抗高温弱凝胶提黏切剂WG-1的合成及评价

针对高温深井及特殊工艺井对钻井液的要求,采用反相乳液聚合方法研制了抗高温弱凝胶提黏切剂WG-1,考察了影响产品性能的关键因素,确定了最佳合成条件。由红外光谱图和扫描电子显微镜SEM可以看出,WG-1中含有AMPS、DMAM和NVP等基团,呈球状,粒径为0.1~1.8 μm;浓度为1.0%的弱凝胶提黏切剂分散液经200℃老化16 h后,动塑比为0.47 Pa/mPa·s,满足200℃下的提黏度、切力要求;经170℃连续老化72 h后,表观黏度、动切力保持率较好,分别为60%和37%,能满足170℃下高温稳定性要求;且在淡水、饱和盐水钻井液中均具有较好的提黏度、切力能力和降滤失效果,170℃高温老化后,WG-1加量从0.5%增加到1.0%,淡水钻井液API滤失量由9.6 mL降低至4.8 mL;WG-1加量从1.0%增加到1.5%,饱和盐水钻井液API滤失量由8.8 mL降低至3.2 mL,说明研制的提黏切剂能够封堵微裂缝,改善滤饼质量,降低钻井液滤失量。      

超高温水基钻井液技术在超深井泌深1井的应用

针对超深井钻井中存在的高温稳定性以及流变性、滤失性控制等钻井液技术难题,通过进行分子结构设计、单体优选和制备条件优化,研制出了抗高温抗盐聚合物降滤失剂和降黏剂,对比评价结果表明,研制出的降滤失剂的抗高温、抗盐抗钙和降滤失性能均优于国内外同类产品;研制出的降黏剂在各种钻井液基浆中的高温降黏效果明显优于国外的降黏剂.结合河南油田泌深1井深层钻井,对钻井液高温稳定性和防塌技术的需求,研制出了抗温达245℃的超高温水基钻井液,其具有高温稳定性强、润滑性好以及页岩抑制能力、封堵能力及抗污染能力强等优点.应用结果表明,应用井段起钻无挂卡,下钻能顺利到底,没有发生长段划眼情况;在井底241℃超高温条件下钻井液性能稳定;钻井周期短,钻井液成本较低.     

新型弱凝胶水基钻井液研制及作用机理分析

目前弱凝胶钻井液存在抗温、抗盐和封堵性能差等问题,限制了其推广使用。研制出一种新的弱凝胶成胶剂,其抗温达150℃,抗钙可达4 000 mg/L。以该成胶剂和优选出的降滤失剂IMPERMEX、封堵剂JA为主剂,以CX-215和KCl作抑制剂,形成了一种新型弱凝胶水基钻井液。评价结果表明:该钻井液在接近静止状态下的黏度可达90 000m Pa·s,剪切后黏度快速下降,且静切力表现出无时间依赖性,属于快的弱凝胶体系;具有好的降滤失和稳定井壁能力。环境扫描电镜和蔡司体显微镜分析结果表明,该钻井液微观结构由三维空间网状结构与包裹、镶嵌在网状结构节点上的溶胶颗粒组成,是一种具有独特空间结构的复杂胶体分散体系;该钻井液在微裂缝内能形成具有良好压缩性的致密封堵层,封闭岩石通道,具有良好的井壁稳定作用。     

无固相弱凝胶钻井液配方优化及在塔里木油田的应用

针对无固相弱凝胶钻井液在使用过程中出现的易起泡、抗气侵能力欠佳、滤失量偏大等问题，以表观黏度、起泡率、泡沫半衰期、表面张力、高温高压滤失量、渗透率恢复值等参数为指标，分别评价了现场井浆用水、无机盐加重剂、降滤失剂、增黏剂、弱凝胶结构剂等对钻井液性能的影响。对无固相弱凝胶钻井液配方进行了改进，加入强抑制剂聚乙二醇，使用甲酸钠等有机盐取代氧化钙进行加重。改进配方的高温稳定性提高到150℃，高温高压滤失量降至12mL，0．3r／min超低剪切速率下的黏庋显著增大，并且用天然岩心测得的渗透率恢复值提高了37％。优选出了1种消泡剂——聚硅氟消泡剂，该剂具有很强的抗盐、抗钙能力，抑泡、消泡效果显著。改进的无固相弱凝胶钻井液在TZ826井的应用中取得了明显效果。     

抗高温无黏土相钻井液体系研究与性能评价

为了使钻井液摆脱对黏土的依赖,较好地保护油气储层和提高钻井速度,通过引入磺酸基团和阳离子单体,合成了增黏降滤失剂SSDP;对增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂进行优选和复配,研制出了抗高温无黏土相钻井液,并对其进行了性能评价。结果表明:所研制的钻井液具有较好的抗温性能,耐温能力达160℃;具有较好的抗劣土污染能力,抗劣土污染容量限达到10%以上;润滑能力接近油基钻井液水平;岩心渗透率恢复率大于90%,具有较好的储层保护效果。由性能评价结果可以看出,该钻井液较好地解决了以往无黏土相钻井液在高温下聚合物降解造成的黏度下降问题,保证了钻井施工的安全进行,具有较好的经济效益。      

