抗高温油基钻井液主乳化剂的合成与评价

以妥尔油脂肪酸和马来酸酐为主要原料合成了一种油基钻井液抗高温主乳化剂HT-MUL,并确定了妥尔油脂肪酸单体的最佳酸值及马来酸酐单体的最优加量。对HT-MUL进行了单剂评价,结果表明HT-MUL的乳化能力良好,配制的油水比为60:40的油包水乳液的破乳电压最高可达490 V,90:10的乳液破乳电压最高可达1000 V。从抗温性、滤失性、乳化率方面对HT-MUL和国内外同类产品进行了对比,结果表明HT-MUL配制的乳液破乳电压更大、滤失量更小、乳化率更高,整体性能优于国内外同类产品。应用主乳化剂HT-MUL配制了高密度的油基钻井液,其性能评价表明体系的基本性能良好,在220℃高温热滚后、破乳电压高达800 V,滤失量低于5 mL。HT-MUL配制的油基钻井液具有良好的抗高温性和乳化稳定性。      

油基钻井液新型高效乳化剂的研制与评价

为提高油基钻井液用乳化剂的抗高温能力及稳定性,以双酚F、氯磺酸、乙醇胺等为主要原料,通过醚化反应、磺化反应和酯化反应合成一种新型亲油性乳化剂NGE-1。利用FTIR表征其分子结构,并通过测定油水界面张力和电稳定性,分析了该乳化剂性能及乳状液的稳定性。结果表明,合成的乳化剂结构中含有预先设计的基团,乳化剂NGE-1降低油水界面张力能力明显,乳化稳定性能良好,在200℃高温老化条件下破乳电压可达到580 V,且老化静置24 h后乳化率可达96%。在该乳化剂基础上,通过优选其他处理剂,构建了新型油基钻井液体系并进行性能评价,研制了一套密度达2.4 g/cm3、抗温能力可达200℃、同时可抗15%盐侵的油基钻井液体系。      

油包水钻井液用乳化剂的研制

为提高油包水钻井液的稳定性,采用有机酸、烷醇酰胺和聚醚羧酸盐3种表面活性剂制备了一种新型抗高温乳化剂YJR-1。采用破乳电压法和近红外扫描法评价了YJR-1的乳化性能,并考察了YJR-1的抗高温老化性能和油水比对其乳化效果的影响,分析了YJR-1的作用机理。实验结果表明,YJR-1的乳化性能良好,能抗200℃高温陈化;随油水比的减小,其乳化性能未明显降低,所配制的油水体积比为6∶4的钻井液在150℃下老化16 h后,破乳电压仍达302 V。YJR-1主要通过大幅度降低油水界面张力,并在油水界面形成高强度的界面膜来维持钻井液体系的稳定性。     

抗高温油包水型乳化剂的研制与应用

提高乳化剂的抗温能力是目前抗高温油基钻井液发展面临的技术难题之一.通过对表面活性剂的优选和复配,研制出了一种适用于白油的抗高温油包水型乳化剂,其中的主乳化剂由多元醇酯类与长链烷基脂肪酸类等3种表面活性剂组成,辅乳化剂由2种脂肪酸盐类表面活性剂组成,主、辅乳化剂的复配比例为4∶1.通过电稳定性评价法、乳化率评价法、离心评价法、高温老化实验以及显微镜技术,系统考察了该乳化剂的性能及其乳状液的稳定性.研究结果表明:由该乳化剂配制的乳状液,在60/40～90/10的油水比范围内、在120～220℃的温度范围内,破乳电压值高(＞850V),乳化率高(＞87.0％),析液量低(＜1.0 mL),而且乳状液液滴尺寸分布均匀.以该乳化剂为基础配制的抗高温白油基钻井液,在150～220℃范围内具有流变性良好、破乳电压值高、滤失量低、高温老化前后性能稳定的特点.     

油基钻井液用高性能乳化剂的研制与评价

与传统的单链表面活性剂相比,低聚型表面活性剂作乳化剂具有更多优点。通过一种简单的方法,用有机酸、二乙烯三胺以及二氯亚砜等合成了一种三聚型酰胺类非离子表面活性剂。该乳化剂具有3个头基——酰胺基和3条烷基链,使其具备很强的分子内和分子间作用力,其分子在油水界面聚集吸附时,同时存在烷基链之间的分子内相互作用和依靠氢键而形成的分子间相互作用,极大地提高了其构建和稳定油包水乳状液的能力。研究表明:油水比为85∶15时,加入2.0%AM-1,并以0.4%十二烷基苯磺酸钠作辅乳化剂配制的乳状液在50~220℃的温度范围内具有破乳电压值高(1 000 V)、乳化率高(91.0%)、析液量低(0.7 m L)的特点,而且乳状液液滴尺寸分布均匀,没有发生明显的聚集。以这种高性能乳化剂、改性腐植酸类降滤失剂SLJ-1和自制有机土为主处理剂,形成了一种抗高温油基钻井液体系,其密度在1.2~2.0 g/cm3之间可调,抗温达220℃,流变性能好,能抗40%水或15%劣质土的污染。     

