新型聚胺页岩抑制剂性能评价

针对钻井工程中泥页岩井壁易失稳的问题,近年来开发并应用的聚胺强抑制水基钻井液,被认为是最接近油基钻井液性能的新型水基钻井液。其中,聚胺页岩水化抑制剂作为该钻井液的关键处理剂,具有独特的分子结构和优异的抑制性能。通过抑制膨润土造浆试验、三次页岩滚动分散试验、X射线衍射分析黏土层间距和Zeta电位测试等试验,对比评价了聚胺与传统阳离子钻井液抑制剂小阳离子的抑制性。同时,考察了聚胺、小阳离子与膨润土及常用钻井液处理剂的配伍性。结果表明,与小阳离子相比,聚胺更能有效抑制黏土水化膨胀和抑制泥页岩水化分散,并具有长期稳定作用。聚胺与膨润土及各种钻井液处理剂配伍性良好,克服了阳离子钻井液配伍性差的问题。      

新型聚胺盐泥页岩抑制剂的研究及应用

以小分子量聚合醇、金属催化剂、氨水、高温保护剂、改性剂为原料,制得钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂JAI,外观为浅黄色黏性液体。研究表明,JAI处理剂抗黏土污染量达到40%以上,过40目、28目筛的滚动回收率分别为63.8%、51.2%,并使膨润土在清水中的膨胀体积由9.8 mL降至2.75 mL,抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力较好,各项性能与国外同类产品Ultrahib相当。在93 200℃范围内,2%JAI溶液的钻屑回收率和pH值随温度变化较小,平均值分别为63%和9.5。与甲酸盐和KCl盐水体系的配伍性良好。在两口井的现场应用表明,JAI抑制剂可大幅提高体系的抑制性,有效解决大段泥页岩导致的严重垮塌和膨胀缩径,以及严重造浆等复杂问题。     

新型聚胺页岩抑制剂特性及作用机理

通过抑制膨润土造浆、屈曲硬度、耐崩散等新型实验方法,评价了新型聚胺页岩抑制剂SDA的抑制特性。结果表明,SDA的抑制性优于传统抑制剂KCl,并与国外同类产品Ultrahib相当。借助FT-IR、XRD、Zeta电位测试等实验分析手段,深入探讨了聚胺的强抑制作用机理。研究表明,低分子聚胺进入黏土层间后,解离出的铵离子交换出层间水化阳离子,通过静电作用中和黏土晶层表面负电荷,降低黏土层间水化斥力;同时聚胺与黏土层间硅氧烷基形成氢键,进一步强化其在黏土表面的吸附,二者共同作用将相邻黏土片层束缚在一起,抑制黏土水化膨胀;聚胺吸附在黏土晶层表面之后,其分子结构中聚氧丙烯疏水部分覆盖在黏土表面,使黏土亲水性减弱,进一步抑制黏土水化。     

聚胺抑制剂黏度和阳离子度与页岩相对抑制率的关系

采用开环聚合反应制备了聚胺页岩抑制剂,考察了聚胺相对分子质量（运动黏度）和阳离子度,以及其在钻井液中的质量分数对其页岩抑制性能的影响,并采用XRD方法测定了聚胺处理前后黏土的层间距。结果表明,聚胺具有良好的页岩抑制性能,钻井液中聚胺质量分数越大,相对抑制率越高,经其处理后的黏土层间距先减小后趋于恒定;随着聚胺相对分子质量（运动黏度）的增加,相对抑制率先增大后略有下降,黏土层间距不断增大后趋于缓和;随着聚胺阳离子度的增加,相对抑制率先增大后趋于缓和,黏土层间距呈先快速增加后略有下降的趋势。聚胺运动黏度在304～1940mm²/s、阳离子度在0.750～3.603 mmol/g范围时可以基本满足页岩抑制剂的要求。     

钻井液用聚胺页岩抑制剂RZPA的性能与应用

评价了一种钻井液用聚胺页岩抑制剂RZPA的应用性能。结果表明:RZPA的抑制能力明显优于国内同类产品,并且不影响钻井液滤失性。页岩热滚回收率随RZPA用量的增加而增加,最后变化趋于平缓。产品抗温达210℃,pH值使用范围为7~10.5,与Na+、Mg2+和Ca2+氯化盐配合使用有协同增效作用,已在四川德阳的江沙102-1HF气井钻探中得到成功应用。     

