抗高温高密度无土相柴油基钻井液室内研究

针对常规高密度油基钻井液不利于提高机械钻速且流变性难以控制的缺点,通过分子结构设计,合成了抗高温乳化剂HT-MUL和提切剂ZNTQ-I,并配制了抗高温高密度无土相柴油基钻井液。通过电稳定性试验和高温老化试验,评价了乳化剂、提切剂的单剂效果,并对研发的无土相油基钻井液进行了抗温性、稳定性、抗污染能力和抑制性试验。试验结果发现:HT-MUL乳化剂具有较高的破乳电压,抗温达220℃;提切剂加量为0.5%时提切效果显著;在150~220℃条件下,2.50 kg/L无土相油基钻井液破乳电压在2 000 V左右,可抗质量分数25%蒸馏水的污染和质量分数15% CaCl2溶液的污染。研究结果表明,抗高温高密度无土相柴油基钻井液的密度可达2.50 kg/L,抗温达220℃,具有良好的稳定性、悬浮性和抗污染能力,能够满足提高钻速和保护油气层的要求。      

一种抗高温高密度无土相油基钻井液提切剂

针对油基钻井液体系高温环境下沉降稳定性不足的难题,将二聚脂肪酸和二乙烯三胺以物质的量比1∶2反应合成了一种小分子脂肪酸酰胺型抗高温提切剂FAA,并对其进行了结构表征、机理分析和性能评价。流变实验和显微镜观察结果表明,提切剂FAA主要通过在乳液滴之间桥联形成凝胶网络结构来有效提高油基钻井液的结构强度,从而改善其固相悬浮能力及沉降稳定性。在柴油基钻井液体系中的评价结果表明,FAA可有效提高体系的动切力、φ₆/φ₃读数以及动塑比,并可有效改善体系的高温沉降稳定性,使体系在220 ℃下静置5 d后沉降因子SF小于0.52,无明显沉降现象出现。      

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。     

处理剂对抗高温高密度油基钻井液沉降稳定性的影响

为了解决抗高温高密度油基钻井液存在的静态沉降稳定性与动态沉降稳定性难以控制的技术难题,采用改进的VST 沉降测试法对抗高温高密度油基钻井液的动态沉降稳定性进行了测量,分析了有机土、提切剂、润湿剂以及提切剂与有机土配比对钻井液沉降稳定性及流变性的影响。结果表明,有机土加量越大,钻井液静态与动态沉降稳定性越好,密度差越小,但钻井液黏度越高; 提切剂与有机土达到合理配比时,可以提高钻井液沉降稳定性; 抗 200 ℃、密度为 2.0 g/cm3全油基钻井液优化配方为 :有机土加量为 3.5%～4.5%,提切剂加量为 0.25%～0.3%,提切剂与有机土加量最佳配比为1∶ （17～18）,润湿剂加量为 2.5%。      

高密度无土相油基钻井液

高密度油基钻井液高温下重晶石易沉降,导致体系稳定性变差,传统方法采用高浓度有机土来解决,但其会引起钻井液黏度过高,造成ECD升高而引发井漏等复杂情况。针对以上问题,研发了一种具有强电稳定性能、增黏效果的小粒径乳化剂DEMUL,并开发了一种高密度无黏土相油基钻井液体系,通过加入DEMUL、苯乙烯-丁烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与提切剂的协同作用,达到提高高密度油基钻井液的稳定性能,且配方简单、处理剂加量少。研究结果表明,该钻井液在200 ℃下老化160 h也能保持良好的流变性能,160 ℃恒温静置336 h后沉降因子为0.5074,表现出良好的稳定性,且具有良好的抑制性能和极压润滑性能。该钻井液体系在川渝页岩气某高密度水平井进行了应用,钻井过程中该体系流变性能稳定,携砂性能良好,抑制性能强,未出现井下复杂情况。      

聚酯提切剂的研制及高密度油包水钻井液的配制

为提高油包水钻井液的悬浮能力,以高纯二聚酸与聚氧乙烯醚脂肪胺为原料,通过缩聚法合成了一种分子量在8 000左右的油溶性聚酯提切剂。通过分析作用机理认为,该剂具有酯基、醚基以及叔胺基等强极性基团,能迅速依靠氢键缔合成一定强度的网架结构。实验评价了加入PZX-1后,基浆和油包水钻井液低剪切速率下的切力(LSYP)和静切力的提高程度,以及钻井液在不同高温热滚后的沉降稳定性及其随静置时间的改善程度。结果表明,加入1%提切剂后,钻井液的LSYP从0.51增加到3.07 Pa,静切力从1.5/2.5增加到5.0/7.5 Pa/Pa,重晶石的沉降明显减缓,且效果好于国外同类产品。通过用Turbiscan LAB稳定性分析仪评价钻井液的稳定性指数对超细碳酸钙进行了优选,并用1%PZX-1与4%的粒径为0.03 mm和0.006 5 mm的超细碳酸钙复配,形成了密度达2.6 g/cm3的油包水钻井液,该体系抗温达180℃,悬浮性能好。     