抗高温油基钻井液的研究

油包水钻井液在抗高温、稳定井壁、油气层保护方面具有明显优势。研制了一套抗高温油基钻井液体系,该体系在经过220℃高温老化之后,具有较好的流变性能、降滤失性能、强的抑制性能和抗污染能力,密度调节范围广。     

油基钻井液用固体乳化剂的研制与评价

为解决油基钻井液常用液态乳化剂黏度高、流动性差,而常见固体乳化剂乳化效果差、制备步骤复杂的问题,通过简单的酰胺化反应制备了乳化能力强的油基钻井液用固体乳化剂EmuL-S。利用红外光谱分析了其结构,通过电稳定性、乳化率、析液量以及光学显微镜等手段考察了其乳化性能,并评价了以该乳化剂为基础配制的油基钻井液的性能。结果表明:固体乳化剂EmuL-S中含有设计要求的基团;当油水比为80∶20、固体乳化剂EmuL-S加量为3.3%时,形成的油包水乳状液的破乳电压大于1 000 V,乳化率大于90%,析液量小于0.7 mL,而且能抗180℃的高温;以固体乳化剂EmuL-S为基础配制的油基钻井液,密度最高可达到2.0 kg/L,抗温能力达到180℃,沉降稳定性高、流变性能优异,动塑比在0.21以上,破乳电压大于800 V,能抗15%水、15%劣质土、9%岩屑以及9% CaCl2的污染。研究表明,固体乳化剂EmuL-S具有优异的乳化能力和抗高温能力,并且具有制备简单、易于工业化生产的特点,可以解决现有乳化剂存在的问题。      

抗温180℃水包油钻井液研究及应用

针对低压储层钻井保护油气层的要求,通过室内研究形成了油水比为7：3～3：7的水包油钻井液,密度在0．88—0．97g／cm3可调,抗温达180℃,具有良好的乳化稳定性和流变性,防塌能力强,在城深7井和城深9井的现场应用结果显示,研究的水包油钻井液性能稳定,具有良好的抗高温、抗CO2污染能力,有利于安全快速钻井和发现、保护油气层,能够满足深井近平衡、欠平衡钻井的要求。     

抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价

利用与气制油具有较好互溶性的有机酸NAA分别与具有多反应节点的链状有机胺NAM-1和NAM-2发生酰胺化反应,制备了气制油基钻井液用抗高温主、辅乳化剂 采用FTIR、乳化率、电稳定性和气制油钻井液配方对主、辅乳化剂进行了表征和性能评价,结果表明:在主、辅乳化剂的合成过程中发生了酰胺化反应,该梳型弧状乳化剂分子量较传统的乳化剂大幅度增大;主、辅乳化剂总加量为2％(配比为1:1)时配制的气制油包水乳液,在220℃的高温条件下乳化率为83％,破乳电压为508V;主、辅乳化剂加量均为25kg/m3时配制的密度为2.3g/cm3的气制油基钻井液,在温度为220℃时破乳电压为1048V.说明制备的乳化剂具有良好的乳化和抗高温性能.     

抗高温油基钻井液润湿剂的研制及性能评价

抗高温润湿剂是配制抗高温油基钻井液的一种重要处理剂。通过有机胺、脂肪酸和乙二酸合成了抗高温油基钻井液润湿剂(TRWET)。室内对比评价了抗高温润湿剂、十二碳炔二醇聚氧乙烯醚类表面活性剂(SUPERWET)和阳离子表面活性剂(CTAB)3种润湿剂的表面张力、接触角和吸光度提高率。实验结果表明:3种润湿剂改变重晶石润湿能力从强到弱的顺序依次为TRWET,SUPERWET,CTAB,合成的TRWET具有更好的润湿能力。TRWET加入油基钻井液中,不仅可以改善油基钻井液性能,而且抗温可达200℃。     

苏53区块全油基钻井液的研究与应用

为解决苏53区块石盒子组泥岩段的井壁稳定、携岩净化及润滑防卡等井下复杂问题,研制了全油基钻井液体系。对自主研发的有机膨润土、激活剂、降滤失剂及不同产地的润湿剂进行了室温和200 ℃高温老化后的性能对比优选试验;对优化出的全油基钻井液体系进进了抗温、抗污染、抑制性、悬浮能力、封堵能力和储层保护效果评价。全油基钻井液在苏 53-82-50H 井现场应用过程中性能稳定、易维护,能大幅度提高机械钻速,润滑防卡效果好,井径扩大率小,满足现场施工的各项要求。应用结果表明,自主研发的全油基钻井液体系解决了苏53区块长裸眼水平井钻井中的井下复杂问题,为油基钻井液体系的广泛应用提供了技术保障。      

