纳米二氧化硅改善钻井液滤失性能的实验研究

泥页岩地层井壁失稳的主要原因是泥页岩吸水后发生膨胀和掉块。针对这种情况提出了使用纳米二氧化硅封堵泥页岩纳米级孔喉、降低其渗透率从而减缓水分侵蚀的思路。在前期研究基础上,通过透射电镜分析、钻井液常规性能测试和扫描电镜分析等手段,评价了不同温度下纳米二氧化硅对钻井液滤失性的改善效果。结果表明:纳米二氧化硅可以有效地降低淡水基浆和膨润土基浆在升温过程中的失水量:室温下失水量降低率为56.25%,140 ℃时失水量降低率为78%,而对低固相基浆则效果一般;相对于纳米二氧化硅的质量浓度5%,其质量浓度为10%时可以使钻井液形成较为连续而致密的滤饼,封堵能力加强。由此可见,纳米二氧化硅可以有效改善淡水基浆和膨润土基浆的降滤失性能,且在温度升高过程中（室温~160 ℃）表现较好。     

控制水基钻井液高温高压滤失量的方法及途径

高温高压滤失量是钻井液性能的重要指标之一,该指标对现场井下安全、稳定至关重要。如何有效、合理地降低高温高压滤失量,通过合适的方法和途径把高温高压滤失量降到8 mL以下,值得思考和研究。在调研了近几年报道的低高温高压滤失量钻井液体系相关文献的基础上,提出降低钻井液高温高压滤失量的综合措施,分析了高温降滤失剂和封堵剂的现状,探讨了控制高温高压滤失量的方法和途径,包括研究高温高压降滤失剂和封堵剂的作用机理及其配伍性,达到处理剂种类尽量少且高效,从而降低成本和工作量的目的;合理使用酚醛树脂、褐煤类处理剂、磺化沥青、高温抗盐降滤失剂SPX树脂或含有AMPS单体的聚合物降滤失剂及含有有机、无机成分的较低成本的聚合物降滤失剂,来控制高温高压滤失量。      

不同油水比油基钻井液滤失性能的影响因素

为了揭示油基钻井液侵入地层后对钻井液滤失性的影响,通过调整油水比来模拟地层水侵入钻井液的体系,研究了有机土、降滤失剂(磺化沥青、氧化沥青、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合物降滤失剂、有机胺改性腐殖酸及其复配)和温度对钻井液体系滤失性的影响,用显微镜观察了加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌。结果表明,随着油水比的降低,钻井液高温高压滤失量呈降低趋势;有机土和降滤失剂均会降低钻井液的高温高压滤失量,降滤失剂复配后的降滤失效果好于单一降滤失剂,其中聚合物类和沥青类复配降滤失剂的降滤失效果最好;随着温度的升高,钻井液的高温高压滤失量逐渐增大;比较加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌可见,随着油水比的降低,有机土在油基钻井液体系中作为悬浮剂和增黏剂的降滤失效果愈加明显。通过合理选择降滤失剂及有机土种类和加量可以有效调节油基钻井液的高温高压滤失量。     

降滤失剂作用机理研究——新型降滤失剂的研制

总结了降滤失剂的主要作用机理。探讨了丙烯类共聚物和CMC类降滤失剂作用机理和改进原理。通过引入羧酸钙盐并与大分子钙盐复配改进了HPAN类,研制出新型降滤失剂S-1。对CMC类进行了氰乙基化改性。实验结果表明,S-1具有较好的降滤失效果,S-1及改性CMC的耐温性、耐盐和耐Ca~(2 )、Mg~(2 )能力均得到了提高。证实了降滤失剂作用机理的研究结论是确实可信的。     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成及性能评价

针对牛东区块钻探过程中使用的抗高温降滤失剂价格高、增加生产成本的问题,开发了高温性能稳定且成本相对低廉的钻井液用抗高温降滤失剂BZ-HTF。用单因素实验法优选出最优合成参数:单体浓度为30%,反应时间为4 h,反应温度为55℃,引发剂用量为0.10%,AM、AMPS和IA质量比为42∶40∶18,水解度为30%。BZ-HTF抗温达220℃,且性能稳定;在淡水、盐水、复合盐水和饱和盐水基浆中均具有较好的降滤失能力,且对钻井液黏度、切力影响不大;与国外产品Driscal D性能相当,但商品估价只有其四分之一,具有较好的发展前景。     

