2011～2012年国内钻井液处理剂进展评述

2011～2012年度,国内在钻井液处理剂方面又取得了一些新进展,特别是胺基聚醚抑制剂的成功应用,在一定程度上推动了水基钻井液技术的进步.从天然材料改性、合成材料及其他材料方面,就2011～2012年度国内钻井液处理剂研制及应用情况进行介绍,指出钻井液处理剂存在的问题及下步发展方向.从近期的研究看,尽管在天然材料改性处理剂方面开展了不少工作,但仍然以合成材料类处理剂为主,在合成材料方面则以烯类单体聚合物处理剂研究最多,但却缺乏创新性.针对存在的问题,今后在处理剂研究上,要强化基础研究和新原料的开发,在烯类单体聚合物方面,突破传统处理剂结构,设计超支化的树枝状或树形结构的处理剂,在天然材料利用方面,进一步加强淀粉、褐煤、栲胶、木质素等天然材料深度改性,研制绿色、价廉的钻井液处理剂,并重视工业废料和农副产品的利用.     

2017～2021年国内钻井液处理剂研究进展

从天然材料改性产物、合成材料和混合或复配物方面,就2017～2021年度国内钻井液处理剂研制及应用情况进行了介绍,分析了各种类型处理剂的研究情况及存在的问题,指出了下步发展方向。从整体情况看,在天然材料改性处理剂方面主要为淀粉改性,纤维素、木质素和腐殖酸等改性产物较少;在合成材料方面则以烯类单体聚合物处理剂研究最多,合成树脂类较少;与以前相比,油基钻井液处理剂方面的研究逐步增加;混合或复配处理剂较多。存在的问题主要体现在研究的创新性、深度和覆盖面还不够,多局限在室内评价,同时相似或重复性工作多,与现场实际结合不密切,真正能够于现场或有发展前景的处理剂相对较少。针对当前实际,今后应从解决现场问题出发,围绕抗高温、抗高价离子和绿色环保的目标,重视天然资源的利用,加大超支化的树枝状或树形结构等新型处理剂合成及处理剂的推广应用;重点围绕钻井液体系完善配套的需要,研制适用于高温情况钻井液性能控制的抗高温处理剂。     

2009～2010年国内钻井液处理剂研究与应用进展

随着石油勘探开发向深部和海上发展,深井、超深井以及特殊工艺井钻探越来越多,特别是超高温、超高压地层的钻探,对钻井液提出了更高要求。针对钻井液技术发展的需要,促使油田化学工作者不断开发新型钻井液处理剂。近两年,国内在钻井液处理剂方面开展了一系列卓有成效的研究工作,其中一些研究已在现场应用中见到效果,部分产品已达到或超过世界先进水平,从而为钻井液技术的进步奠定了基础。从天然材料改性、合成材料、工业废料或副产物利用,以及不同材料复合或反应产物等方面,就2009～2010年国内钻井液处理剂研制及应用情况进行介绍,并指出处理剂的发展方向。从近期的研究看,仍然以合成聚合物为主,多围绕提高产品的抗温抗盐这一方向,并逐步向超高温发展,且研究最多的是钻井液降滤失剂,其次是降黏剂、堵漏剂和润滑剂等。而在钻井液降滤失剂、降黏剂中,又以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等含磺酸基单体与其他单体的共聚物更受重视,而润滑剂、堵漏剂等则多以多种材料复配为主。今后,在处理剂研究上,要强化基础研究和新原料的开发,发展低相对分子质量的聚合物处理剂,进一步加强淀粉、褐煤、栲胶、木质素等天然材料的深度改性,研制绿色、价廉的钻井液处理剂。     

生物质改性钻井液处理剂研究进展

介绍了淀粉、纤维素、木质素、栲胶和植物胶等生物质改性钻井液处理剂的改性方法,对国内生物质改性钻井液处理剂研究与应用情况进行了概述,生物质改性产物因来原料源丰富、价格低廉、绿色环保等,成为重要的钻井液处理剂．随着研究的不断深入,其用量将越来越大。但从周内研究进展来看,其研究深度和广度还不够,部分研究成果尚未实现工业化,生物质改性钻井液处理剂在石油勘探开发中的潜力尚待挖掘。     

