生物质基液PO-12的合成与性能评价

国内水平井用油基钻井液普遍存在切力低、流变性能差和后续钻屑处理难度大等问题,在性能和环保方面均需要完善。为满足绿色高性能钻井液的发展需求,以天然来源的植物油为原料,采用生物和化学改性的方式,合成了一种性能优异、可生物降解的生物质基液PO-12。性能测试表明,PO-12具有黏温特性优良、稳定性好、抑制性强、抗水解和无荧光的特点,其结构中不含芳香基团,无毒,绿色环保,能够满足水平井和深海钻井需求。以PO-12为连续相,初步形成一种生物质合成基钻井液,性能与油基钻井液相当,为提高水平井用钻井液的绿色环保性能提供了一种新的途径。      

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。     

合成基钻井液体系及最新发展

本文介绍了国外合成基钻井液体系的发展概况及最新进展;阐述了第一代和第二代合成基液的种类和基本性质;叙述了合成基钻井液体系的环境可接受性、钻井特性和经济性等特点;对新一代合成基钻井液体系的优点进行了介绍。     

合成基钻井液的研制及其应用

为满足中国海洋石油的勘探开发需要,开发保留油基钻井液优点而对环境无毒的合成基钻井液已势在必行.研制出了高闪点、环保型合成基基液,并在此基础上优选出了合成基钻井液配方,即:基液(酯:20?Cl2水溶液=70∶30) 2.0%有机土 3.0%主乳化剂 2.0%辅乳化剂 1.0%润湿剂 0.5%碱度调节剂 3.0%降滤失剂 1.0%增粘剂,加重材料采用酸溶性石灰石粉,石灰石粉起到屏蔽、加重双重作用.研究表明,该套合成基钻井液具备优异的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能,生物毒性低,生物可降解性好.合成基钻井液已在渤海湾SZ36-1油田的CF1、C25HF和C26HF等3口水平分支井中成功应用.     

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。     

新型海洋环保聚合醇钻井液室内性能研究

针对海上钻井对钻井液体系的环保要求,以各种钻井液处理剂的生物毒性分析为基础,筛选出了优质的钻井液处理剂.并结合海上钻井对钻井液性能的要求,优选出了新型海洋环保聚合醇钻井液配方,并对其性能进行了评价.评价结果表明,优选出的新型海洋环保聚合醇钻井液具有强抑制防塌性能、良好的润滑性能和储层保护能力,生物毒性低,环保性能好,可满足海上快速、优质钻井的需要,应用前景广阔.     

生物质合成基液LAE-12的合成及性能研究

生物质合成基钻井液被认为是替代油基钻井液且又能安全钻进的一类环保型钻井液。研究出一种生物质合成基钻井液用基液新材料--月桂醚LAE-12,其以月桂醇为原料通过一步法进行合成;对LAE-12的基本理化性质、黏温特性及抗水解性能进行评价,并与柴油、白油和生物柴油进行对比。结果表明,LAE-12的闪点、倾点、沸点、极压润滑系数依次为137℃、-13℃、289℃和0.039,表明LAE-12的安全、润滑性能优于柴油、白油;在0~90℃,LAE-12的黏温曲线变化较柴油、白油平缓,与生物柴油相当;在pH值为12的水溶液中,LAE-12具有强的抗水解性能,而生物柴油的水解率达72%;LAE-12配制的钻井液在油水比为8:2时,破乳电压大于600 V,动塑比在0.30 Pa/mPa·s以上,150℃下连续老化64 h,流变性基本无变化,室内效果与油基钻井液相当。      

