抗高温降滤失剂的优选评价

聚合物水基钻井液体系在150℃以上的高温高压条件下,常因体系中聚合物抗温能力低发生热降解、体系粘度骤减或粘土粒子胶凝而失去稳定性和必需的流变性,导致钻井液失效,本文通过大量的室内试验,用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸胺、乙烯基吡咯烷酮和树脂类进行接支共聚,引进了一种新型的抗高温降滤失剂OCL-JB,不仅耐温效果好,而且抗盐能力强,如失水量增大。     

新型高效无膨润土水基钻井液体系的研究与应用

以抑制剂YH-SUP、增效剂YH-LUB以及耐温耐盐聚合物等为主剂,可溶性羧酸盐为加重剂,研制出一种新型高效的不含膨润土的水基钻井液体系,并在现场得到成功验证和应用.该钻井液体系对环境友好,具有高抑制性、高润滑性和良好的油气层保护性能,对解决上部井段造浆严重、下部井段易垮塌区域的大位移井、水平井等钻井难题,提供了新的钻井液体系.     

油基钻井液用提切剂的研制及性能评价

油基钻井液为页岩气井、高温高压井和复杂井的首选。但相较于水基钻井液,油基钻井液的流变性更难以控制,国内适应的处理剂也很缺乏。笔者以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸十六酯为单体,通过悬浮聚合法合成一种亲油共聚物提切剂。利用红外光谱仪(FT-IR)对其化学结构进行表征,热重分析仪(TGA)分析其热稳定性能并评价了其在油基钻井液中的性能。结果表明,该聚合物提切剂具有良好的热稳定性,加入该聚合物的柴油基钻井液切力大幅上升,高温高压滤失量显著下降,较好地改善了泥饼质量,且不影响钻井液体系的稳定性,是一种很好的增黏提切材料。     

水基钻井液技术研究

目前使用的水基钻井液体系多为高成本、易污染的油基钻井液体系,本文介绍了国内外水基钻井液的发展历程,指出了常规钻井液体系和高温高压下钻井液体系的优势和不足,最后针对目前水基钻井液存在的一些问题提出了建议。     

抗高温水基钻井液降滤失剂的研制及性能评价

针对深井钻井过程中高温高压条件下对钻井液体系性能的特殊要求,在室内试验中通过水溶液聚合法研制出一种适合于深井高温地层的水基降滤失剂SLA-3。对其性能进行了评价,结果表明:降滤失剂SLA-3的相对分子质量适中,对水溶液的黏度增加有限,不会造成钻井液体系的黏度变化过大;经过180℃高温老化后,仍具有较好的热稳定性。在基浆中加入质量分数3%的SLA-3,200℃下老化16 h后的高温高压滤失量可以控制在9.4 m L,具有良好的抗温性能。考察了降滤失剂对不同类型钻井液体系性能影响,试验结果表明:SLA-3在淡水钻井液体系、盐水钻井液体系以及含钙钻井液体系中均表现出良好的降滤失效果,适应性较强,可以满足深井钻井作业对钻井液性能的要求。     

适用于高性能水基钻井液的纳米纤维素和生物聚合物研究

传统的高性能水基钻井液通常利用生物聚合物来达到提黏、悬浮固体以及控制井眼中的流体损失。为在日益苛刻的环境下扩大水基钻井液的应用范围，需采用有助于提高钻井效率、渗透率及提升水基钻井液体系在高温高压条件下的性能的新材料。其中纳米纤维素具备突出的机械、结构和热性能，在较低质量分数下增黏效果明显。以工业级牛皮纸浆为原料，以黄原胶、瓜尔胶等生物聚合物为增黏剂，在水性分散液中制备纳米纤维素CNF。通过观察流变性、分散稳定性及CNF与生物聚合物之间的协同作用可知，体系的黏度变化取决于与纳米纤维素共混的生物聚合物的类型，但与成分的质量平衡无关。在一些共混体系中，较低的生物聚合物质量分数便可增加共混体系的黏度，而其他共混体黏度却随质量分数增加而降低。基于此可将CNF与已经广泛用于水基钻井液的生物聚合物混合来达到提高体系性能目的，从而体系中可使用更少材料便可达到所需性能需求。     

含氟聚合物抑制剂的合成及性能评价

首先合成了一种含氟大分子单体,然后以丙烯酰胺、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵、含氟大分子单体为原料,通过聚合反应合成了聚合物抑制剂PFDAM,采用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行了表征,采用线性膨胀率实验、高温高压线性膨胀率实验、岩屑滚动回收率实验等对聚合物PFDAM与常规抑制剂的抑制性能进行了对比。结果表明,1%PFDAM溶液16h的线性膨胀率为12.80%,岩屑滚动回收率为91.43%,高温高压(90℃,0.7MPa)线性膨胀率为13.25%,其抑制效果较常规抑制剂好。聚合物的抗温性能实验表明,该聚合物可抗130℃高温。室温下,该聚合物对水基钻井液有较强的增黏作用,加入1%PFDAM溶液后,钻井液的表观黏度(AV)提高3.07倍。     

