黏弹性表面活性剂CTAB在钻井液中的应用

实验研究了阳离子型黏弹性表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液的流变性、抗温性、降滤失性及配套破胶剂的破胶性能。实验结果表明:将2%CTAB与3%助剂水杨酸钠NaSal混合的基液在剪切速率170s-1、温度25℃、pH=7的情况下混合均匀后能迅速增黏至160 mPa·s;加入少量复合降滤失剂LA(水解聚丙烯腈铵(NH4-HPAN)和磺化酚醛树脂(SMP-Ⅱ)混合而成的复合体系)可显著降低其常温常压滤失量;高效破胶剂Br的破胶性能良好,破胶液的黏度降至1~3 mPa·s。同时室内研究了以阳离子型黏弹性表活性剂CTAB为主剂的钻井液体系——表面活性剂胶束钻井液DIF-a:1.5%CTAB+2.0%NaSal+1.2%复合降黏剂LA+0.5%黄胞胶XC,结果表明:在钻探碳酸盐岩地层时钻井液体系DIF-a产生的流动摩阻小、降滤失性能较好,且钻完井后利于返排,储层渗透率保留率可以达到91.41%,大大降低外部流体对储层造成的损害。     

表面活性剂驱改变了碳酸盐岩储层的润湿性

水驱开采裂缝性、油湿／混合润湿碳酸盐岩储层的效果差。正在研究用稀释表面活性剂方法增加裂缝性碳酸盐岩储层的采油量。本文研究了稀释碱．阴离子表面活性剂溶液与原油在碳酸盐矿物表面的相互作用。进行了润湿性、相态、界面张力和吸附试验。本文证实了，阴离子表面活性剂同样能够将方解石表面的润湿性变成中等润湿／水湿条件，或对于西得克萨斯原油来说，阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂DTAB好。     

致密碳酸盐岩储层损害特征及钻井液保护技术

致密碳酸盐岩储层孔喉细小,渗透性差,非均质性严重,微孔微裂缝较为发育,储层易发生应力敏感性损害和水锁损害.结合英买2油田致密碳酸盐岩油气藏特征,系统分析了低渗碳酸盐岩储层的损害特征.评价结果表明,该油田储层应力敏感损害率达82.9％、水锁损害率为72.53％～91.22％是该储层的主要损害类型.在该区原用聚磺钻井液基础上,通过优选高性能处理剂和可有效降低油/水界面张力的表面活性剂,应用理想充填技术,优化设计出了保护储层低损害钻井液;通过开展配伍性、动态污染等实验对该钻井液的储层保护特性进行了评价.实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性与配伍性,天然岩心和不锈钢缝板岩心污染实验均表明,优化配方的渗透率恢复值均要高于现用配方,其储层保护效果显著.     

保护缝洞性碳酸盐岩储层的钻井液技术

塔里木盆地玉北地区储层损害机理主要表现为碱敏程度中等偏强,储层水锁损害严重.针对以上损害机理,通过加入理想充填暂堵剂、无荧光仿沥青和超低渗透成膜剂,形成了钻井液优化配方,其高温高压滤失量可降至小于12 mL,岩心渗透率恢复值可达85％以上,达到储层保护的要求;建立了暂堵剂粒度分布与储层裂缝宽度上限值之间的匹配关系:当缝宽上限小于150μm可使用超细碳酸钙;当储层缝宽上限值大于150μm之后,应使用超低渗透成膜剂和无荧光仿沥青.玉北5井和玉北9井的现场试验表明,所使用的优化四开钻井液性能优良,井浆的岩心渗透率恢复值达到87％以上,对储层的保护达到预期效果.     

表面活性剂驱改变了碳酸盐岩储层的润湿性

水驱开采裂缝性、油湿／混合润湿碳酸盐岩储层的效果差。正在研究用稀释表面活性剂方法增加裂缝性碳酸盐岩储层的采油量。本文研究了稀释碱．阴离子表面活性剂溶液与原油在碳酸盐矿物表面的相互作用。进行了润湿性、相态、界面张力和吸附试验。本文证实了，阴离子表面活性剂同样能够将方解石表面的润湿性变成中等润湿／水湿条件，或对于西得克萨斯原油来说，阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂DTAB好。     

低渗特低渗油藏钻井液储层保护技术

钻井过程中低渗储层保护难度大于常规储层,而常规储层保护技术难以达到有效保护低渗储层的目的。对成膜剂LCM-8和具有较强润湿反转作用的表面活性剂FCS-8进行性能评价,并将二者相结合,在此基础上提出了保护储层新概念,建立了"协同增效"型保护低渗特低渗储层钻井完井液新技术。室内实验证明,采用该项新技术,岩心渗透率恢复率可达90%以上。现场试验证明,该项新技术可使油井增产达1.5倍以上,储层保护效果显著,具有较广的应用前景。     