长庆油田水基环保成膜钻井液研究与现场试验

长庆油田的地理气候条件独特,要求该油田所用钻井液应具有无毒、易降解和环境可接受性好的特点,为此,以多糖衍生物G312为主剂,通过优选其他添加剂,形成了适合于长庆油田低压、低渗、低孔储层的水基环保成膜钻井液。该钻井液利用多糖衍生物的半透膜作用和有机胺独特的抑制防塌作用,达到了既能保护储层又能保护环境的目的,与传统的烷基葡萄糖甙钻井液相比,具有防塌性能好、主处理剂加量少、抗温抗盐能力强的优点。室内性能评价结果表明:水基环保成膜钻井液无生物毒性,重金属含量等达到了污水排放标准要求;由于具有半透膜效应,该钻井液抑制性较强,岩屑在其中的线性膨胀率与在清水中相比降低了35.6%,岩屑一次回收率达到94.80%、二次回收率达到89.34%;耐温性较好,可耐120℃高温,综合性能优良。水基环保成膜钻井液在长庆油田苏里格地区A井进行了现场试验,钻井过程中没有发生井下故障,井径规则,电测、下套管作业一次到底,且钻井液的环保性能指标达到了污水排放标准。研究结果表明,水基环保成膜钻井液的环保性能和其他性能均能满足长庆油田的要求。      

合成基钻井液体系的室内研究

室内合成了一种封端醇醚。评价这种封端醇醚的理化性能,满足合成基液的要求,以此建立合成基钻井液体系,并评价合成基钻井液体系的各种性能。结果表明,合成基钻井液具有较强的抗钙、抗镁、抗海水污染和抗劣质土固相侵污能力。生物毒性和生物可降解性满足环保要求,可在海洋石油钻井作业中应用。     

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。     

油基钻井液天然岩沥青降滤失剂的环保性能

为了解决环保油基钻井液中低成本降滤失剂环保问题,采用致癌多环芳烃含量和急性生物毒性检测对天然岩沥青降滤失剂进行环保性能评价。结果表明,天然岩沥青降滤失剂中未检出致癌多环芳烃,掺入3%天然岩沥青的白油基钻井液体系污染后的岩屑EC₅₀值为104 751 mg/L,达到环保无毒标准。沥青族组成分析结果表明,天然岩沥青中不含低分子量的饱和分和芳香分,可变形的胶质组分含量为13.83%,其余为刚性的沥青质,所有组成均可参与封堵泥饼空隙,起到降滤失效果。天然岩沥青在油基钻井液体系中150℃高温高压滤失量不大于3.7 mL,200℃高温高压滤失量不大于4.0 mL。天然岩沥青降滤失剂绿色环保、降滤失效果稳定,可用于环保油基钻井液体系。      

油基增黏剂的研制及在榆林气田下古水平井的应用

榆林气田二开φ311.2 mm井眼属于大井眼、长裸眼井段,具有岩性多变、多套地层压力系统共存、水敏性黏土矿物含量高等特点,易出现起钻阻卡、拔活塞等复杂情况,决定使用油基钻井液,但必须解决其黏度控制问题。为此,以油酸为链终止剂,二甲苯为溶剂,以二聚酸和二乙烯三胺为原料,在230℃条件下合成了一种油基钻井液增黏剂,用红外光谱对该产品进行了表征,并对其性能进行了评价。实验结果表明:加入该增黏剂后钻井液在120℃热滚前后的表观黏度、塑性黏度值均比基浆高1倍;且加增黏剂后热滚前后的破乳电压基本保持不变。加有该剂的油基钻井液在靖平10-20、榆39-2H1、榆42-5H3和榆42-5H4井等4口水平井的二开井段进行了试验。通过现场试验发现,应用井段均未发生井壁失稳现象;泥饼光滑致密,有韧性;井径规则,井径扩大率小于5%;润滑性良好,现场滑动无托压现象。所以该体系适合四开下古水平井二开直井段大井眼施工。     

油基钻井液天然岩沥青降滤失剂的环保性能

为了解决环保油基钻井液中低成本降滤失剂环保问题,采用致癌多环芳烃含量和急性生物毒性检测对天然岩沥青降滤失剂进行环保性能评价。结果表明,天然岩沥青降滤失剂中未检出致癌多环芳烃,掺入3%天然岩沥青的白油基钻井液体系污染后的岩屑EC50值为104 751 mg/L,达到环保无毒标准。沥青族组成分析结果表明,天然岩沥青中不含低分子量的饱和分和芳香分,可变形的胶质组分含量为13.83%,其余为刚性的沥青质,所有组成均可参与封堵泥饼空隙,起到降滤失效果。天然岩沥青在油基钻井液体系中150℃高温高压滤失量不大于3.7 mL,200℃高温高压滤失量不大于4.0 mL。天然岩沥青降滤失剂绿色环保、降滤失效果稳定,可用于环保油基钻井液体系。     

