BIO–OIL环保基液的研制与现场试验

为满足深水钻井环保要求,开发了一种用于合成基钻井液的环保基液BIO–OIL,对比了BIO–OIL基液与常用基液的基本物理化学性能、黏温特性、碳原子数分布、生物毒性和乳液微观流变性,用BIO–OIL基液配制了深水合成基钻井液及高温高压合成基钻井液,并评价了其性能。结果显示,BIO–OIL基液的基本性能满足现场需求,生物毒性符合一级海域排放要求,乳液流体类型与3#白油乳液流体类型相同,具有三维网状结构,可配制满足现场需求的深水合成基钻井液和高温高压合成基钻井液。用BIO–OIL基液配制的合成基钻井液在南海西部某区块3口井进行了现场试验,结果表明,该钻井液流变性能稳定,携岩性能强,井眼清洁效果好。研究表明,BIO–OIL基液是一种可用于合成基钻井液的环保基液,用其配制的合成基钻井液的性能满足深水钻井需求。      

乙酸钠为内相的合成基钻井液体系研究

为了满足南海海域钻井及环保要求,提高油基钻井液的环保性能,研制了一种以乙酸钠(CH_3COONa)为内相的合成基钻井液。通过活度,乳化效率,微观观察,微观流变,高温流变等测试手段,将CH_3COONa合成基钻井液与CaCl_2合成基钻井液体系进行了对比。结果表明,CH_3COONa合成基钻井液的乳液液滴尺寸均匀,钻井液体系具有三维网状结构,流体类型复合Herschel-Bulkley模型。与CaCl_2合成基钻井液相比,CH_3COONa合成基钻井液结构更强,具有较稳定的高温流变性。体系综合性能评价表明,随着温度压力变化,该体系密度变化不大,可具有较好的ECD控制范围,并有较好的抗劣质土、海水污染能力,较宽的油水比适用范围,良好的储层保护性能,可满足复杂地层井、超深井安全高效作业要求。     

醚基钻井液的室内研究

介绍了合成基钻井液的发展现状,室内研究了醚基基液的特性,探索了醚基钻井液的基本配方,并评价了醚基钻井液的各种性能。结果表明,研制的醚基基液的物化性能都能满足合成基钻井液的需要,与国外产品相当。该醚基钻井液的抗海水污染、抗劣质土固相侵污、抗钙、抗镁能力都较强,且各项指标均达到环保要求,钻屑可直接排入海中。     

NH-SO1合成基钻井液基础油及体系性能研究

文章开发了合成基钻井液基础油NH-SO1,评价了NH-SO1的芳烃含量、闪点、倾点、黏温性能、生物毒性,并和GTL Saraline 185V气制油、0#柴油和5#白油做了性能对比,评价结果显示,NH-SO1的芳烃含量为0.2%,闭口闪点为77℃,倾点为-21℃,低温流动性能良好,生物毒性级别为无毒,整体性能达到了GTL Saraline 185V气制油的性能。分别以NH-SO1和GTL Saraline 185V为基础油配制合成基钻井液体系,评价了基础油在钻井液体系中的性能,评价结果显示,NH-SO1完成可以替代GTL Saraline 185V配制合成基钻井液体系。文章最后以NH-SO1为基础油,配制了NH-SO合成基钻井液体系,体系耐温性能达150℃,破乳电压热滚前1 073 V,热滚后为904 V,高温高压滤失量为1.6 m L,体系生物毒性基本为无,是环保型高性能合成基钻井液体系。     

含醇醚水基钻井液体系的研究与应用

针对传统水基钻井液的特点,引入满足环保要求的醇醚化合物替代油类润滑剂,并以此建立含醇醚水基钻井液体系。经室内研究和现场应用表明：该体系具有优良的润滑性,良好的井眼清洁能力,井壁稳定和抑制能力接近油基钻井液水平,无荧光不干扰地质录井,储层保护效果好。生物毒性检测结果表明,该体系具有环境可接受性。现场应用近３０口井并取得成功。     

金县1—1油田储层段钻井液体系研究

针对金县1—1油田储层段地质特点，介绍了钻井液体系应具备的性能。根据钻井液体系应具备的性能，选择聚合醇钻井液体系（PEM）为基液，对其进行改性处理，考察了降滤失剂PAC—LV、生物聚合物XC及降失水剂SMP用量对钻井液体系性能的影响，确定了最佳钻井液体系配方，即改性PEM钻井液体系。对改性PEM钻井液体系进行抗温、抗盐污染及抑制性评价，结果表明，该钻井液体系具有良好的抗温、抗污染能力以及优良的润滑性及抑制性，满足了金县1—1油田储层段的钻井要求。     

深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系的研制

为了解决深水钻井中的压力控制问题,研制了一套深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系。该钻井液体系是以新研制的低粘度深水用煤制油作为基液,对传统的合成基钻井液关键处理剂进行了重新设计及优选组合,从而构建了深水用合成基钻井液体系。性能评价实验结果表明,所研制的深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系具有良好的流变性和乳化稳定性,动切力和6值受温度及压力影响小,可以满足深水钻井作业的要求。     

