油基钻井液劣质固相絮凝剂双十六烷基二甲基氯化铵

劣质固相对油基钻井液的性能影响大,且由于其粒径小难以被固控设备清除。絮凝剂能通过絮凝作用增大劣质固相粒径,但几乎都用于水基钻井液而少有用于油基钻井液。以高岭土作为油基钻井液劣质固相,通过静置观察、浊度分析、显微镜观察等方法,研究了双十六烷基二甲基氯化铵（DCDAC）对高岭土的絮凝作用。结果表明,DCDAC能加快高岭土的沉降速度,当加量为5%时,高岭土在48 h后基本沉淀完毕;静置5 h后,高岭土悬浮液的浊度降低率接近80%;通过光学显微镜观察发现,当DCDAC加量不小于4%时,高岭土出现明显的团聚行为;通过体系实验发现,离心后油基钻井液的密度及固相含量与DCDAC加量成反比,固相清除率与DCDAC的加量成正比,塑性黏度与动切力随着DCDAC的增加呈现出先降低后增大的趋势,说明DCDAC对油基钻井液中的高岭土有良好的絮凝作用,可用于清除油基钻井液中的劣质固相。      

一种环保型钻井液絮凝剂的研制与评价

固相含量对钻井液的性能影响很大,往往需要使用化学絮凝方法并结合固控设备来维持适宜的固相含量。为有效去除钻井液中的固相颗粒,研制出了一种高效环保的钻井液絮凝剂——阳离子明胶。并对其絮凝效果和作用机理进行了分析评价。评价过程及结果如下:①通过核磁氢谱和电位测量对合成的产物进行了化学表征;②通过浊度实验、粒度分析、电位测量等方法评价了该絮凝剂的絮凝效果,并对其絮凝机理进行了分析。结果表明:阳离子明胶对高岭土絮凝效果显著,在20 mg/L时可使高岭土分散液的剩余浊度百分率下降至4.0%,可有效包裹、桥联黏土颗粒,使高岭土粒径显著增大。同时,该絮凝剂也可使钻井液中固相颗粒显著增大,结合固控设备可使钻井液固相含量由22.5%降至12.6%,其絮凝效果优于常用的水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。      

一种亚微米固相絮凝剂的合成及性能评价

钻井过程中钻井液中亚微米无用固相的含量会越来越高,对钻井液的性能影响很大,因此有必要研发有针对性的絮凝剂以清除钻井液中的亚微米固相。通过室内研究,合成了一种基于壳聚糖的亚微米固相絮凝剂GCS。通过正交实验对合成条件进行了优化,得到最佳壳聚糖浓度为3%,壳聚糖与交联剂质量比为1︰0.28,pH值为7。通过粒度分析、沉降实验,对GCS的絮凝效果进行了评价,并采用红外光谱、Zeta电位、扫描电镜等方法分析了其絮凝机理。实验结果表明,GCS絮凝效果显著,对亚微米高岭土的絮凝率在95%以上,与聚丙烯酰胺类絮凝剂相比,不增黏,絮体粒径集中且易分离;在碱性条件下,GCS具有更好的絮凝效果,随着pH值和GCS加量增大,絮凝效果增强,絮体更加稳固;GCS可通过-OH、-NH以及-C—N、-NH₂等官能团与高岭土颗粒发生强吸附作用,并与颗粒表面发生电中和作用,使高岭土颗粒电位升高、聚结沉降,达到高效絮凝作用。      

低渗储层PRD钻井液微细固相的絮凝性能优化

以东方某低渗透气田储层为例,分别测试了重晶石粉、超细碳酸钙、膨润土粉、泥岩钻屑(储层段)在液相里的粒径分布情况,评价了他们对储层的损害程度,发现造浆膨润土和水化后泥岩,由于大部分颗粒在微米和亚微米级,对岩心渗流通道造成了堵塞。因此优选出了絮凝剂PL-1,其在加量为0.1%时对微细固相具有好的絮凝能力,并能明显增强钻井液的储层保护能力,被优化后的PRD钻井液污染的岩心,渗透率恢复值由优化前的66.9%提高到79.7%,而且钻井液的滤失造壁性也得到了改善。     

膨润土的Zeta电位及其电性转变

测定了几种不同黏土、钻屑的ζ电位,得到的结果表明钻井液用商品土的负ζ电位远大于岩屑的负ζ电位。但对其以不同的方法进行化学改性处理后,其表面电性会发生变化,可以达到"零电位"或正电位状态,如低价无机离子和非离子聚合物可使钠基膨润土的负电性降低,但不能使ζ电位由负值转变为正值;有机阳离子聚合物在加量很少的情况下,就可使膨润土由带负电转变为带正电;高价的无机Al~(3+)离子对膨润土具有特性吸附效果;MMH正电胶与膨润土颗粒以复合体的形式使膨润土电性发生转变;非离子高分子量聚合物通过与其极性水分子吸附在一起形成的电偶极子,使聚合物分子能够穿过双电层的外层,中和黏土颗粒表面的负电荷。     

