钻井液处理剂及体系对聚合醇JLXI浊点的影响

聚合醇类水基防塌钻井液体系(简称 PEM)作为适应环境保护要求的一种新型钻井液体系应用越来越广泛。PEM 的核心处理剂为聚合醇类水基防塌润滑剂 JLX,JLX是一种非离子型低分子量聚合物,其作用机理是具有浊点特性。研究了钻井液体系及常用处理剂对两种聚合醇 JLX1 和JLX2 浊点的影响。实验结果表明,无机处理剂如 KCl 对 JLX浊点有显著的影响;而有机高分子处理剂的影响则较复杂,低浓度时能使 JLX 浊点上升,高浓度时则使 JLX 浊点下降;体系也能降低 JLX 浊点,并且对低浓度的无机处理剂如 KCl有一定的缓冲作用。     

提高固井第二界面质量的技术研究与应用

为了提高水泥环的层间封隔能力,利用ESEM、Zeta电位仪、FTIR及钻井液滤饼模拟等方法,研究了钻井液及其滤饼对固井第二界面质量的影响,并提出了一种滤饼清除技术。研究结果表明:钻井过程的钻井液性能不满足提高固井第二界面胶结质量的要求,该钻井液容易在井壁上形成虚厚的滤饼,将严重恶化水泥石与地层间的界面胶结,降低固井第二界面质量,室内模拟水泥石与岩心间界面的7 d胶结强度仅为0.12 MPa。在固井前调整钻井液的p H值≈11、流性指数n0.75、动切力YP≈5 Pa,通过提高钻井液的pH值和流变性以破坏钻井液中聚合物的化学结构、增加钻井液中高分子处理剂的亲水性,并提高钻井液中黏土颗粒表面的ζ电位、增加黏土颗粒间的分散作用,可提高对滤饼的清除程度及水泥浆的顶替效率,水泥石与岩心界面间7 d的胶结强度由0.12 MPa提高到了1.18 MPa。同时,固井前调整钻井液性能并结合配套浆柱结构技术,已在大港油田连续应用14井次,固井第二界面优质率从23.1%提高至71.6%。     

海水钻井液的水合物抑制性实验研究

利用水合物生成及模拟微钻实验系统对部分钻井液处理剂及聚合醇无黏土海水钻井液进行了水合物抑制性实验研究.结果表明:黏土对水合物生成有明显促进作用;改性淀粉、聚合醇对水合物生成有一定的抑制作用;动力学抑制剂PVPK90有良好的水合物抑制能力;在-4℃和18.8 MPa附近压力条件下,加入动力学抑制剂的聚合醇无黏土海水钻井液能有效抑制水合物生成.     

水基钻井液劣质固相控制及其现场应用

钻井液中黏土矿物水化细分散是导致钻井液低密度劣质固相含量增加的主要原因,为有效控制钻井液中低密度劣质固相含量增加,基于对低密度劣质固相产生及其控制原理研究,从黏土矿物粒径分布、晶层间距变化、红外光谱分析、对钻井液性能影响等四个方面开展了低分子胺类处理剂CQ-ATP对黏土水化细分散的影响分析。结果表明,CQ-ATP可进入黏土矿物晶层结构,保持黏土矿物干/湿样晶层间距数值相当,强化黏土矿物晶层结构连接,从而有效控制黏土水化细分散。现场应用证实,在钻井液中添加CQ-ATP后,钻进过程中振动筛返出岩屑颗粒尺寸大于1.7 mm占比70%以上,返出岩屑颗粒成型度好、尺寸大、PDC齿痕清晰可见,相较于钻井液中未添加CQ-ATP的邻井,应用井钻井液性能稳定、可控,完钻时钻井液低密度劣质固相含量可控制在6%左右。     

硅酸盐钻井液实验研究

在对硅酸盐钻井液发展进行调研的基础上，针对当前硅酸盐钻井液研究中的不足，进行了室内实验研充，包括：硅酸盐钻井液与常用钻井液处理剂的配伍性；无机盐含量、膨润土含量、硅酸盐模数、硅酸盐加量对硅酸盐钻井淑性能的影响。结果表明。硅酸盐钻井液与含有铵、钙等离子的处理剂如NH4PAN、PAC-141等不配伍，与WF-1和XY-28的配伍性也不是很好，与SD-102、高温高压降滤失剂SPNH、HV-CMC、LV-CMC等处理剂的配伍性鞍山；在兮适的有机处理剂下。KCl和NaCl对硅酸盐钻井液流变性和滤失量的影响较小，而CaCl2的影响较大；硅酸盐的模数越大，钻井液抑制页岩分散的能力越强，防塌性能越好；随着硅酸钠加量的增大，黏土对硅酸钠的吸附量不断增大（在100g／L以上）。硅酸钠加量不变，随着温度的升高。黏土对硅酸钠的吸附量也增大，而且增幅逐渐变大，说明吸附主要为化学吸附。     