国内钻井液及处理剂发展评述

国内开展钻井液研究与应用经历了起步、发展、完善和提高四个阶段。正是由于处理剂的发展,钻井液技术有了长足进步,钻井液由分散到不分散,到低固相、低或/和无黏土相钻井液发展过程中不断完善配套。不分散低固相聚合物钻井液、"三磺"钻井液、饱和盐水钻井液、聚磺钻井液、聚磺钾盐钻井液、两性离子聚合物钻井液、阳离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、氯化钙钻井液、有机盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液、胺基抑制钻井液、超高温钻井液、超高密度钻井液等一系列钻井液体系,解决了不同时期、不同阶段、不同地区和不同复杂地质条件下的安全快速钻井难题。围绕井壁稳定、防漏堵漏机理和方法的研究成果的应用,有效减少了井下复杂的发生,保证了钻井质量。今后需要针对复杂地质条件下深井、超深井、大位移井钻井,以及页岩气水平井钻井的需要,从抗温、井壁稳定、润滑、防卡等方面,研究关键处理剂,实现处理剂系列化;减少关键处理剂在生产、流通及其他环节的浪费,提高产品质量;减少钻井液处理剂品种;在保证钻井液性能满足需要的前提下,尽可能降低钻井液处理剂用量;科学的选择和使用钻井液,重视油基钻井液的应用及技术水平的提高;并围绕绿色环保、抗高温抗盐的目标,开发高性能钻井液处理剂,建立钻井液及其处理剂的毒性检测评价手段,促进钻井液技术进步。     

国内水基钻井液降滤失剂研究现状

降滤失剂是保证钻井液性能稳定的重要处理剂,主要分为天然/天然改性高分子化合物、合成类聚合物两大类.分别对腐殖酸、纤维素、木质素、淀粉类、酚醛树脂类和乙烯基类合成聚合物降滤失剂的成分、使用条件和改性处理进行介绍,重点对含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的合成聚合物降滤失剂研究现状进行分析.为提高天然改性产品的使用性能,常用磺化或者通过与其他单体进行接枝共聚的方法进行改性,但这些研究仍不能满足复杂条件下钻井液性能维护处理的需要.由于AMPS单体可以方便地向体系内引入强水化基团磺酸基,因此合成类降滤失剂常采用AMPS与其他一种或者几种单体共聚来制备.但受单体种类多、聚合物结构复杂、相对分子质量多变等条件的限制,聚合物的结构与性能的对应关系研究较少,加之聚合物单体价格较贵、合成条件要求复杂,AMPS类合成聚合物多局限于室内实验,现场应用的产品较少.降滤失剂的开发重点应放在研究聚合物结构和降滤失性能的对应关系、开发新型单体、提高聚合物的耐温抗盐能力、兼顾环境友好和形成工业化生产能力等方面,并注意助剂之间的复配使用,进一步提高性价比.     

钻井液用两性离子P(AM-AMPS-DAC)共聚物反相乳液的制备与性能评价

作为钻井液处理剂,反相乳液聚合物与粉状聚合物相比,能够减少聚合物在烘干、粉碎过程中由于降解、交联等反应造成的不利影响,产品可以直接加入钻井液并快速分散,在达到同样效果的前提下,可减少用量,降低钻井液处理费用,且更容易实现绿色环保生产。以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料,采用氧化还原引发剂体系,通过反相乳液聚合,制备了两性离子P(AM-AMPS-DAC)反相乳液聚合物。研究了复合乳化剂的HLB、乳化剂用量、引发剂用量、油水体积比、AMPS和DAC用量对共聚物的水溶液表观黏度及所处理钻井液的流变性和滤失量的影响,测定了聚合物的红外光谱和TG曲线。结果表明,当油水体积比为1.0,单体质量分数为30%,复合乳化剂质量分数为5%~6%,复合乳化剂HLB值为7.1,引发剂用量为0.2%,n(AM)∶n(AMPS)∶n(DAC)=0.59∶0.35∶0.06时,能够制得热稳定性好的反相乳液聚合物,且在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基浆中具有较好的增黏、降滤失能力,抗温、抗盐能力强,同时具有较强的润滑和防塌能力。     

