可循环微泡沫钻井液研究及应用

根据微泡沫理论模型,在室内合成出了微泡沫发泡剂MF1.对该发泡剂的性能进行了评价。结果表明,微泡沫发泡剂MF1的抗温能力大于150℃,抗盐能力达到了10%,抗油能力达到了15%,抗钙能力达到了5g/L.在此基础上研制出了性能良好的微泡沫钻井液配方,对其结构进行了显微分析。结果表明,微泡沫气泡群体是以单个悬浮和部分相互连接的方式存在于体系中,微气泡之间在平面上为点接触,气泡呈大小不等的圆球体。该钻井液密度在0.6～0.95g/cm³范围内可调,体系稳定性良好。在锦45-15-26C井的现场应用证实,在整个钻进过程中该钻井液性能稳定,没有出现气液分层现象,泡沫细小,泥浆泵上水正常,微泡沫钻井液的各项性能均能满足现场使用的技术要求。     

泡沫钻井液发泡剂抗温性评价方法

为了满足钻井深部低压地层、地热和干热岩等不同地层温度的泡沫钻井液，笔者对关键组分发泡剂的抗温性评价方法进行了适应性研究。基于机械搅拌的热滚评价法和干粉加热法，对比分析了3种工业化抗高温发泡剂十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸钠SDS和α-烯烃磺酸钠AOS，考察了温度对其起泡性、泡沫流体稳定性和流变性影响。实验结果表明，采用评价方法不同，同一发泡剂实验结果不同，采用热滚评价法时，室温～190℃，SDS抗温性能优于AOS和SDBS，但SDS抗温小于200℃，而AOS和SDBS在240℃、16 h环境下，依然具有良好的起泡性；采用干粉加热评价法，AOS和SDBS抗温不低于260℃、4 h，SDS抗温低于150℃、3 h。在实验的基础上，针对微泡沫钻井液的研发，推荐使用热滚法评价发泡剂的抗温性能，并针对不同地层温度给出适宜性建议。      

TLJ-1植物胶钻井液抗温能力的提高

由于植物胶成分多、改性复杂,而且改性后不能确保无毒,选用改变体系物理化学环境的方法,对如何提高植物胶钻井液的抗温能力进行了研究.首先引入高温保护剂,降低体系的热传导速度;同时加入除氧剂降低体系的含氧量,减缓植物胶的氧化降解速度;最后选用高温稳定剂,提高植物胶分子的键能,增强处理剂间的作用强度.室内实验表明:通过引入高温保护剂聚乙二醇、除氧剂Na2SO3以及高温稳定剂Gemini季铵盐,植物胶钻井液的抗温能力从90℃提高到了140℃,并且体系其它性能良好,能够满足现场施工对钻井液的性能要求.     

深井抗高温泡沫钻井液技术研究与现场试验

常规泡沫钻井液在深部地层高温条件下存在稳定性差、抗压能力弱以及携岩能力差等问题,同时在钻遇油层时容易消泡,为解决该问题,研究了深井抗高温泡沫钻井液。通过研制关键处理剂FPTO-1（发泡剂）、WPTO-1（稳泡剂）和YZTO-1（页岩抑制剂）,并对其加量进行优选,形成了6组深井抗高温泡沫钻井液配方;通过室内性能试验,从抗高温、抗原油污染、抑制性和抗高压性能方面综合评价,优选了钻井液配方。室内试验表明,深井抗高温泡沫钻井液可抗温150℃、抗油30%、抗压28 MPa。该钻井液在哈深2井三开3 837.00~5 173.50 m井段进行了现场试验,结果显示,在温度达到137℃时该钻井液性能依然稳定,并具有良好的携岩能力。研究结果表明,深井抗高温泡沫钻井液突破了常规泡沫钻井液应用井深的极限,且综合性能优良,具有现场应用价值。      

高性能硬胶泡沫钻井液体系的研究及现场应用

硬胶泡沫钻井液在具备普通泡沫钻井液提高机械钻速、及时发现油气层特点的同时,还具有较强的携岩能力和抗污染能力。本文针对欠平衡钻井可能遇到的高温、高浓度盐水地层和原油污染问题,通过对原材料的优选,运用自主研发的高效发泡剂TSB研制出高性能硬胶泡沫体系,在室内评价了其抗温、抗盐、抗油污染性能,并分别在BJ7168井、白22井应用实施。现场应用表明,硬胶泡沫钻井液的发泡量大、稳定时间长、抗污染能力强,能很好地满足携岩的要求。     