油基增黏剂的研制及在榆林气田下古水平井的应用

榆林气田二开φ311.2 mm井眼属于大井眼、长裸眼井段,具有岩性多变、多套地层压力系统共存、水敏性黏土矿物含量高等特点,易出现起钻阻卡、拔活塞等复杂情况,决定使用油基钻井液,但必须解决其黏度控制问题。为此,以油酸为链终止剂,二甲苯为溶剂,以二聚酸和二乙烯三胺为原料,在230℃条件下合成了一种油基钻井液增黏剂,用红外光谱对该产品进行了表征,并对其性能进行了评价。实验结果表明:加入该增黏剂后钻井液在120℃热滚前后的表观黏度、塑性黏度值均比基浆高1倍;且加增黏剂后热滚前后的破乳电压基本保持不变。加有该剂的油基钻井液在靖平10-20、榆39-2H1、榆42-5H3和榆42-5H4井等4口水平井的二开井段进行了试验。通过现场试验发现,应用井段均未发生井壁失稳现象;泥饼光滑致密,有韧性;井径规则,井径扩大率小于5%;润滑性良好,现场滑动无托压现象。所以该体系适合四开下古水平井二开直井段大井眼施工。     

油基钻井液体系在东海气田的试验应用

东海地区油气层系主要分布在花港组和平湖组,存在砂泥岩互层胶结疏松、裂缝性泥岩以及煤层发育等地层特性,井壁稳定和井眼清洁是导致钻井复杂情况的主要原因。研究气田的大位移井最大井深为6 716 m,最大水平位移达4686 m,垂深最大为4 429 m,井底温度最高在150℃以上,井口返出钻井液温度在115℃以上。大井斜、高水垂比和长水平位移,使井眼清洁难度更大;地层温度高,使设备维护难度大。为满足该气田大位移井安全高效作业要求,建立了一套低黏高切的油包水钻井液体系,并加入了2%封堵剂PF-MOLSF、2%成膜封堵剂PF-MOLPF和2%~3%疏水胶体封堵剂PF-MOHCP。在现场应用中,通过调节提切剂PF-HSV-4加量,该油基钻井液表现出了很好的携岩性,井眼净化效果好;在地层稳定性差的井段增加成膜封堵剂的加量,7口井没有发生漏失,井下事故率为零,个别井段遇阻均划眼通过,划眼时间相比探井减少70%以上,其他作业都安全顺利;钻井液在储层段的高温高压滤失量均在3 mL以内,且滤失的几乎全为油相,对储层液损程度小,避免了水敏等伤害。室内评价和现场应用结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和润滑性,井壁稳定和储层保护效果明显,加上钻井液维护及油基岩屑处理等配套措施的完善,使其在东海的应用获得了成功。      

Evaluation Indexes of Environmental Protection and a Novel System for Offshore Drilling Fluid

Oil resources are abundant in the offshore area that is an important channel for the human to obtain oil and gas. With oil exploration and development, the marine ecological environment has been influenced increasingly. Through a large number of laboratory tests, the evaluation indexes of the environmental offshore drilling fluid system were established, which are consisted of heavy metal, petroleum, acute biological toxicity, biodegradability, and so on. Four types of agents for environmental offshore drilling fluid and a novel environmental offshore drilling fluid system were developed on the basis of establishing the evaluation indexes. The basic formulation of the novel drilling fluid system is: 400 mL Seawater + 0.3% Na₂CO₃ + 0.2% NaOH + 4% Bentonite +0.5% HXB-1 + 2% MMF + 1.5% SDR-30 + 1%HXJ + 1% SDE-1 + 2%NFA-25, and the system has been applied successfully to Bohai Bay in Shengli oil field. The results showed that the environmental offshore drilling fluid system had favorable drilling performances, met the requirements of drilling engineering and marine environmental protection, and realized the source control of the environmental contamination from offshore drilling, the environmental performances of which were superior to sulfonated polymer drilling fluid and oil-based drilling fluid.     