盆5井区钻井液、完井液储层保护技术探讨

盆5井区储集层具有储量大、高压低渗、伴生气丰富、夹水敏性泥岩段、富含水敏性粘土矿物等特点。根据储层损害原理，针对盆5井区储层特点，通过室内试验，找到盆5井区储层损害主要原因，并进行了保护技术探讨。拟从固相颗粒和粘土矿物两个角度入手，最大程度减少对盆5井区储层的损害，并适用于现场应用。     

抗高温无固相储层保护钻井液体系

针对渤中19-6油田深层裂缝性储层环境温度高、漏失风险大等难题,利用抗高温流型调节剂、抗高温护胶剂、聚胺抑制剂及甲酸钾加重剂等材料,构建了一套抗高温无固相储层保护钻井液体系。室内评价结果表明,自制的关键处理剂抗高温护胶剂、抗高温流型调节剂的抗温能力均达到200 ℃,且具有自动破胶性能;老化后的滤液与煤油的界面张力为2.61 mN/m,表现出良好的抑制性,油藏条件下渗透率恢复值达90%以上,储层保护效果良好。该体系在渤中19-6油田成功应用8口预探井,其中渤中19-6-7井钻进垂深5 508 m,井底温度达190 ℃。该体系可用于太古界高温深井的勘探开发。     

低渗特低渗储层钻井液保护技术研究与应用

钻井过程中低渗储层保护难度大于常规储层,而常规储层保护技术难以达到有效保护低渗储层的目的。对成膜剂LCM-8和具有较强润湿反转作用的表面活性剂FCS-8进行性能评价,并将二者相结合,在此基础上提出了保护储层新概念,建立了“协同增效”型保护低渗特低渗储层钻井完井液新技术。室内实验证明,采用该项新技术,岩心渗透率恢复率可达90%以上。现场试验证明,该项新技术可使油井增产达1.5倍以上,储层保护效果显著,具有较广的应用前景。     

生物酶破胶对PRF钻开液的油层保护效果研究

通过对水平井无固相钻开液采用生物酶进行完井破胶液化处理,发现单独使用生物酶破胶液并不能很好地改善钻开液的完井油层保护效果,替入隐形酸完井液段塞后.岩心渗透率恢复值仍然难以得到改善.在无固相钻开液中加入固相后.钻开液的岩心渗透率恢复值得到较大的提高.试验发现.在3%的碳酸钙酸溶性暂堵剂存在的情况下,钻开液生物破胶后的渗透率恢复值可以达到80%以上,基本满足油层保护的要求.     

塔中石炭系砂岩储层保护的新型钻井液体系

分析了塔中石炭系砂岩储层特征及其潜在损害因素。根据油溶暂堵技术原理，研制了ＭＳＤＦ－ＪＨＹ钻井液体系及塔中中大钾聚合物钻井液改造体系，并对两套体系的保护储层效果进行了评价试验。结果表明，钻井液中采用与储层物配伍性好的处理剂可大大减轻储层的潜在损害。     

压裂液对储层的损害及其抑制方法

压裂液在压裂过程中起传递压力和携带支撑剂的作用,但也会给储层带来损害,严重时造成油气井减产。研究了压裂液对裂缝损害因素及其抑制方法。压裂使用的破胶剂与聚合物的反应是随机的,不能使聚合物彻底降解,只能形成结构复杂、大小不等的仍有堵塞作用的聚合物碎片,而且反应动力学规律决定了裂缝闭合前聚合物总会有不同程度的降解,影响压裂液的粘弹性和携砂能力。防止方法:使用过氧化物、普通酶、特效酶破胶剂(胶囊化延迟破胶)和低浓度(聚合物浓度≤0.3％)压裂液,可使聚合物彻底降解。滤液损害是通过液相水锁降低基岩中油气的相对渗透率。防止方法:使用表面活性剂降低表面(或界面)张力;用阳离子表面活性剂增加接触角(接近90°);防止裂缝壁及其附近被堵塞,降低末端毛管阻力抑制水锁。根据模拟计算结果,防止基岩堵塞产生的末端毛管效应,对抑制永久性水锁具有重要的作用。     

无固相保护煤层钻井液研究及应用

针对沁水盆地15#煤层水平井钻井过程中煤层坍塌失稳和储层污染的难题,通过研发可降解的稠化剂和低温氧化破胶剂,开发出一套既能稳定井壁又能保护储层的无固相保护煤层钻井液体系。通过钻井液流变性、滤失性、抑制性、储层保护性能和破胶性能等实验对该体系进行了评价。实验结果表明,该体系性能稳定,抑制性强,煤岩回收率大于96%,煤岩相对膨胀率低于0.3%,与地层流体配伍性良好,30 ℃下破胶率达到93%以上,破胶后煤岩渗透率恢复值达到96%以上。该钻井液在七元煤矿4口U型水平井现场应用,现场施工顺利,未发生任何事故复杂,完钻后试井表皮因数最低-2.17,达到了稳定井壁和保护储层的双重目的。     