微泡沫钻井液技术

微泡沫钻井液在储层保护、钻井提速和提高固井质量方面比常规水基钻井液有更大的优势,适合大庆外围"三低"油田和海塔盆地.室内对发泡剂、稳泡剂进行了筛选,优选了高效复合发泡剂、稳定剂和增黏剂,将现用钻井液体系转化为微泡沫钻井液体系,并对其抑制性、抗温、抗污染(抗黏土、抗钙、抗煤油)能力、油层保护效果(模拟岩心动态污染试验)以及微泡沫钻井液防漏、油气层保护、提速机理和微泡沫钻井液流变特性进行了研究,建立了微泡沫钻井液的具体流变模型.现场应用表明该体系配制简单、维护方便、易于转化,钻井液性能能够满足钻井工艺的要求,保证安全快速优质钻井,减轻油气层污染,提高单井产能.     

高性能硬胶泡沫钻井液体系的研究及应用

硬胶泡沫钻井液不仅具备普通泡沫钻井液能提高机械钻速、及时发现油气层的特点，还具有较强的携岩能力和抗污染能力。针对欠平衡钻井可能遇到的高温、高浓度盐水地层和原油污染问题，优选出了性能较好的2种增黏剂和稳泡剂，运用自主研发的高效发泡剂TSB研制出了高性能硬胶泡沫钻井液。室内实验评价了其抗温、抗盐和抗油污染性能。该钻井液在BJ7168和白22井进行了应用。现场应用结果表明，硬胶泡沫钻井液的发泡量大、稳定时间长、抗污染能力强，很好地满足了携岩及井壁稳定的要求。     

DY-1高温发泡剂的流变性和稳定性研究

泡沫流体是一种非牛顿流体,由于密度低、滤失量小、携砂能力强、助排能力强、稳定性好及对储层伤害小等优良特性,能够防止作业液漏失、有效保护油气层,在低压井中可以应用泡沫流体来解除地层或防砂工具的堵塞。解堵所用的泡沫必须具有很高的发泡和稳泡能力,并且具有抗高温、抗油的特性,DY - 1高温发泡剂本身就具有抗高温的特性,室内试验证明它是一种幂律流体,同时也具有高发泡能力、高稳定性以及抗油性能。     

空气泡沫钻井流体体系及性能评价

从保护井壁、提高井壁稳定性等技术要求出发,筛选了高效发泡剂、稳泡剂、泥页岩抑制剂,并确定各组分最佳含量,研制了空气泡沫钻井流体体系,该体系由0．3％TWS＋0．15％XC＋0．03％YIM＋0．5％GXG组成。考察了空气泡沫流体抑制页岩水化膨胀、水化分散能力、岩芯浸泡效果及抗温性能。结果表明,该空气泡沫流体体系页岩24h水化膨胀量2．64mm,页岩滚动回收率91．4％,岩芯在配方体系中浸泡24h完好无损,温度90℃时泡沫体系的半衰期仍保持30min以上,表明该泡沫配方体系具有较强的抑制性和良好的抗温性,能够较好地解决空气泡沫钻井中井壁失稳问题。     

N-烷基-β-氨基丙酸的制备及泡沫性能研究

研究以丙烯腈与脂肪伯胺为原料,配比为1∶1.1,通过两步反应合成N-烷基-β-氨基丙酸（HA）,并采用Paragon-1000型红外光谱仪进行了结构表征分析。选用两性发泡剂HA、阴离子发泡剂ABS、非离子发泡剂AEO、阳离子发泡剂CTAB,与两性发泡剂HA进行了泡沫性能对比。对HA进行了耐温、抗盐、抗钙性能及稳定性能评价。实验表明,HA的发泡能力随温度变化不明显,在25℃附近,半衰期最长为14 min,泡沫稳定性最好;在pH<3和pH>7时,发泡体积大于540 mL,半衰期大于5.5 min,泡沫性能远高于pH为3～7时;随着盐度的升高,泡沫体积在720 mL附近变化,半衰期持续延长至10 min,抗盐性较好;随着Ca2+浓度的升高,泡沫体积由700 mL下降至380 mL,但半衰期由7.5 min上升至17 min,泡沫稳定性上升,可以满足泡沫流体井下作业使用。