无黏土高温高密度油基钻井液

针对塔里木盆地山前构造带井深高温以及地层裂缝发育的特点,研发了油基钻井液关键处理剂,其包括主乳化剂HT-MUL、辅乳化剂HT-WET、提切剂ZNTQ-1。乳化剂通过抗高温的亲水亲油官能团,在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220℃,密度达2.50 g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0 m L,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。     

抗高温海水无黏土相钻井液研究

通过室内研究,优选出适用于抗高温海水无黏土相钻井液的增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂等,研制了抗高温海水无黏土相钻井液.其性能评价结果表明:该海水无黏土相钻井液耐温达150℃,同时具有较好的抗膨润土污染能力,润滑性和防塌性较好;体系易于控制,能有效减少井下事故的发生,提高钻进速度;岩心渗透率恢复率大干93％,具有较好的储层保护效果.     

氯化钙-烷基糖苷钻井液室内研究

烷基糖苷(APG)可提高聚合物的抗温抗污染能力,APG的引入可解决CaCl2钻井液流变性和滤失量控制难的问题。对CaCl2-APG水溶液的水活度和人造岩心浸泡稳定性进行研究,证明APG不但不会影响游离钙的存在,而且高浓度APG可促进CaCl2水溶液水活度的降低,确定CaCl2的适宜浓度为20%~40%。在此基础上对增黏剂、封堵降滤失剂和消泡剂优选,构建了体系配方,形成了较为稳定的高浓度CaCl2钻井液。测试了不同密度的钻井液性能,并进行综合评价,表明CaCl2-APG钻井液抗温达130℃,抑制性和润滑性良好。     

高密度无黏土相饱和盐水钻井液研究

为了满足巨厚盐膏层快速钻进和保护储层的需要,通过对增黏剂、降滤失剂、封堵剂以及复合盐水的优选,采用无黏土相配制钻井液,最终得到了高密度无黏土相饱和盐水钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液体系在密度达到2.30g/cm3时,具有良好的热稳定性,抗侵污性能和抑制性能,且高温高压下仍具有较低的滤失量,可以保持良好的流变性,能够满足现场作业的要求。     

抗高温高密度无土相柴油基钻井液室内研究

针对常规高密度油基钻井液不利于提高机械钻速且流变性难以控制的缺点,通过分子结构设计,合成了抗高温乳化剂HT-MUL和提切剂ZNTQ-I,并配制了抗高温高密度无土相柴油基钻井液。通过电稳定性试验和高温老化试验,评价了乳化剂、提切剂的单剂效果,并对研发的无土相油基钻井液进行了抗温性、稳定性、抗污染能力和抑制性试验。试验结果发现:HT-MUL乳化剂具有较高的破乳电压,抗温达220℃;提切剂加量为0.5%时提切效果显著;在150~220℃条件下,2.50 kg/L无土相油基钻井液破乳电压在2 000 V左右,可抗质量分数25%蒸馏水的污染和质量分数15% CaCl2溶液的污染。研究结果表明,抗高温高密度无土相柴油基钻井液的密度可达2.50 kg/L,抗温达220℃,具有良好的稳定性、悬浮性和抗污染能力,能够满足提高钻速和保护油气层的要求。      

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.     

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。     

无黏土低固相新型有机盐钻井液的室内研究

无黏土有机盐盐水钻井液能较好地解决常规无固相钻井液的3大难题（提黏、抗温和密度调节）。研制出一种新型有机盐，并根据复合成膜封堵技术优选出一套无黏土低固相有机盐钻井液配方。新型有机盐OS-100性能优良：溶解度高，其饱和溶液密度在1．505g／cm^3以上；无毒，腐蚀性低；能提高体系中处理剂的抗温能力。优选出的无黏土低固相有机盐钻井液具有良好的流变性、封堵造壁性和抑制性，抗钙可达3．0％～5．0％，钻屑容量限高，可达20％，润滑性能好，可降低钻头研磨效应，提高机械钻速，保护油气层。     

抗高温环保型弱凝胶钻井液

为了满足当前钻井逐渐深层次化、复杂化要求以及保护环境的需要,在分析目前各类环保型钻井液处理剂的基础上,以生物聚合物为主要原料,经过表面活化以及复合等工艺,研制出了抗高温弱凝胶提切剂GEL-ZL,并以此构建了抗高温弱凝胶环保型钻井液.实验结果表明,GEL-ZL的抗温性能可达160℃;能大幅度提高低剪切速率下的黏度,有利于提高钻井液悬浮和动态携砂能力,保持井眼清洁;形成的抗高温环保型钻井液滤失量低,具有良好的抑制性能和储层保护性能,渗透率恢复值达89.8％,是一种无害的钻井液体系.     