用有机胺处理剂解决高温钻井液流变性调整困难问题

在胜利油田深部泥岩地层钻进时,由于井内温度高、高密度钻井液固相含量高,特别是低密度固相含量高,同时因地层等原因产生的以CO32、HCO3-为主的无机离子的影响,导致钻井液流变性能难以控制.有机胺处理剂由于具有极强的抑制黏土水化分散的能力,对黏土等低密度固相起到了"钝化"作用,能够明显改善钻井液的流变性,提高钻井液的稳定性.通过在利深102和桩古18-3井的应用,表明有机胺处理剂是解决胜利油田深部泥岩地层施工中钻井液流变性能控制的有效办法.     

国内钻井液处理剂研发现状与发展趋势

为指导钻井液处理剂的开发,在介绍各种不同作用的合成聚合物、合成树脂磺酸盐等合成材料处理剂,淀粉、纤维素、木质素、腐殖酸和油脂等天然材料改性处理剂,以及废塑料、油脂下脚料改性处理剂等钻井液处理剂研究与应用现状的基础上,分析了不同类型钻井液处理剂在应用、研发和生产中存在的问题,指出了钻井液处理剂的发展趋势和开发方向,对今后研发新单体、寻找新原料、开发新结构的合成材料和对天然材料进行改性、利用工业废料及农林加工副产品研发新型、低成本、绿色环保的钻井液处理剂具有较好的指导作用。      

高分子材料的力学状态转变机理及在钻井液领域的应用展望

通过系统论述高分子材料在不同条件下的力学状态转变机理,并对其在钻井液封堵、防漏堵漏、固壁和降滤失领域的研究进展和应用进行了梳理,分析了其在钻井液领域应用中存在的问题,进一步展望了其在封堵、防漏堵漏、固壁和降滤失领域的应用前景。高分子材料作为封堵剂,可通过链纠缠、范德华力和氢键等作用,有效封堵地层微小孔隙;作为随钻防漏/堵漏剂,可通过机械互锁或化学键结合等作用黏连架桥,形成高强度胶结封堵层;作为固壁剂,可通过高分子链扩散、纠缠、静电和氢键等作用吸附聚集于井壁和微裂缝,维持井壁稳定;作为降滤失剂,可与黏土、聚合物协同作用,在井壁形成一层致密的高强度滤饼,降低钻井液滤失量。高分子材料在钻井液领域的研究将进一步促进钻井液处理剂技术的飞速发展。     

改性天然高分子基钻井液研究

改性天然高分子基钻井液体系既能保护环境又能保护油气层且成本合理，该体系仅用4种主要处理剂即可满足勘探开发工程的需要。为此，室内评价了改性天然高分子基钻井液体系的主要处理剂：天然高分子包被剂IND30、天然高分子降滤失剂NAT20、无荧光白沥青防塌剂NFA25和干粉聚合醇润滑剂PGCS1等4种处理剂的抑制、流变、降滤失、环保、摩阻等主要技术性能。在此基础上，用此4种处理剂通过正交实验方法研制出了改性天然高分子基钻井液的基本配方，并评价了配方的抗温、抗污染、抑制分散、环保等主要性能。通过多个油气田百余口井的钻井应用表明，改性天然高分子基钻井液体系维护简单、处理方便，在稳定井壁、提高机械钻速、保护储层、环境保护等方面优点明显，值得进一步推广应用。     

接枝共聚法制备钻井液处理剂的研究与应用

介绍了接枝共聚法制备钻井液处理剂的基本方法,对纤维素,淀粉,木质素,腐植酸和栲胶等天然高分子材料与多种单体接枝共聚产物及其用作钻井液处理剂和研究应用概况进行了综述。     