新型聚合物型水基钻井液降失水剂的合成及性能研究

以烯丙基磺酸钠(AS)、甲基丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酰胺(AM)为原料,合成了一种新型聚合物型水基钻井液降失水剂。降失水剂的最佳合成条件为:反应温度65℃,引发剂用量0.35%,单体总浓度30%,pH=7,单体配比AM∶AS∶MA=35∶15∶50。该降失水剂具有良好的降失水效果,且对钻井液的流变性影响不大。     

用于水基钻井液的页岩抑制剂研究进展

钻井过程中使用的水基钻井液费用低且对环境友好,但水基钻井液是以水作为连续相,页岩地层遇水极易水化膨胀,水基钻井液中的页岩抑制剂对井壁稳定起着重要的作用。本文主要分无机页岩抑制剂和有机页岩抑制剂两大类介绍国内的水基钻井液抑制剂种类并分析其作用机理,分别介绍了胺类、沥青类、聚合醇类、腐殖酸类、无机盐类、无机正电胶类页岩抑制剂。未来的水基钻井液页岩抑制剂向着无毒、无荧光、抗盐和抗高温等方向发展。     

耐高温天然类水溶性聚合物钻井液处理剂研究进展

深井、超深井下的高温条件严重影响钻井液的性能和钻井工程的安全运行。耐高温水溶性聚合物水基钻井液处理剂是深井钻探成败的关键。文章综述了国内外水基钻井液中耐高温天然类水溶性聚合物的研究与应用情况。天然改性类的耐高温水溶性聚合物,广泛用于钻井液的降滤失剂、增粘剂、降粘剂和防塌剂等。     

Synthetic copolymer (AM/AMPS/DMDAAC/SSS) as rheology modifier and fluid loss additive at HTHP for water-based drilling fluids

In the petroleum industry, high temperature and high pressure (HTHP) would dramatically worsen rheological properties and increase fluid loss volumes of drilling fluids. Synthetic polymer as an indispensable additive has attracted more and more attention recently. In this article, a new copolymer (named AADS) of 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamide, dimethyl diallyl ammonium chloride, and sodium styrene sulfonate was synthesized through aqueous solution polymerization. The chemical structure of the copolymer was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. Moreover, its thermal stability was simultaneously analyzed using a differential scanning calorimetry. The results showed that the synthetic polymer contained all the designed functional groups, and its structure was consistent to the desired one. Under contamination of sodium chloride, AADS solution maintained relatively high viscosity in high concentration brine, showing a good antisalt capacity. Furthermore, the effect of AADS content and temperature on rheological behavior and fluid loss volume of the water-based drilling fluid (WBDF) containing the synthesized product were investigated according to the American Petroleum Institute standard. Results showed that the rheological and filtration properties of the prepared WBDF were improved with the increase in the AADS concentration before and after the thermal aging test. In addition, in the temperature range of 80–240 °C, a reversible rheological behavior was observed during the heating–cooling process, and the HTHP fluid loss was controlled within 22.5 mL, suggesting that the copolymer AADS was suitable for making WBDF s with high temperature resistance. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47813.     

强抑制性水基钻井液的室内实验研究

由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺类页岩抑制剂UHIB-B和硅酸盐抑制剂Y1,两者的协同作用提高钻井液的抑制性能,并保持着较好的流变性能。该体系抗温达到了120℃,API滤失量小于3 mL,HTHP滤失量小于9 mL,测试其封堵性能时测得钻井液体系侵入沙床深度为1.8 cm,在膨润土以及无机盐的污染下,仍然保持着较好的流变性能,钻井液体系的岩屑回收率达98%,钻井液的防膨率达85%。试验表明,该套体系具有良好的流变性、抑制性及封堵性,抗温性能和抗侵能力优良,适宜在高水敏和易污染等复杂地层中使用。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂研究

采用有机胺对腐植酸进行改性,用作油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,有利于提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了其在油基钻井液中的性能。结果表明,改性腐植酸降滤失剂合成条件为:腐植酸与有机胺H60B配比15∶6,反应温度190℃,反应时间8~9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

高温高密度水基钻井液体系流变性控制及机理研究

高温高密度钻井液流变性调控是高密度钻井液工艺存在的首要问题,本文通过添加多种抗高温处理剂而复配成几种不同配方,从中选出一种配方作进一步的性能评价试验。考察了老化温度及固相含量对钻井液流变性能的影响,研究了水基钻井液高温作用机理。试验表明,高密度钻井液的流变性受固相含量大小和温度的影响明显,对于高密度钻井液体系,黏土侵污量应控制在4%,钻屑侵污量应控制在5%以内。     