环保型全油基生物油钻井液的室内研究

为适应非常规页岩气开发的需要,解决传统油基钻井液毒性大、悬浮稳定性差、成本高的问题,选用低毒环保且可再生的生物柴油作为基础油,研制出一种环保型全油基生物油钻完井液体系。给出了体系配方并对该体系的主要性能进行了室内评价。室内实验结果表明,环保型全油基生物油钻井液体系不含水,具有电稳定性好、塑性黏度低、滤失量小等特点,且具有抗温、抗钻屑、抗盐水污染性以及抑制性强的优点,对储层保护效果也较好,满足非常规页岩气开发安全钻井和环境保护的要求。     

一种环保油基钻井液体系

针对目前油基钻井液存在因所含矿物油和处理剂的生物毒性大,而被限制或禁止排放的问题,制备出生物毒性低的油基钻井液基油,合成高效低毒的一体化乳化剂和新型高凝胶改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了一套环保型油基钻井液体系。该钻井液体系的生物毒性LC₅₀达到15 000 mg/L以上,生物可降解性好;体系的流变性良好,破乳电压达到800 V以上,高温高压滤失量小于6 mL;钻井液体系能抗5%石膏、5%钻屑和15%盐水污染;该油基钻井液应用性良好,油水比可在60/40～90/10的范围内调节,密度可在1.25～2.0 g/cm3范围内调节,抗温可达220 ℃,高温稳定性良好。研究结果表明,环保型油基钻井液具有低毒环保、可降解等优势,抗污染、抗高温、稳定性强、可调节范围广,完全可满足较复杂地层和环境保护要求高区块对钻井液的要求。      

酯基钻井液性能研究

介绍了酯基基液的基本特性，探索了酯基钻井液的基本配方并对其性能进行了评价，评价结果表明，由酯基基液配制的合成基钻井液流变性好，抗海水及钙镁侵污能力强，各项指标符合环保要求，钻屑可直接排海，是一种优良的钻井液体系。     

合成基钻井液发展综述

合成基钻井液是作为油基钻井液的替代体系在90年代初发展起来的,分为酯基、醚基、聚α-烯烃基等钻井液。经过大约5年的应用,现已发展并形成第二代合成基钻井液,主要以线型α-烯烃,内烯烃和线型石蜡基钻井液为代表。对比介绍了各种合成基液的物理化学性能以及合成基钻井液的组成、性能与应用情况,对比了第一代与第二代合成基钻井液的优缺点。     

井壁失稳机理和几种新型防塌泥浆的防塌机理--文献综述

本文综述了几年来国内外有关井壁失稳机理和一些新防塌泥浆作用机理研究的文献,由此归纳出防塌泥浆作用机理的一些共同规律,为泥浆防塌处理剂新的作用机理的研究和建立提供具有启发性的思路。     

稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素

以多种稀硅酸盐水溶液和泥浆进行了页岩分散试验和页岩稳定指数试验.结果表明：防塌钻井液所用的硅酸盐模数以2.8～3.2为好,加量在2%～5%较好;当用于含KCl的泥浆中时,硅酸盐的钠、钾比例对防塌性能的影响不显着;适量的无机盐可与硅酸盐产生协同作用提高防塌性能,但钙离子过量会破坏泥浆性能.有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能,而对防塌性能基本上无直接影响.地层特性是影响稀硅酸盐钻井液防塌效果的最复杂因素.     

硅酸盐钻井液中SiO2消耗特性评价

如何合理控制硅酸盐的用量是影响硅酸盐钻井液体系使用的一个重要问题。在现场一般可以通过测定滤液中的SiO2含量来确定所需硅酸盐的维护量,但体系中的SiO2含量往往受到众多因素的影响,以致于造成现场判断硅酸盐含量时会出现较大误差,进而影响现场维护作业。从实际使用角度出发,就钻井液中可能对SiO2含量造成影响的各种因素进行了实验评价。结果认为,组成钻井液的各种材料对SiO2均具有一定的消耗能力,其中以沥青类物质的消耗作用最明显,其次是氧化物类加重材料和蒙脱土,但整个体系对SiO2的消耗量并不是每种材料单独存在情况下消耗量的简单叠加;高价金属盐对钻井液体系中的SiO2具有清除作用。此外由于钻井液在使用过程中的客观条件和自身的组分也在不断变化,因此SiO2的消耗方式和消耗数量的变化也很大,最终的消耗量要在实际测定结果的基础上,结合维护过程中的处理剂使用情况进行合理确定。     