VIS-3型油基钻井液增黏剂的合成及其流变性能测试

以高级脂肪酸、二乙烯三氨为主要原料、浓H2SO4为催化剂,利用缩合法得到浅黄色片状或颗粒状的增黏剂。测试了增黏剂在三种体系,即5号白油、5号白油+有机土体系以及全油基钻井液体系中的流变性能,考察了增黏剂加量、钻井液密度对全油基钻井液流变性能的影响。全油基钻井液配方为:5号白油、3.0%有机土、2.0%降失水剂A、2.0%降失水剂B、0.5%CaO、3.0%超细重质CaCO3、0~180%重晶石、0.2%润湿剂、0~2.0%自制增黏剂。结果表明,在不同体系中加入1.0%VIS-3型增黏剂后,热滚前后均能较好成胶,体系未出现分层和沉淀。该增黏剂在三种体系中均有较好的增黏效果。当增黏剂的加量由0增至2.0%时,全油基钻井液热滚前的φ3(黏度计3转下的读数)由2增至27,静切力(Gel,Pa)由2/2增至26/27,塑性黏度(PV)由58降至28 mPa·s,动切力(YP)由3.5增至20 Pa,API滤失量由5降至3 mL;150℃热滚16 h后的φ3由2增至21,Gel由4/5增至22/25,PV由59降至24 mPa·s,YP由3.5增至21 Pa,API滤失量由4降至2 mL。当含1.0%VIS-3型增黏剂的全油基钻井液密度由0.9×103增至2.0×103kg/m3时,老化前的φ3由2增至10,Gel由2/3增至10/11;老化后的φ3由2增至7,Gel由2/3增至9/11。钻井液密度增加,增黏剂对全油基钻井液的增黏作用增强。钻井液密度相同时,老化后的φ3和Gel略有降低。钻井液密度对PV和YP的影响没有明显规律,总体影响不大。     

抗高温钻井液体系的研究与应用

通过对抗高温处理剂的优选及对处理剂间协同作用的考察,研制了一种抗高温水基钻井液体系。室内评价了该钻井液体系的高温稳定性、抗盐污染性、抑制性、润滑性、油层保护性和高温高压滤失性能等,结果表明,该体系具有很高的热稳定性（抗温可达250-260℃）,优良的抑制防塌能力、抗污染能力和润滑性能,岩心的渗透率恢复值平均为83．11％。在民深1井、车66区块的现场应用中,该抗高温钻井液的性能稳定,未发生井壁垮塌现象,电测一次成功,施工顺利,应用效果显著。     

DSW-S纳米颗粒对油基钻井液的稳定作用

为获得高性能油基钻井液,采用疏水改性二氧化硅类纳米颗粒材料DSW-S提高油基钻井液的稳定性,研究了DSW-S的微观形态与疏水性,考察了DSW-S加量对油基钻井液流变性和电稳定性的影响,分析了纳米材料稳定钻井液的作用机理。结果表明:疏水的DSW-S纳米颗粒有助于稳定W/O乳液,可使油基钻井液黏度和切力增加。3%DSW-S即可使油基钻井液的破乳电压从318 V增至535 V,使钻井液的乳化稳定性大幅提高,有助于油基钻井液在页岩地层的安全快速钻进。     

可逆转乳化钻井液乳化剂的研究

根据可逆转乳化钻井液体系的性能要求,对其乳化剂体系进行了研究。优选出酸接触可逆转的有机胺类主乳化剂HN408,可提高乳液稳定性的助乳化剂RSE,以及有助于稳定乳液并能改善酸转相后水包油体系流变性的助表面活性剂RSO。确定了各乳化剂的最佳加量为：HN4082％,RSE1％,RSO0．4％。由此建立了可逆转乳化钻井液体系,该体系在酸转相前后,均具有良好的流变性、热稳定性及较低的高温高压滤失量。     

油基钻井液用CET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液(CET体系),与大庆现用油基钻井液(大庆体系)进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少(因而生产成本较低),滤失量较低,破乳电压较高(即乳化稳定性较好)。油水比7:3的CET体系和加入2%有机胺稳定剂的油水比6:4的CET体系,破乳电压均在300 V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8:2的CET体系抗黏土(1%~4%)、地层水(1%~4%)污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

高温高密度油基钻井液处理剂性能研究

介绍了一套适用于南海莺琼盆地的高温高密度油基钻井液体系，对其中各种处理剂对体系性能的影响进行了研究。结果表明，所研究的高温高密度油基钻井液体系及其处理剂不仅具有较好的高温稳定性，而且在高达2．3g／cm^3的密度下体系的流变性稳定．满足钻井工程的需要。     

深井钻机钻井液真空除气器研制与应用

针对深井、超深井钻井过程中,使用高密度钻井液,导致常规真空除气器处理量大幅下降、除气效率明显降低的难题,研制出一套适用于高密度钻井液的真空除气器,满足深井、超深井钻井的需要。研制了轴流式辅助进液装置,提高了除气器的处理能力; 设计了射流式排液装置,具有较大的抽吸能力,大幅提高了除气器的真空度,进而提升了处理量和除气效率。现场试验结果表明,深井钻机钻井液真空除气器的工作性能稳定,处理量大,除气效率高,满足了高密度钻井液除气器的需要。