性能影响很小。β-环糊精聚合物微球可以吸附大量水分子形成可变形的弹性微球,降低体系自由水含量,提高泥饼的压缩性。更重要的是,β-环糊精聚合物微球在高温下发生一定程度的降解,生成纳米颗粒,封堵泥饼孔隙,有效降低滤失量。β-环糊精聚合物微球高温降滤失性能优良,作用机理独特,显示出良好的应用前景。      

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。     

240℃超高温饱和盐水钻井液室内研究

针对超深井钻井工艺对钻井液的要求,采用抗高温降滤失剂MP488、抗高温解絮凝剂LP527、抗盐高温高压降滤失剂HTASP,配制了抗温达240℃、密度为2.0 g/cm3的饱和盐水钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液体系经过240℃、16 h高温老化后具有良好的流变性,高温高压滤失量(180℃)小于20 mL,钻井液抗钙、钻屑、黏土污染性能好,页岩一次回收率达97.4%,沉降稳定性好。     

坨-胜-永断裂带高密度深井钻井液技术

坨-胜-永断裂带储油层埋藏深、压力高，断层发育，构造较复杂，在钻井过程中容易发生与高密度钻井液相关的钻井问题。通过分析研究，确定在三开之前采用低密度聚合物铵盐体系，三开之后采用抗高温抗盐的聚合物硅氟防塌降滤失钻井液。提出了在该区块使用高密度钻井液技术的主要施工措施：禁止直接加加重材料．采用混重钻井液的逐步加重方式，同时保证加重材料有充分的水化时间；对直井，润滑剂总含量应为2％～3％．对定向井，润滑剂总含量应为3％～5％；该区块高密度钻井液用水的矿化度不能超标，氯离子含量应小于1000mg／L，钙镁离子含量均应小于200mg／L；处理剂应具备良好的抗高温和抗盐性能；保证四级固控设备的使用率，特别是离心机在每次下钻后调整钻井液时的使用至关重要。现场应用表明，聚合物硅钾基防塌降滤失钻井液具有滤失量低、抑制性强、抗高温、防塌和润滑性能好、携岩能力强等优点。     

抗高温高密度水基钻井液室内研究

针对深井和超深井钻井工艺技术对钻井液的要求,合成了抗高温不增黏降滤失剂CGW-1、抗盐高温高压降滤失剂CGW-2等处理剂.CGW-1抗温达220℃,黏度低,能避免钻井液高温增稠现象;CGW-2具有良好的抗盐性能.以它们为主处理剂形成了密度为2.5 g/cm3的淡水钻井液及密度为2.3 g/cm3的饱和盐水钻井液.实验结果表明,该抗高温高密度钻井液经过220℃、16 h高温老化后具有良好的流变性,高温高压滤失量小于20 mL;密度为2.5 g/cm3的淡水钻井液具有良好的抗岩屑、黏土、钙污染能力、较强的抑制性和良好的沉降稳定性.     

耐温抗盐聚合物微球降滤失剂的制备与性能评价

为揭示聚合物微球在钻井液中的性能特征,制备具有优良耐温抗盐性能的降滤失剂,以聚乙二醇水溶液为分散介质,丙烯酰胺、丙烯酸、多官能团丙烯酸酯为主要单体,聚丙烯酸为分散稳定剂,采用氧化还原引发体系,通过水分散聚合方法合成了微米级亲水性阴离子型交联聚合物微球。采用粒度分析、扫描电镜等方法表征了聚合物微球的粒径大小及形貌,研究了聚合物微球对钻井液性能的影响。结果表明,制备的聚合物微球为平均粒径小于10μm的球状颗粒材料,能有效降低钻井液滤失量,对钻井液流变性的影响较小,耐温性能优良,其起始分解温度为290.3℃。组成为4%膨润土+3%聚合物微球的钻井液经200℃老化16 h后的滤失量可保持在10.5mL。该聚合物微球降滤失剂具有优良的抗盐抗钙性能,组成为4%膨润土+3%聚合物微球的钻井液在加入NaCl或CaCl₂后的表观黏度、塑性黏度以及动切力变化较小,NaCl加量为2%和CaCl₂加量为1%时的滤失量分别为11.0、14.0 mL,显示出优良的抗盐(钙)污染能力。图3表6参10     

PMMA纳米胶乳在钻井液中的性能评价

在油气勘探钻井过程中,如在钻井液中添加纳米胶乳,利用纳米粒子的"球轴承"作用,可以降低摩阻,防止卡钻;同时利用纳米胶粒在一定温度下的可变形特性,可以更好地封堵地层微孔隙,形成致密泥饼,降低钻井液滤失量。利用种子乳液聚合法合成了一种钻井液用纳米胶乳(PMMA),其平均粒径为73nm。透射电镜分析结果表明,PMMA纳米乳胶颗粒大致呈球状,分散均匀。性能评价结果表明,1%PMMA纳米胶乳溶液的页岩回收率为68%,且与KCl复配使用后效果更好;在4%膨润土浆中加入1%PMMA后,黏度略有降低,滤失量降低了约40%,润滑系数降低了80%左右,泥饼黏附系数降低了约40%;加有2%PMMA的聚磺钻井液的砂床封堵滤失量和膜结构密封度滤失量分别为10mL和2mL,在180℃下仍具有良好的沉降稳定性。以上结果表明,PMMA纳米胶乳具有一定的降黏、降滤失性能,较强的封堵能力,良好的抑制性、润滑性能和高温稳定性能。     