Experimental study of hydrophilic additives on filter cake permeability and filtrate losses

In the past few years, great emphasis has been placed on developing the water-based mud system in drilling operations because its properties are suitable for the environment and it is a better choice than oil- and synthetic-based muds. Despite research and development in this field, water-based muds still have filtration issues that lead to drilling problems, and attempts must be continued in this regard. Therefore, this work aims to reduce the filtrate loss of water-based mud by affecting the drilling cake and making the permeability as low as possible with enhanced properties that resist the filtration of the drilling fluid. Special care was taken to develop suitable mud rheological properties in terms of plastic viscosity, yield point, and gel strength compared to API standards. To this end, some hydrophilic materials were added to the mud, such as thinners (spersene and trisodium phosphate [TSP]) and some polymers (sodium silicate [SS] and poly acryl amide [PAA] (to compare with the basic mud. The results showed that using thinners and polymers without carboxymethyl cellulose (CMC) and baryte reduced filtrate loss and permeability by a small percentage. On the other hand, adding CMC and baryte to the four additives (spersene, TSP, SS, and PAA) each separately reduced the permeability by 66.1%, 67.7%, 74.1%, and 79%, and reduced filtrate loss by 50.1%, 51.4%, 55.3%, and 58.6%, respectively. It was concluded that adding PAA with CMC and baryte can effectively reduce filtrate losses due to its ability to provide a membrane of low permeability.     

合成基钻井液体系室内研究

合成基钻井液体系是一种高性能的环保钻井液体系,适合于海洋钻井以及深井、超深井等复杂钻井的需要。由于具有无毒、可生物降解、可以直接向海洋排放等优良的环保性能,以及良好的井壁稳定和储层保护效果而受到广泛关注。介绍了合成基钻井液体系的组成、室内实验和性能评价等情况。     

国内钻井液增粘剂的研究与应用进展

钻井液增粘剂在低固相钻井中能提高钻井液粘度和控制钻井液流变性能,提高其携岩能力。本文介绍了目前国内常用的几种增粘剂改性纤维素、改性瓜尔胶、黄原胶和聚丙烯酰胺等的最新研究和应用进展。聚丙烯酰胺作为合成高分子聚合物,无论在性能和原料上都有着天然高分子无法比拟的优势,在制备抗温耐盐的钻井液体系中,具有十分广阔的应用前景。     

三赞胶对钻井液性能影响的研究

三赞胶是我国自主开发的一种新型生物胶环保处理剂。重点研究三赞胶在不同条件下（温度、般土含量和含盐量）对钻井液流变性能和滤失性能的影响规律,并与黄原胶进行对比。试验结果表明：在温度低于90℃的条件下,三赞胶钻井液体系比黄原胶钻井液体系具有更高的表观黏度和动切应力,较低的塑性黏度,剪切稀释性能好,而且具有较高的低剪切黏度;当温度高于90℃,特别是在120℃滚动养护条件下,三赞胶钻井液体系的流型调节能力迅速下降,性能不如黄原胶钻井液体系。对三赞胶在不同温度下性能变化的机理进行了分析。三赞胶在抗温性能方面进一步改进后,有望形成复杂结构钻井液体系的一种新型流型调节剂。     

页岩气水基钻井液技术分析

页岩地层易水化膨胀,加之我国页岩气储层地廣结构复杂,井下事故频发,目前我国页岩气钻井多采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但是由于油基钻井液成本高,污染大,而且油基钻井液条件下浅层气井固井难度大,使用油基钻井液钻井,二个界面存在油泥,水泥胶结质量难保证;加之与油基钻井液配套设施不成熟,因此迫切需要研发一种适用于页岩气水平井作业的强抑制高性能低污染的水基钻井液。     

封堵防塌成膜剂PF-HCM在钻井液中的应用

为解决哈得油田钻井过程中滤液侵入储层造成井壁失稳等问题,通过优选,引入了一种能够用于渗透性地层和泥岩地层的温压成膜剂PF-HCM,该处理剂的主要作用机理是通过控制水基钻井液特殊组分的途径在井筒流体与井壁界面形成一种完全隔离、封闭水相运移的膜,以达到稳定井壁的目的,实验结果表明,成膜剂PF-HCM在30~180℃较宽的温度范围内均具有较高的成膜效率,对低、中、高不同渗透率级别的岩心均表现出良好的封堵特性;在哈得油田钻井液体系中加入2%的温压成膜剂PF-HCM就能显著降低体系的滤失量和滤饼渗透率,同时不影响体系的流变性能,表明成膜剂PF-HCM在哈得油田钻井液中具有很好的封堵防塌性能。