热降解无黏土相钻井液实验研究

针对海上钻井常用的弱凝胶无黏土相钻井液存在完钻后需要破胶问题,本文从体系增黏剂出发,通过对7种增黏剂的黏度和3种增黏剂的降解性优选评价出HVIS-9可作为热降解钻井液的增黏剂,其最佳加量为0.9%,在已有弱凝胶无黏土相钻井液处理剂的基础上建立了热降解弱凝胶钻井液体系,通过对该体系热降解性评价,所建钻井液体系在70℃、80℃、90℃三个温度条件下经过20 d的热降解,体系的表观黏度下降分别为48.15%、69.01%和79.25%;塑性黏度下降分别为43.75%、60%和73.33%,动切力下降分别为54.55%、80%和86.96%;所以该体系具有一定的热降解能力,更有利于储层保护。     

超高温水基钻井液的室内研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,研制了一种抗温达240℃的超高温水基钻井液,其主要以新研制出的抗高温增黏护胶剂MG-H来控制流变性能,并选用了合成聚合物类降滤失剂SHTR和高温成膜封堵剂HOSEAL等其他配伍性添加剂.室内实验结果表明,该钻井液抗温性能好,稳定性高,在经过240℃高温老化之后,仍能保持稳定的流变性能和滤失性能,且流变性能变化较小;具有较好的抑制性和抗污染能力;密度和温度适用范围广,适合于各种类型的高温高压井的钻井作业.     

超高温270℃水基钻井液体系研究

松辽盆地即将实施的大陆科探井松科2井井底温度可达260℃以上。采用室内合成的抗高温聚合物降滤失剂HR-1,改性腐植酸HS-1为主处理剂,与优选的沥青类高温封堵剂、高温稳定剂海泡石进行配伍性试验,形成了抗温270℃钻井液体系,并进行性能评价。结果表明,该钻井液具有较好的流变性和较低的滤失量,较强的抗钙土和抑制岩屑粉污染能力。钻井液高温稳定性好,270℃/96 h连续老化后滤失量小于5.0 m L。     

氯化钙无土相钻井液降滤失剂SPH-F的合成与评价

以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)等单体为原料,通过无皂乳液聚合技术,合成了CaCl2无土相钻井液用降滤失剂SPH-F,采用红外光谱和粒径分析仪对SPH-F进行结构表征,并研究了SPH-F对CaCl2无土相钻井液流变及滤失性能的影响。结果表明,降滤失剂SPH-F粒径分布在0.2~1μm之间,在CaCl2含量为25%的无土相钻井液中,SPH-F加量为2%时,高温高压滤失量(120~130℃)可控制在10.0 mL以内;SPH-F加量为3%时还可以同时起到降滤失和改善钻井液触变性的作用。初步探讨了SPH-F的作用机理。     

高性能油基钻井液的研制及在彭页3HF井的应用

彭页3HF井为一口页岩气评价井,水平段长1150m,三开龙马溪组页岩黏土矿物含量高达30.05％,以伊利石和伊/蒙混层为主,且页岩微裂缝发育,对钻井液性能要求高.研制出了能增强油水两相乳化效果的大分子乳化剂和新型提切剂,新型提切剂通过电性作用可增强油水界面膜的强度,减少分散相的团聚几率,能与乳化剂协同增效,进一步提升体系乳化稳定性;结合优选的改性褐煤降滤失剂SMFLA-O和封堵剂SMRPA、SMFibre-O等,形成了一套高性能油基钻井液.该油基钻井液在该井三开钻进期间,塑性黏度为20～28 mPa·s,动切力为10～15 Pa,表现出低黏高切的流变性;破乳电压高,性能稳定;封堵防塌能力强,无剥落、掉块现象,且钻井液消耗量低;井眼清洁、无岩屑床,摩阻、扭矩低,无托压现象,确保了该井顺利完钻,累计进尺1815 m.     

抗高温饱和盐水无黏土相钻井液室内研究

为满足高温盐层快速钻进和保护储层的需要,通过对增黏剂、交联剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂优选,得到抗高温饱和盐水无黏土相钻井液配方:饱和盐水+0.2%Na₂CO₃+1.2%增黏剂SSDP+0.4%增黏剂DDL+0.4%增黏剂PAM+0.3%四硼酸钠+3%降滤失剂SL-Ⅱ+3%超细碳酸钙+1%润滑剂HL-8+2%防塌剂AP-1。室内性能评价表明,该钻井液抗温性较好,耐温达170℃;密度为1.22 g/cm³;抗劣质土污染能力较好,抗污染容量达10%:极压润滑系数为0.0388,与油基钻井液接近,润滑性能较好;钻屑在钻井液中的回收率高达96.84%,黏土在钻井液中的膨胀率远小于清水,防塌抑制性能较好;岩心渗透率恢复率>90%,储层保护效果较好.