新型聚胺水基钻井液研究及应用

研制出一种聚胺抑制剂XJA-1,以XJA-1、优选出的包被抑制剂SDE(相对低分子量阳离子聚丙烯酰胺)和封堵防塌剂(铝基聚合物HA-1)为主剂构建了聚胺水基钻井液.室内实验对3种主剂和钻井液的性能进行了评价,结果表明,XJA-1抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力与国外同类产品Ultrahib接近,且在高温下的作用效果良好;SDE和HA-1能从不同方面抑制泥页岩的水化分散,综合增强钻井液的井壁稳定效果;该钻井液的抑制性和润滑性与油基钻井液接近,并具有较好的流变和滤失性能 该钻井液在TH10410CH2井成功进行了应用,有效解决了泥页岩水化导致的井壁失稳问题,提高了钻井效率,为复杂泥页岩钻井提供了新的技术对策.     

近十年国内外页岩抑制剂研究进展

从胺类抑制剂、纳米复合材料以及其他抑制剂等方面综述了近十年来国内外新型页岩抑制剂的研究现状以及一些抑制剂评价方法,分析了各类抑制剂的抑制机理。总体而言,各类抑制剂主要从化学和物理两个方面对页岩的水化膨胀及分散进行抑制,从而改善页岩稳定性。参49     

聚胺抑制剂和蒙脱土的作用机理

采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外（IR）考察了由开环聚合反应制备的聚胺处理前后粘土层间距、官能团及表面形态的变化,初步确定了聚胺的页岩抑制机理。结果表明,聚胺305 mm2/s＜ν＜1940 mm2/s、2.235 mmol g-1＜CD＜4.426 mmol g-1时,可实现对粘土的有效束缚,可将黏土层间距由1.572nm缩至1.361- 1.413nm范围内;在上述物性参数范围内,粘土层间距与运动粘度关系不大,与阳离子度关系极为密切,阳离子度越大,层间距越大。IR、XRD及SEM表明,聚胺能够运移至地层发生作用,通过静电引力、氢键作用、锚固作用以及疏水作用等实现对粘土的有效束缚,从而起到良好的井壁稳定效果。     

页岩抑制剂的抑制机理及研究进展

从胺类页岩抑制剂、离子液体页岩抑制剂、纳米复合材料以及其他新型页岩抑制剂（生物大分子类、多糖类、聚合醇类等）概述了页岩抑制剂的研究进展,分析了各种抑制剂的作用机理,总结了目前抑制效果评价方法。在此基础上展望了页岩抑制剂未来的发展趋势。      

泥页岩胺类抑制剂PEDAS的研制与性能评价

针对准噶尔盆地西北缘区块地层泥页岩含量高,造成井壁失稳频发的问题,以乙基二羟乙基烯丙基氯化铵(TEAC)为反应单体,通过与N,N—二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N—乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基溶液共聚反应,制得了胺类抑制剂PEDAS。通过对产物进行红外结构表征与热重分析,结果表明其分子结构符合预期设计,且抗温性能较强;抑制实验结果表明,PEDAS对膨润土及目标泥页岩的水化造浆作用均有着良好抑制作用,且抑制效果优于现场常用的胺类抑制剂SIAT与BLC-101;钻井液配伍实验结果表明,PEDAS与水平井及直井钻井液均可实现良好配伍,且钻井液体系可有效抑制目标泥页岩的水化。     

聚胺抑制剂 PF-UHIB与膨润土相互作用机理

为揭示聚胺抑制剂 PF-UHIB与膨润土的作用机理, 通过红外光谱、 XRD、 SEM和 Zeta电位分析, 考察了聚胺 PF-UHIB与夏子街钠膨润土的相互作用, 利用 Material Studio软件对其相互作用进行了分子动力学模拟。结果表明, PF-UHIB离解出有机胺阳离子, 通过静电作用吸附在带负电的黏土层间或者表面, 将层间水分子排挤出来, 分子的疏水基团阻止水分子接触黏土; PF-UHIB与黏土晶面上的硅氧烷基形成有序氢键, 阻止聚胺分子继续进入黏土层间, 有效地抑制黏土水化膨胀; 黏土对 PF-UHIB的吸附存在平衡状态, 吸附平衡时黏土的 Zeta电位约-20 mV, 有效抑制黏土分散。通过扫描电镜照片直观地观测到加入 PF-UHIB后, 黏土颗粒结合更紧密, 分散度明显降低。图 9表 1参 12     