无盐耐高温黏弹性表面活性剂LQ-FJ压裂液性能

研究了由两性表面活性剂LQ-FJ在不同浓度下形成的清洁压裂液及其性能。结果表明,两性表面活性剂LQ-FJ在水中4 min可均匀溶解、自增稠为黏弹性清洁压裂液;当LQ-FJ浓度达2%时无需反离子盐即可形成耐温达110℃的清洁压裂液。黏温曲线表明,2%LQ-FJ体系具有热增稠和热变稀特性。流变特性研究表明,2%LQ-FJ体系具有温度滞后环和剪切触变性,流动曲线可用共转Jeffreys本构方程表征。破胶实验表明,煤油、阴离子表面活性剂J1均可作为2%LQ-FJ体系的破胶剂,室温下破胶液黏度均小于1.5 m Pa·s。     

低分子胶束充填液体系研究

针对目前常用的高分子聚合物充填液在完井后期存在不能自行破胶的问题,依据低分子量特种表面活性剂的成胶和破胶作用机理,研制了一种无固相、能自动破胶的充填液体系,并对其性能进行了评价。结果表明,低分子胶束充填液具有流变性好、滤失量低、抗温可达150℃、抑制性好和岩心污染渗透率恢复值高等特点,尤其是遇油气可自动破胶,因此在使用过程中无需额外打入破胶剂,并且可有效保护油气层。     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

以不锈钢缝板岩心为评价岩心,以储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害进行了评价,评价实验过程中所用岩心裂缝宽度的相对误差降低到1%以下。应用这种新方法对聚磺钻井液、无固相弱凝胶钻井液以及两种钻井液中加入理想充填暂堵组合剂后进行的储层伤害评价实验结果表明:无固相弱凝胶钻井液的渗透率提高值高于聚磺钻井液,在加入适量优化暂堵组合剂后,两种钻井液的渗透率提高值均明显增大,在不锈钢缝板岩心端面可观察到有致密暂堵层形成。裂缝性储层损害评价新方法即可用于钻井液储层伤害评价和暂堵方案的优选,也可应用于裂缝性储层保护的实验研究。     

粘弹性表面活性剂清洁压裂液破胶剂筛选实验

为解决清洁压裂液在低渗特低渗低产油藏压裂时无法彻底破胶的问题,根据清洁压裂液破胶机理,对清洁压裂液与醇类、表面活性剂类、无机盐、烃类等多种化学试剂的破胶情况进行了室内筛选实验。实验结果表明筛选出的清洁压裂液破胶剂YTS破胶性能较好,40℃时0.2%的加量可使清洁压裂液彻底破胶,破胶液粘度在5 mPa·s以下,并且破胶时间可控,能够满足低渗特低渗油藏清洁压裂液压裂施工的需要。     

抗高温无固相钻井液研究

4000 m埋深碳酸盐岩储层温度高达150 ℃以上,普通无固相钻井液无法满足抗温需要。室内通过对比动塑比及抗温极限优选出增黏剂VP和XC,并通过热重分析及滤失实验优选出降失水剂CMJ、SMP-2等处理剂;通过反复对比实验优选出抗高温的无固相钻井液,配方为（1%~饱和）甲酸钠+3%CMJ+2%RHJ（润滑剂）+0.2%XC+0.3%VP+3%SMP-2。该体系抗温达200 ℃,抗钻屑污染20%,抗盐20%,抗钙5%,极压润滑系数0.098,渗透率恢复值90%。实验结果表明该体系不仅能够满足高温深井钻井要求,还能实现对裂缝性碳酸盐岩储层的良好保护。     

保护储层的无固相压井液

研制出了具有保护储层效果的无固相压井液，其基液配方为0．5％LG－1－1＋0．4％LG－2＋1％小阳离子＋0．1％其它。此外还研究开发出了无机盐增溶剂LG－3，加入LG－3可加宽低成本无机盐的使用范围，很大程度地降低压井液配液成本和单井综合成本。该压井液密度在1．0－2．5g/cm^3之间可调，具有无固相、滤失量低、抑制性强等特点，抗温能力在120℃左右。室内性能评价结果表明，无固相压井液对高渗储层岩心的渗透率损害率平均为4．0％，对低渗储层岩心的渗透率损害率平均为2．9％，说明该体系对储层具有很好的保护效果。     

羧甲基纤维素系列高分子表面活性剂在溶液中胶束行为的研究

本文通过激光光散射、紫外光谱、分光光度计和表面张力研究了羧甲基纤维素与烷基醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯的超声共聚物在溶液中的临界胶束浓度、增溶作用和微乳液等胶束行为。结果表明：高分子表面活性剂虽然出现双临界胶束浓度现象，但在低浓度区仍存在多分子胶束；亲水链最长的大单体Ｒ１２ＥＯ２０Ａ及其共聚物对甲苯的增溶性最强，甲苯增溶在胶束的疏水内核中；共聚物水溶液与甲苯、异丙醇形成的微乳液与低分子乳化剂不同，表现出高分子表面活性剂的分子尺寸大和结构复杂的特征。