油基钻井液新型高效乳化剂的研制与评价

为提高油基钻井液用乳化剂的抗高温能力及稳定性,以双酚F、氯磺酸、乙醇胺等为主要原料,通过醚化反应、磺化反应和酯化反应合成一种新型亲油性乳化剂NGE-1。利用FTIR表征其分子结构,并通过测定油水界面张力和电稳定性,分析了该乳化剂性能及乳状液的稳定性。结果表明,合成的乳化剂结构中含有预先设计的基团,乳化剂NGE-1降低油水界面张力能力明显,乳化稳定性能良好,在200℃高温老化条件下破乳电压可达到580 V,且老化静置24 h后乳化率可达96%。在该乳化剂基础上,通过优选其他处理剂,构建了新型油基钻井液体系并进行性能评价,研制了一套密度达2.4 g/cm3、抗温能力可达200℃、同时可抗15%盐侵的油基钻井液体系。      

环保钻井液技术的研究与应用

实验优选出了5种具有较好环保性能指标的处理剂,通过配方优化和性能评价,得到了能满足钻井工程要求的环保钻井液。实验研究表明,得到的环保钻井液具有较好的抗温能力、抗盐钙污染能力、抑制分散能力,同时体系的生物毒性、生物降解性好,环保性能指标优良,能起到很好的减小钻井液对环境的危害。通过在广安地区6口井的现场应用表明,环保钻井液综合性能优良、维护处理方便,能很好地满足广安地区各种井型钻井要求,值得进一步推广应用。     

超高密度油基钻井液加重剂评价及现场应用

准噶尔盆地南缘区块古近系、白垩系、侏罗系等地层,压力系数高达2.40～2.65 g/cm3,为了保障异常高压地层的安全钻进,急需研发性能优异的超高密度油基钻井液。使用环境扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,分析了普通重晶石、微粉锰矿和微粉重晶石的微观形态和粒度分布。分析了微粉加重剂降低钻井液黏度的原理,实验评价出配制超高密度油基钻井液加重剂最佳复配方案为普通重晶石∶微粉锰矿=7∶3。优化出超高密度油基钻井液的配方,评价其高温沉降稳定性能、抗水污染性能。实验结果显示,配制的超高密度油基钻井液具有好的高温沉降稳定性,静恒温24 h,上下密度差值为0.01～0.02g/cm3,静恒温120 h,上下密度差值为0.10～0.14 g/cm3,上下密度差值小;具有好的抗水污染性能,能抗15%以内的水污染。现场应用表明:密度为2.65 g/cm3的超高密度油基钻井液在钻进过程中,全程钻井液性能表现良好,井下安全正常。      

棕榈油基钻井液降滤失剂的研制

棕榈油不仅具有生物降解性强、成本低、环境友好等优点,还具备了油基钻井液基液的基本功能。但由于棕榈油的组分结构与柴油、白油等存在较大区别,目前市场上的降滤失剂不适用于棕榈油基钻井液,因此需要研制适用于棕榈油的降滤失剂。分别采用干法、湿法和酰氯法对棕榈油基钻井液降滤失剂进行制备及优选,并对优选出的降滤失剂进行性能评价。结果表明,用湿法由有机改性剂SAA-6与腐植酸钠通过离子吸附反应得到的降滤失剂FLA效果最好,在棕榈油中的胶体率达到92%,最佳反应条件为95℃、2 h,腐植酸钠与有机物比为5.5。将5% FLA加入到棕榈油基钻井液中,棕榈油基钻井液的API滤失量降为4 mL以下,动切力在8 Pa左右,表现出了良好的降滤失效果,并且加入FLA的棕榈油基钻井液体系的热稳定性良好,抗高温达150℃,高温高压滤失量低于9 mL。通过实验证明,该体系抑制性、润滑性、抗污染性能、保护油气层性能以及生物毒性等能够基本满足现场钻井的需要,为促进棕榈油在钻井液领域的应用提供了实验基础。