PASP／EDTMP复配阻垢剂对硫酸钙阻垢性能的研究

以马来酸酐和铵盐为原料,合成了聚天冬氨酸（PASP）;以三氯化磷、乙二胺、甲醛为原料,合成了乙二胺四亚甲基膦酸盐（EDTMP）。利用PASP和EDTMP开发了一种具有优良阻垢性能的新型聚天冬氨酸复配阻垢剂PASP／EDTMP。不同条件下,考察了PASP／EDTMP复配阻垢剂对硫酸钙阻垢性能的影响。结果表明,Ca^＋浓度对PASP／EDTMP的阻垢能力影响较大;该阻垢剂可用于高碱性水中,当体系pH值为10时,PASP／EDTMP浓度为6mg／L,阻垢率仍达85％以上;在50℃下,PASP／EDTMP的阻垢率均可达90％以上;并且在一定的PASP／EDTMP复配阻垢剂用量下,其可长期具有对硫酸钙较好的阻垢性能。     

三元复合驱油井结垢分析及防垢剂研制

针对三元复合驱油井结垢严重这一问题 ,分析了三元复合驱油井结垢机理 ,研制了FHE复合防垢剂。通过室内静态挂片试验和动态模拟试验检验了FHE复合防垢剂在不同含量下的防垢率。试验结果表明 :FHE复合防垢剂的最佳用量为 4.0～ 5 .0mg/L ,其防垢率达 92 .64 % ,完全满足油田生产实际需要     

多元聚胺钻井液研究与应用

针对大港油田明化镇强造浆地层,采用端胺基保护的方法开发了一种小分子多元聚胺抑制剂,解决了常规聚胺类处理剂在高膨润土含量下造成的体系破胶问题。依托自主研发的多元聚胺抑制剂形成了一套高膨润土容纳的钻井液体系,体系抗温150℃,10%膨润土干粉污染后体系的流变性良好,生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环境保护指标,解决了大港油田地层强造浆、易垮塌难点。该体系在大港油田港3-52-1井进行了现场应用,全井施工顺利,无事故复杂。与邻井相比,在井深更深、井斜更大、井底位移更长的情况下,机械钻速提高了7%以上。     

多元聚胺钻井液研究与应用

针对大港油田明化镇强造浆地层,采用端胺基保护的方法开发了一种小分子多元聚胺抑制剂,解决了常规聚胺类处理剂在高膨润土含量下造成的体系破胶问题。依托自主研发的多元聚胺抑制剂形成了一套高膨润土容纳的钻井液体系,体系抗温150℃,10%膨润土干粉污染后体系的流变性良好,生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环境保护指标,解决了大港油田地层强造浆、易垮塌难点。该体系在大港油田港3-52-1井进行了现场应用,全井施工顺利,无事故复杂。与邻井相比,在井深更深、井斜更大、井底位移更长的情况下,机械钻速提高了7%以上。      

低荧光强封堵型防塌剂LFT的研究与应用

研制出了可替代磺化沥青的以聚乙烯副产物和有机铝为主要作用物质的低荧光强封堵型防塌剂LFT。介绍了防塌剂LFT的合成和性能评价。结果表明，合成出的防塌剂LFT在其加量不大于2％时对钻井液流变性无影响；加量为0．2％时即可有效抑制黏土的水化膨胀，同时又可在地层温度和压力作用下挤入井壁微裂缝中，与泥饼一起有效封堵地层，LFT在90℃下对人造岩心的封堵率在90％以上。在白33侧井和桥81-2井的现场试验表明，防塌剂LFT的封堵效果好，井径规则、扩大率小，而且无荧光，不影响气测录井。     

管线化学清洗硫化氢抑制剂的研究与应用

在油田集输管线化学清洗中会产生硫化氢有毒气体,对人体造成伤害,污染环境.为此,开发研制了ZY-1硫化氢抑制剂,通过实验室性能评价及现场试验表明ZY-1硫化氢抑制剂在积垢管线化学清洗中,能有效地抑制硫化氢气体的产生与释放,同时不影响清洗质量,保证了施工安全.实验室试验表明,对硫化氢的抑制率可达98%以上.