降滤失剂作用机理研究——对不同类型降滤失剂的分析

在滤饼电性质、滤饼渗透率、滤液粘度、电镜分析和粒度分布等方面研究结果的基础上,论述了非离子、阴离子型降滤失剂的作用机制。分析了不同类型降滤失剂性能差异的根本原因,即分子结构的不同导致了降滤失剂效果的不同,包括含有极性基的数量和种类、分子量、分子结构以及空间位阻。非离子型降滤失剂主要通过全方位堵塞滤饼毛细孔发挥作用;阴离子型降滤失剂则是通过增加滤饼负电荷密度,缩小毛细孔孔径来达到降滤失目的;非离子型降滤失剂没有分散作用,而阴离子型降滤失剂则有一定的分散作用;但降滤失剂都有良好的护胶作用。     

新型抗高温钻井液降滤失剂FLA的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等乙烯基单体为基本原料,合成出新型抗高温多元聚合物降滤失剂FLA。实验表明,FLA在3％钠膨润土基浆中的抗温能力达220℃,可抗盐至饱和,抗5％6CaCl_2,它在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国外同类产品。     

疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂的研制及作用机理

以制备的疏水缔合聚合物聚P(AM-NaAMPS-MA-b-St)为聚合物基体,纳米二氧化硅为填料,研制了一种具有核壳结构的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅微纳米降滤失剂FLR-1。借助FT-IR、SEM、TEM、粒径分布与比表面积测试和GPC实验,表征了FLR-1的分子结构、微观形貌特征和相对分子质量。通过API滤失和HTHP滤失实验测试了FLR-1的降滤失性能,探讨了其在水基钻井液中的降滤失作用机理。结果表明:新研制的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂有优异的降滤失作用,尤其是HTHP降滤失效果显著,200℃/16h的HTHP滤失量仅为20.5mL;此外,FLR-1也可显著改善钻井液体系的流变性能,且具有优良的抗盐能力。在高温高压环境下,具有独特微交联结构的FLR-1分子通过化学吸附作用、水化作用、疏水缔合作用及微纳米粒子自组装作用,能较好地稳定钻井液液相黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,形成薄而致密的泥饼,从而有效控制钻井液的HTHP滤失量。     

可生物降解的钻井液降滤失剂SPS的合成与性能研究

以淀粉为主要原料合成了一种可生物降解的钻井液滤失剂ＳＰＳ，考察了ＳＰＳ的生物降解性及其在淡水泥浆，盐水泥浆和海水泥浆中的性能。结果表明，ＳＰＳ具有良好的降滤失与抗温、抗污染性能，在海水中可被生物降解。     

钻井液降滤失剂研究述论

介绍了国内油田用钻井液降滤失剂的研究近况,包括改性天然产物降滤失剂、合成聚合物类降滤失剂、合成树脂类降滤失剂、有机-无机复合降滤失剂、成膜降滤失剂和其他新型降滤失剂。总结了近年来钻井液降滤失剂研究的思路和方法,探讨了钻井液降滤失剂的发展趋势。     

钻井液降失水剂的合成研究

在钻井过程中，加入降失水剂能在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼，尽可能降低钻井液的滤失量。本实验采用丙烯酰胺（AM）、阳离子单体HMC-1与磺甲基丙烯酰胺（SMAM）三元共聚得到一种两性离子钻井液用降失水剂。室内评价结果表明，该降失水利剂能够降低钻井液的失水量，且能够改善钻井液的流变性，降低钻井液的稠度，具有良好的抗盐、抗钙能力。     