一种环保型抗高温钻井液技术

随着中国对环境保护要求力度的加大,传统的磺化类、矿物油类材料使用受限,同时勘探开发向着更深发展,完钻井深不断增加,温度越来越高,目前国内环保钻井液仅能抗温达180℃,难以满足环境敏感区域深井施工要求。因此,研制合成了新型环保抗高温增黏剂BZ-ZNJ、环保抗高温降滤失剂BZ-KGJ等处理剂材料,复配其他环保处理剂,最终形成了一种环保抗高温钻井液体系。该体系抗温达到230℃,在230℃下流变性能可控,黏度切力满足施工要求,抗盐达到饱和,抗钙达到1.5%,抗黏土侵10%,钻井液的EC50大于30 000 mg/L,属于无毒,金属离子含量均低于标准值,满足环境保护要求。该体系具有较好的应用前景。     

关于无渗透钻井液技术合理性的思考

以室内评价方法和现场应用资料为基础,结合相关的理论研究成果,对无渗透钻井液的技术特点进行了分析,认为无论从评价方法原理还是从技术功能上讲,无渗透钻井液都是对传统钻井液技术的改良,且部分评价方法不足以反映无渗透钻井液技术的真实情况,指出该体系似乎不会有好的应用前景.分析其主要原因与无渗透钻井液在概念的定义上存在缺陷有关,由于缺乏明确的理论指导,导致该体系无法在技术上得到更进一步的提升.此外由于非渗透剂特性所致,使得这种材料与常规钻井液助剂差别较大,从而极大地限制了无渗透体系的正常使用与维护.通过对各种资料总结分析后认为,无渗透钻井液不是一种独立的钻井液体系,与传统钻井液相比,其大多数特征性技术功能并不具有实质性的差异.     

苏里格气田钻井液回收再利用技术

苏里格气田地质施工条件满足钻井液工艺共通性,符合钻井液回收再利用工艺,分析了可再利用的GWSSL钻井液体系特点。采用现场3口井水平段不同时期钻井液取样以及实验室新配浆,结合现场施工周期特点,评价了钻井液在储备15 d过程中的性能变化情况。结果表明,完钻钻井液若处理剂使用量充足,维护处理到位,在15d的储存、倒运、再利用预设周期内,钻井液常规性能与完钻时基本保持一致,可利用成分所占比例高,且即使流变性出现变化,滤失量及膨润土含量在合理范围内,可用于稀释配浆改型。预计回收再利用1 m3完钻钻井液,理论上可减少成本约300元。钻井液回收再利用技术需配合使用好固控设备,保证完钻钻井液的品质,并配合KPAM等抑制性絮凝剂的改型、维护,否则低密度固相的污染将影响钻井液性能的可控,甚至导致井下复杂。     

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普通的聚合物钻井液在现场应用过程中暴露出一些问题，如在强造浆泥页岩地层时，常表现出抑制性不够强，钻井液的粘度与切力上升快，造浆严重，需要大量排放钻井液，增强聚合物钻井液抑制性时会显著影响流变性与造壁性，钻井液的静结构力强与形成的滤饼质量差等一系列问题。由此导致了新型两性离子聚合物钻井液的产生，由于两性离子聚合物分子结构中含有在粘土表面产生强吸附力的阳离子、非离子基团，在钻井液中表现出较强的抑制性、较好的流变性，使降滤失性调节与抑制性削弱的矛盾得以解决。通过对钻井液体系中的增粘剂、降粘剂及抗盐性降滤失剂的优化，筛选出了增粘与降粘效果好、抗盐性能好的两性离子聚合物，研制了两性离子钻井液体系PL的最佳配方：4%土浆+0.2%FA-367+ 0.2%XY-27+ 1.5%JT888-2+1.5%FT-1，实验结果表明：研制的两性离子钻井液体系PL具有较好的流变性与抑制性，能够满足钻井作业的顺利进行。     

高性能合成基钻井液体系的研制及性能研究

针对高温高压复杂井安全密度窗口较窄的难题,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗温达232℃的新型抗高温乳化剂、抗高温降滤失剂和抗高温有机土,并在此基础上构建了一套高性能合成基钻井液体系。实验结果表明,该乳化剂乳化率高达95%以上,形成的乳状液液滴尺寸分布均匀。降滤失剂与乳化剂、有机土协同增效,进一步提升了体系的乳化稳定性、高温高压流变性和降滤失功能。与传统的合成基钻井液相比,该体系在高密度下具有低黏度、低切力、沉降稳定性好、高温热稳定性好及高温高压滤失量低等优点,从而有助于解决高温高密度钻井液因结构强度太大而造成的憋泵、启动泵压过高、当量循环密度（ECD）变化大而诱发的井漏及井壁失稳等难题,为满足石油勘探开发高温高压井作业安全提供了技术保障。      