国外高性能水基钻井液技术发展现状

介绍了贝克休斯公司开发的高性能水基钻井液的基本组成、优良性能以及在世界部分油田的现场应用情况。该钻井液具有油基钻井液的各种性能,可有效稳定页岩、提高岩屑整体性和机械钻速、减小扭矩和阻力,且有利于环保,已被广泛应用于各种钻井。从应用效果看,无论是PDC钻头还是牙轮钻头,机械钻速都达到了27.4m/h,实现了较低的稀释率和较高的固相清除率,其摩擦系数与油基钻井液相同,最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象。与油基钻井液相比,可大幅度节省钻井期间的完井时间,解决了高性能钻井与环保要求的协调问题。     

Rheological properties of biopolymers drilling fluids

Drilling muds are complex fluids, generally used to clean the well, maintain hole integrity, transport the rock cuttings, lubricate the drill bit and control formation pressures. Two basic types of drilling fluids are used, water based muds (WBM) and oil based muds (OBM). OBM are very effective but polluting, and environmental regulations continue to restrict the use of oil based muds in many areas of the world. In order to reduce the mud toxicity, we developed water based mud systems using two biopolymers, which are xanthan gum and scleroglucan, generally proposed for high permeability reservoirs or for complex geometries such as horizontal wells. In this study, we evaluated the rheological behaviour of different samples and we determined the effect of components such as clay, calcium carbonate and potassium chloride. This formulations exhibit non-Newtonian rheological behaviour which can be described well by the tree parameter in Herschel–Bulkley rheological model.     

2005年国外钻井液新技术

介绍了2005年钻井液技术在新型钻井液、保护油气层技术、防漏堵漏、井壁稳定等方面的新进展。新型钻井液方面介绍了高效水基钻井液、可防止重晶石沉降的INNOVERT钻井液体系、超临界二氧化碳钻井液、甲酸铯盐水高温高压井钻井液和完井液、乳化隔离液等。在保护油气层新技术方面介绍了新一代打开油层钻井液、油基钻井液滤液对气层影响的研究等。在防漏堵漏新技术方面介绍了含有膨胀聚合物颗粒和胶体颗粒的微复合有机／无机胶堵漏剂、可变形的密封剂（MAX_sHIELDTM）、一种新的漏失机理——注水冷却会诱发地层在钻井时发生漏失、交联水泥堵漏剂等。在井壁稳定技术方面介绍了利用分子模型对聚合物稳定页岩的机理进行了解，一种有效的高温高压降滤失剂——新型共聚物Hostadrill4706，预测油基和合成基钻井液密度的模型，降当量循环密度工具等。对振动筛筛网新的API标准等其它钻井液新技术也进行了介绍。     

聚合物钻井液降粘剂PT-1的研究

以水作溶剂、过氧化物为引发剂,用顺丁烯二酸酐和乙烯基类、丙烯酸类单体合成了聚合物钻井液降粘剂 PT-1。采用红外光谱、差热和热失重分析方法测定了聚合物的结构和性能。室内试验结果表明,PT-1具有降粘效果好、热稳定性好和抗盐钙污染能力强等优点,性能优于 SMT 和 XY-27。     

定向井固井注水泥顶替效率研究

本文依据非牛顿流体力学和两相管流力学理论,研究了定向井固井注水泥顶替效率问题。理论分析和实验结果是:对于定向井偏心环空注水泥情况,套管不居中是影响顶替效率的一个重要因素,但它不是唯一的、起决定性作用的因素。有时套管居中解决得很好,可是顶替效率和固井质量不见得高。所以,提高定向井偏心环空注水泥顶替效率的问题最终可归结为泥浆、水泥浆流变学问题。影响偏心环空注水泥顶替效率的关键因素是泥浆、水泥浆的动塑比和顶替流动压力梯度。通过优选泥浆、水泥浆性能参数和顶替流动的水力参数可以抵消套管偏心对顶替效率的影响,优选参数的数学模式可用本文的式(5)。此外,定向井固井时很难实现套管居中。固井施工中,与其扶正套管,不如再适当拉大套管扶正器安放间距,让扶正器之间的套管段呈斜置或弯曲状态,使偏心环空间隙具有三维不均匀性,从而使井中泥浆、水泥浆呈二、三维流动状态。泥浆、水泥浆的这种流动状态可以减小或消除偏心环空中的滞流区,有利于提高顶替效率。     

油基钻井液提切剂研究现状与发展趋势

油基钻井液流变性好坏是制约钻井过程中井下安全、影响钻进速度的关键因素。针对油基钻井液切力偏低导致携岩和悬浮能力弱的技术难题,介绍了提切剂研发中存在塑性黏度不可控、普适性低以及耐温性差的难点,系统综述了有机土类、脂肪酸酰胺类、油溶性聚合物类及纳米复合材料类等油基钻井液提切材料的研究现状,并详细阐明了油基提切剂通过氢键、配位键以及分子缔合作用提切的作用机理。同时,针对提切剂研发所存在的不足,提出了油基钻井液提切剂应从星型或树枝状聚合物、长链季铵盐改性有机土、纳米材料等方面开展研发的发展趋势。