可实现废弃水基钻井液再生利用的电化学吸附法

现有的固、液分离技术及设备均难以去除钻井液中粒径小于等于10μm的有害固相及超细微颗粒,钻井现场多采用无害化处理后填埋的方式处置,不仅资源化利用率偏低,还存在着二次污染的风险。为此,提出了采用电化学吸附法对废弃水基钻井液进行再生处理的技术思路:首先通过室内实验,在电吸附电极上施加电压,研究电压、吸附时间、膨润土浓度、极板间距及无机盐浓度对电吸附效果的影响;然后分别考察了4种常用无机盐(NaCl、KCl、CaCl_2、Na_2CO_3)在不同浓度下的电吸附极板对模拟钻井液中固相颗粒的吸附能力;最后在确定最佳电吸附条件的基础上,以国内某油田废弃聚磺钻井液为样品,验证其处理效果。结果表明:(1)电化学吸附法通过吸附去除水基钻井液中的劣质固相,实现了废弃水基钻井液的再生,提高了钻井废弃物的资源化利用率,同时也降低了后期钻井废弃物的处理量及成本;(2)含5%膨润土、2 g/LNaCl的模拟废弃钻井液最佳电吸附条件为吸附电压36 V、吸附时间5 min、极板间距5 cm;(3)上述样品经电化学吸附法处理后,1~10μm粒径劣质固相的去除率超过90%,表明该方法对于去除废弃聚磺钻井液中的劣质固相具有明显的效果。     

海上油田废弃钻井液固液分离技术研究

为保护海洋生态环境,必须对海上油田废弃钻井液进行处理。以我国海上油田使用较广泛的有机正电胶钻井液为例,研究了废弃钻井液的固液分离技术。室内就酸化对破胶影响、无机混凝剂种类和加量、有机絮凝剂加量、pH值对絮凝效果影响以及适宜沉降时间等进行了研究。结果表明,对废弃钻井液进行酸化处理有利于固液分离和降低化学需氧量COD;优选出聚合硫酸铁PFS为无机混凝剂,适宜加量为3000mg/L;阳离子聚丙烯酰胺加量为10mg/L;pH值在6～8时有利于脱稳和絮凝;沉降时间不低于30min。现场试验结果表明,废弃钻井液固液分离后固相可以达到农用污泥排放标准。     

高密度钻井液粒度分布特征研究

利用激光粒度分析仪测定了塔里木油田迪那区块高密度钻井液及其在膨润土和加重剂的不同加量下的粒度分布特征.分析结果表明,随膨润土含量增加,钻井液体系中大颗粒含量增多,小颗粒含量减少;高分子聚合物对细粒黏土有比较明显的聚合作用;钻井液对加重剂有包被作用,活化重晶石亲水性强于铁矿粉;钻井液粒度分布主要与粘附有黏土的活性重晶石固相颗粒粒度分布有关.     

二元驱采出水乳化稳定性的影响因素研究

通过模拟新疆油田二元驱采出水各组分组成,考察固体颗粒、聚合物(HPAM)和表面活性剂种类及浓度对油水分离性能和乳化稳定性的影响。结果表明,表面活性剂对二元驱油田模拟采出水稳定性的影响最大,固体颗粒和聚合物的影响较小。相对于高岭土和蛭石颗粒,蒙脱土颗粒对采出水乳化稳定性的影响最为明显。在加量200mg/L时对应最大的含油量和浊度值,分别为807mg/L和1984NTU;当高于200mg/L时对应的含油量和浊度降低,并且对应较高的zeta电位。增大HPAM(M=10×10~6)的浓度,采出水体相黏度升高,超高分子量聚合物具有极强的絮凝性能,在浓度较高时裹挟大量油滴发生絮凝沉降,降低了采出水的乳化稳定性。表面活性剂通过界面顶替和电性作用,直接改变油滴Zeta电位,决定油滴间的碰撞和聚并的发生,主导了采出水的乳化稳定性;表面活性剂对采出水乳化稳定性的影响从大到小依次为:十二烷基苯磺酸钠Tween-80span-80苯扎氯铵。     

废水基钻井液中固相颗粒电吸附选择性实验

废水基钻井液是油气勘探开发主要废物之一,提高再生回用率是钻井弃物处理技术的迫切需要。为了给废钻井液电吸附再生回用工艺技术开发和实验装置升级改造提供可靠依据,利用自制的废水基钻井液动态电吸附实验装置,开展了动态模拟电吸附对废钻井液中固相颗粒选择性去除实验研究,考察了对废钻井液中钻屑颗粒的电吸附效果,并评估了装置的运行稳定性和适用性。研究表明,电化学吸附对膨润土钻井液中的钻屑颗粒具有选择性吸附作用,尤其是对低于30 μm颗粒吸附效果显著,且对膨润土钻井液的流变性、膨润土当量等指标影响不大,有效剔除钻井液中的劣质固相的同时保持了膨润土钻井液的稳定性,提高了钻井液回用性能指标,表明电化学吸附工艺是提高水基钻井废物循环利用和资源化利用率的有效途径。