一种抗盐耐温降滤失剂的室内研究

通过对聚合物降滤失剂作用机理以及抗盐机理的分析,确定了高效钻井液用降滤失剂的合成方向,在丙烯类聚合物中引入羧钙基、在聚合中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠单体,同时引入可聚合的具有表面活性的大分子基团,研究了聚合物合成的最佳单体配比及反应条件,合成了一种钻井液用抗盐耐温降滤失剂。性能评价结果表明,该降滤失剂用量为0.5%时,饱和盐水的滤失量仅为5.6 mL,降滤失效果较好,耐温性能好,抗温达120℃,同时兼具一定的提黏、泥页岩抑制性,抗盐、抗钙的能力,是一种综合性能较好的聚合物,其工艺容易控制,推广性较强。     

耐温抗盐降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO_2的合成及性能

采用自由基水溶液聚合法,以纳米二氧化硅(nano-SiO2)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等单体为主要原料,合成了四元共聚物降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO2;采用FTIR法表征了该降滤失剂的组成,并评价了它的降滤失性效果、抗盐、抗钙和抑制性等性能,同时考察了该降滤失剂与其他处理剂的配伍性。实验结果表明,该降滤失剂具有良好的耐温抗盐降滤失性能,同时具有良好的抑制性能;与常用处理剂配伍性好,可在水基钻井液体系中显著降低其高温高压滤失量,所形成的饱和盐水钻井液体系在密度2.37 g/cm3下的高温高压滤失量仅为20.0 mL,满足高温下控制钻井液性能的需求。     

抗220 ℃高温水基钻井液技术研究

深井、超深井高密度水基钻井液的热稳定性一直是国内外钻井液行业研究的关键问题之一。为了提高钻井液的抗高温能力,研究了高温对钻井液的影响及相应的技术对策,形成了一套密度为2．00g／cm ^3～2．35g／cm^3抗220℃高温的水基钻井液体系。该体系由四类核心处理剂组成：抗高温复合降滤失剂、抗高温降粘剂、润滑封堵防塌剂及高温稳定剂。评价了水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压流变性能、抑制性能和抗污染性能。实验结果表明,该体系具有良好的热稳定性,钻井液经过220℃高温老化后,高温高压滤失量低,流变性好,并具有良好抑制性能和抗盐、钙及钻屑等污染性能。     

新型高温抗盐降滤失剂RSTF的研究

深井钻井要求钻井液具有抗高温、抗可溶性盐污染的能力。研制了高温抗盐降滤失剂RSTF,该剂是由两种以上的聚合物单体与腐殖酸接枝共聚制成。对RSTF在不同钻井液体系中的HTHP降滤失性能,抗盐、石膏、水泥污染性能及与其它处理剂的配伍性进行了评价。RSTF能显著降低水基钻井液在各种条件下的HTHP滤失量,具有较强的抗盐、钙污染能力,抗温达220℃。     

超高温高密度钻井液体系的研究与应用

针对大多数采用重晶石加重的高密度钻井液在高温下存在的流变性能调控难、高温高压滤失量大、重晶石沉降等技术难题,从抗温、降滤失、控制黏度和切力、提高沉降稳定性能等方面提出了钻井液体系的设计思路,通过研发超高温封堵降滤失剂SMPFL-UP、超高温高密度分散剂SMS-H等核心处理剂,优选抗高温封堵防塌剂SMNA-1、高温稳定剂GWW、高效润滑剂SMJH-1等关键配套处理剂,经过配方优化及评价,研发出了一套超高温高密度钻井液体系（SMUTHD）,抗温达220℃。SMUTHD密度不超过2.40 g/cm3时,经220℃老化后流变性能稳定,高温高压滤失量小于12 mL,极压润滑系数为0.178,在220℃下静置7 d沉降系数（SF）小于0.54,表现出良好流变性能、滤失性能和高温沉降稳定性能。SMUTHD在顺南蓬1井五开进行了成功应用,累计进尺581 m,井底温度为207.4℃,实钻钻井液密度为1.75～1.80 g/cm3,不同施工阶段井浆的SF均小于0.52,施工期间钻井液性能稳定,井下安全,取心顺利。SMUTHD的成功研发及现场应用,有力保障了深部油气层的勘探发现、增储建产和低成本高效开发,提高了我国超高温高密度钻井液技术的自主化水平。      

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<正>主导产品一、降滤失剂类产品钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈复合铵盐NH4-HPAN-2钻井液用降滤失剂磺化腐植酸钾KJAN钻井液用降滤失剂AM/AA/水解聚丙烯腈铵盐共聚物水剂W-NA钻井液用降滤失剂缩聚水解聚丙烯腈铵盐S-NH4-HPAN钻井液用降滤失剂AMPS改性腐植酸HLJ-2钻井液用降滤失剂接枝共聚腐植酸硅HLJ-3钻井液用降滤失剂磺酸盐共聚物HLJ-5二、抑制防塌类产品钻井液用防塌封堵剂聚合腐植酸SN钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青YRL-1钻井液用页岩抑制剂有机盐FT103钻井液用固壁剂改性树脂聚合物HLGB-2钻井液用防塌封堵剂乳化沥青RL-1钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物三、润滑剂类产品钻井液用固体润滑剂塑料小球HZN-1钻井液用固体润滑剂改性石墨RH203钻井液用液体润滑剂改性易降解油脂GFR-1钻井液用液体润滑剂乳化石蜡RS-1