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

钻井液对钻柱振动特性影响分析

针对空气钻井存在钻具使用寿命短、钻具失效严重、钻具成本高的问题,应用ANSYS软件,建立了钻柱振动有限元模型,并对液体动力效应和浮力效应的淹没管道单元进行了数值模拟计算。以普光102-2井为例的计算结果表明,钻井液对钻柱振动特性有较大影响。考虑钻井液影响后,钻柱纵向和横向振动各阶固有频率均有较大程度降低,且随钻井液密度增大固有频率缓慢降低;但钻井液对扭转振动特性影响较小。谐响应表明,钻井液动力效应使钻柱低频共振响应加强,高频共振响应减弱,说明钻井液阻尼作用对钻柱的动力安全性有一定的积极意义,这正好与普光102-2井的典型钻柱失效事故的分析结果相吻合。     

成膜性聚合物钻井液降滤失剂的研制及评价

通过乳液聚合制备出一种两亲性聚合物,配合宏观和微观搭桥剂,构成了一种聚合物基成膜性钻井液降滤失剂,介绍了该处理剂的作用机理.红外光谱分析结果表明,该两亲性聚合物具有大量的羟基,这为形成分子有序体提供了良好的基础,同时高密度羟基能够对页岩产生抑制作用;扫描电镜观察表明,该聚合物可以在滤纸及砂石表面形成坚韧薄膜;宏观搭桥剂的粒径分布集中于160～247μm,微观搭桥剂的重均分子量约为4.0×10<'5>,其与数均分子量的比值为2.3.室内以淡水钻井液和胜利油田现场钻井液为研究对象,考察了该聚合物的降滤失性能.结果表明,该成膜性降滤失剂的降滤失效果明显,当其加量为2%时,钻井液的中压、高温高压及可视砂床中压滤失性能均优于现有的工业化产品.     

不同来源煤炭腐植酸对钻井液性能的影响

对不同来源煤炭腐植酸的抗温、抗盐、磺化性能等进行了室内研究,结果表明抗温性能为风化煤＞褐煤＞泥炭,而褐煤及泥炭的抗盐、磺化性能优于风化煤。风化煤经降解活化后可进行接枝等深加工改性。     

环保型钻井液用降滤失剂研究进展

解决环境污染问题是改善钻井液的关键,开发环保型抗高温降滤失剂是当前研究的重要领域之一。概述了国内外环保型降滤失剂的研究进展,对国内外在环保型降滤失剂研制中所使用的原材料及产品性能,以及中国抗温改性天然高分子降滤失剂的发展近况进行了介绍。天然高分子降滤失剂是通过对淀粉、纤维素及木质素等天然高分子材料进行改性以提高其抗温、抗盐能力,使其可以应用于井温更高的深井钻探中。目前,中国环保型降滤失剂普遍可以应用到150℃的高温中,部分抗温能力可达到180℃却未能推广使用。通过对现有降滤失剂的研究,分析其抗高温的作用机理,探寻能有效提高抗温能力的单体分子结构及发挥作用的功能基团,例如磺酸基团、内酰胺基团等,以期对环保型抗高温降滤失剂的研制起到一定的指导和参考作用,加快环保型抗高温降滤失剂的发展。      

超低渗透成膜封堵钻井液在冀东油田的应用

为确保钻井完井液能有效保护不同渗透性油层，在冀东油田重点开发区块高65和高76区块部署的第一批大斜度井中使用了超低渗透成膜封堵钻井液，并对该体系中加入黑色正电胶BPS进行了试验。应用结果表明，该体系配制及维护简单，性能稳定，流变性能易于调整，润滑防塌及井眼净化效果好，完井电测成功率为100％，三开平均井径扩大率为9．2％；其防漏堵漏效果好；对储层有良好的保护作用，平均渗透率恢复值为95．48％，已投产的3口井见到了明显的增产效果。超低渗透成膜封堵钻井液中加入BPS后，提高了体系的抑制性，降低了泥饼摩擦系数，可减少原油的加入量；由于BPS具有强正电性和油溶性，BPS的加入还提高了体系的油气层保护效果。     

一种获得具有稳定流变及滤失效果的高温水基钻井液的新方法

提出了一种新的高温水基钻井液的实现方法,该方法通过MieroG来达到粘度控制和滤失控制的双重效果;试验研究表明,在结合聚胺和成膜封堵材料的情况下,采用MieroG可以方便地配制得到具有良好抗温能力的高温钻井液,在温度达到185℃的情况下,钻井液的流变性能和滤失性能较好。