钻井液处理剂对固井水泥浆的污染影响

深井固井中水泥浆和钻井液界面接触污染是一项危及施工安全的技术难题。为此,以川渝气田为例,有针对性地开展了固井中流体相容性的室内实验与分析。实验测定了目前常用的钻井液处理剂对常规密度水泥浆流动度、稠化时间的影响;利用红外光谱分析、电镜扫描、X射线衍射分析获得了聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)和生物增黏剂的红外光谱数据,以及添加处理剂的水泥浆的红外光谱、电镜扫描、x射线衍射分析数据;同时还探讨了常用钻井液处理剂对固井水泥浆的污染机理。实验结果表明,KPAM和生物增黏剂等处理剂为高分子,其长链易吸附水泥浆中的水泥颗粒形成混合网状结构,造成水泥浆颗粒团聚增稠.进而失去可泵性。最后建议,进一步完善钻井液处理剂对固井水泥浆污染影响的评价实验方法,尽早形成一种能帮助解决固井水泥浆污染问题的规范标准,以便为固井前钻井液性能调整、钻井液处理剂合理选材、新的钻井液处理剂研发等提供技术参考。     

树枝状聚合物在钻井液中的应用研究进展

随着油气钻探领域的拓展,钻遇地层条件愈加复杂,为满足现代钻井工程"安全、快速、环保、高效"的技术要求,对当前钻井液处理剂的性能提出了更高的要求。树枝状聚合物以其独特的分子结构和优异的性能引起了人们广泛的关注,在众多领域都具备潜在的应用价值。笔者介绍了树枝状聚合物的分子结构特点、性能和主要合成方法,概述了树枝状聚合物应用于钻井液中的研究进展,分析了其在钻井液中的应用潜力,并对其在钻井液中的发展前景进行了展望,旨在为开发新型高效钻井液处理剂提供新的思路和方法。      

钻井液添加剂定量荧光评价方法的探讨

分析了建立钻井液添加剂定量荧光评价方法的必要性,介绍了钻井液添加剂的荧光机理。从提取溶剂的优选、添加剂的处理方法和荧光测试方法 3个方面,对钻井液添加剂荧光评价方法进行了探讨。同时,提出了一种添加剂荧光评价新方法——"岩屑热滚提取-荧光分光光度计法",并对塔里木油田 2口井使用的钻井液添加剂及其体系进行了荧光对比评价。评价结果表明,环己烷是一种理想的钻井液添加剂荧光评价分析溶剂。文中提出的新方法符合现场荧光录井的实际,既能对钻井液添加剂做到定量荧光评价,同时又能确定钻井液添加剂所产生的荧光对原油荧光显示的干扰程度,具有广阔的应用前景。     

微流变学研究钻井液静态黏弹性特征

钻井液在静止时微观结构和性能逐渐变化,通过微流变技术研究了钻井液在静止状态下黏弹性的变化过程。配制了6种不同配方的油基钻井液,在高速搅拌后使用Rheolaser流变仪测试了钻井液的黏弹性变化。实验发现油基钻井液的网络结构是悬浮重晶石的骨架,在高速搅拌后,钻井液的网络结构被打散,在静止时结构开始恢复,损耗因子随着时间延长越来越小,意味着重晶石沉降的速率越来越小;性能不好的钻井液静置一段时间后黏度因子和弛豫时间发生下降,其结构开始失稳,此时可能导致严重的重晶石沉降问题;有机土和提切剂对钻井液的微观结构有明显的加强作用,当这种可以形成结构的材料达到一定浓度后,其结构恢复得更快。微流变学可以在微观角度来描述钻井液的结构变化过程,这对进一步研究和了解钻井液复杂的性能变化有重要的意义。     

水溶性两性聚合物的研究及其在油田开发中的应用

综述了水溶性两性离子聚合物在钻井液处理剂(降滤失剂、增黏剂、降黏剂、包被抑制剂)、堵水调剖剂、强化采油驱油剂、固井水泥外加剂、压裂液添加剂、油田水处理剂等方面的应用现状(包括组成、制备方法和作用机理及应用情况),并展望了水溶性两性离子聚合物在油田开发中的应用前景.参62