关于规范钻井液处理剂及钻井液体系的认识

自上世纪70年代以来,我国钻井液技术逐步趋于成熟,与国外的差距日渐缩小。特别是近年来,围绕高温、高压地层以及强水敏地层、页岩气水平井的需要,在超高温钻井液、超高密度钻井液、页岩气水平井钻井液、油基钻井液等方面又有了新进展。但在钻井液处理剂和钻井液体系规范方面还存在问题,如在命名方面,钻井液处理剂任意编代号,随便起名字,钻井液体系缺乏主题和依据,有时仅仅加入了很小量的某种处理剂,就称"某钻井液体系";标准方面,因制定中缺乏实验和应用依据,多数行业标准系由企业标准转化而来,标准中缺少表征产品本质特征的项目及指标,通用性不强;加之高纯度、高质量产品推广受到价格限制,不同程度上制约了钻井液技术的发展。从钻井液处理剂和钻井液两方面提出规范思路。基于实验和分析认为,处理剂规范应从分类、命名、指标设置和实验方法等方面出发,以保证命名的科学性和标准的准确性与适用性。在钻井液体系方面,基于处理剂、标准、质量控制和钻井液性能间的关系,提出钻井液体系的命名原则,明确了钻井液技术规范、钻井液体系或工艺规范应包括的内容。     

钻井液处理剂现状分析及合成设计探讨

近年来,国内钻井液处理剂新品种逐年上升,而投入生产及应用的产品却很少。对于聚合物处理剂,尽管从上世纪70年代到90年代相继研制应用了不少新产品,特别是AMPS聚合物的应用,使聚合物处理剂的水平上了一个新台阶,但处理剂主体结构与基团没有变,只是基团与相对分子质量的优化而已,产品性能没有取得突破性进展。对于沥青、褐煤、单宁等类产品,虽然名称没有变,而有效物减少,且大多数产品通过复配而得,产品质量大幅下滑。淀粉、纤维素、植物胶改性产品,由于改性难度大,研究多、应用少。阳离子黏土稳定剂,正电胶,乳化沥青/石蜡,聚合醇或多元醇,凝胶聚合物,"不渗透"产品和"聚胺"等产品得到了一定应用和发展。纵观上世纪70年代以来钻井液处理剂的发展,整体情况是从初期具有明确化学名称及成分的产品,逐步出现了产品成分模糊,以代号为主体的现象,特别是90年代以来,随意编代号的现象越发严重。由于存在较多制约因素,国内钻井液处理剂研制出现停滞不前的局面。应从研制专用原料、聚合物优化设计、SMP改性、天然高分子材料改性等方面出发,结合钻井液发展需要,研制新单体、适用于高钙环境下合成聚合物、传统产品的替代品、超支化聚合物、天然材料改性产品、固相控剂(清洁剂)、润滑剂、沥青类产品、高性能凝胶材料及油基泥浆处理剂,以及工业废料的利用等,推动钻井液技术进步。     

国内超高温钻井液研究与应用进展

20世纪80年代以来,世界各国钻深井、超深井、复杂井的数量增加,对钻井液高温下的稳定性、滤失量和润滑性提出了更高要求,为满足超深井钻井技术发展需要,世界各国都在努力研制超高温钻井液处理剂和钻井液体系。国内超高温钻井液体系主要集中在水基钻井液方面,在油基钻井液和合成基钻井液方面开展的工作相对较少。油基钻井液和合成基钻井液是国外公认的解决高温问题的有效途径,可以有效解决深井高温井段钻井液稳定性问题,但油基钻井液和合成基钻井液成本高,并存在环境污染等突出问题,因此其推广受到限制。相对于油基钻井液,水基钻井液成本低,易于维护处理,通过采用抗高温处理剂,可满足井底温度超过220℃以上高温钻井的需要,从而得到广泛重视。从需求考虑,在重视水基钻井液研究的同时,也要重视油基钻井液和合成基钻井液。介绍了近期国内在超高温钻井液处理剂及钻井液体系研究与应用方面取得的进展。     

2013年国内页岩气钻采技术综述

2013年,国内在页岩气开采方面又取得了一些新进展,特别是页岩气水平井钻井、固井和压裂技术渐趋成熟,针对页岩气开发的需要,形成了页岩气水平井钻井、压前评价技术、大型压裂设计和压后评估技术,并围绕井工厂化作业,初步形成了钻井、压裂等一体化设计和优化,以及边钻井、边压裂、边生产的交叉作业模式,促进了国内页岩气开发进程。基于有关文献,简要介绍了国内在页岩气钻井技术、钻井液技术、固井技术、压裂技术和环境保护方面取得的新进展。在页岩气开发方面,如何在学习借鉴国外先进开采技术和国内已经取得经验的基础上,结合国内页岩气资源实际,积极探索更经济、更高效、更环保的井工厂开发模式,尽快形成完善配套的实验测试、钻井完井、排采和大型分段压裂、环保型压裂液、钻井废液(渣)和压裂返排液处理等页岩气开发关键技术,是今后仍需努力的方向。