高温高密度无黏土低固相钻井液研究

为解决高温深层水平井钻井液储层保护问题,利用甲酸盐与碳酸钙复配加重构建了一套高温高密度低固相钻井液体系,实验发现,将碳酸钙粒径(D50)控制在23μm左右时,碳酸钙加重对钻井液流变性和滤失性影响最小.采用甲酸钠、甲酸钾、碳酸钙三者复配加重方案,不仅可以实现钻井液良好的性能,而且使钻井液成本降低.高温高密度低固相钻井液在...     

油基钻井液用改性锂皂石增黏提切剂

以正辛基三乙氧基硅烷和锂皂石为原料,利用溶胶-凝胶法一步合成了油基钻井液用增黏提切剂改性锂皂石MLap-1,分别利用红外光谱、热重分析、透射电镜和表面润湿性对其单体进行表征,证明其合成成功。通过对改性锂皂石MLap-1单剂评价发现,该剂能够提高油水比为80∶20乳液的乳化效率和破乳电压,在0.3%加量下,乳液破乳电压值达到1200 V以上,使得乳液的表观黏度和动切力由12 mPa·s和0 Pa增大至23 mPa·s和10 Pa,同时能够抗200 ℃高温。以改性锂皂石MLap-1为基础构建的高密度油基钻井液在200 ℃老化后,其动切力维持在4 Pa以上,低剪切速率切力维持在3 Pa以上,破乳电压高于1000 V,滤失量低于5.0 mL,很好地维护了钻井液的悬浮稳定性,保持了良好的乳化稳定性和降滤失效果。为油基钻井液进一步钻探深井、超深井提供了技术支持。      

抗高温高密度可逆油基钻井液体系

为满足高温深井钻井需求以及弥补油基钻井液在完井固井和环境保护方面的不足，基于非离子表面活性剂CN-2构建了CO₂和HAc双响应性可逆油基钻井液体系，并比较了两种纳米颗粒(OTS-KH550/SiO₂、CTAB/SiO₂)对体系性能的影响。结果表明：所建体系在CO₂或HAc诱导下从油包水转相为水包油，该转相可由CaO或NaOH诱导回转。CN-2与OTS-KH550/SiO₂协同稳定的乳状液性能更佳，抗温达250℃。纳米颗粒OTS-KH550/SiO₂的加入不会影响钻井液体系的可逆性能，且能显著地改善体系抗高温性能，使得体系在低油水比50∶50～60∶40、高密度1.8～2.1 g/cm³及高温180～200℃条件下均具有良好的流变性能和滤失性能。含油钻屑、油基滤饼均可通过CO₂鼓泡或HAc溶液浸泡很容易地被清洗。通过红外光谱分析和微观观察揭示机理为：在CO₂或HAc诱导下，乳化剂发生盐化，亲水...     

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。     

低切力高密度无土相油基钻井液的研制

传统的油基钻井液采用有机土作为增黏剂来增加悬浮重晶石的能力,是一种含土相的油基钻井液,高密度条件下含土相油基钻井液流变性控制困难限制了其应用的范围。为此,以新研制的复合型乳化剂(G326-HEM)为核心,构建了无土相油基钻井液体系,并对该配方进行了优选和性能实验。结果表明:1无土相油基钻井液体系无须使用辅乳化剂、润湿剂,具有配方简单,高密度条件下流变性好等特性;2与含土相钻井液相比,高密度条件下塑性黏度、终切力低,降低了高密度钻井液因黏切高诱发井漏的风险,可节省10%的基础油;3塑性黏度和动切力随着油水比的降低而升高,不同密度下的油基钻井液选用不同的油水比;4无土相油基体系配方对基础油的适应性较广,可广泛应用于合成基、矿物油基钻井液。结论认为,该成果较好地解决了无土相体系在高密度条件下的电稳定性弱、悬浮稳定性差的难题,为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。     

GW-1油基钻井液增黏剂的合成和性能

随着页岩气的快速发展,各种页岩层地质复杂情况带来的问题相继暴露出来,油基钻井液逐步成为页岩气地层水平井的首选。但是在一定条件下,油基钻井液也面临流变性不好、黏度低、携带岩屑能力差等问题。针对上述问题,通过缩聚法研制了一种GW-1油基钻井液增黏剂。分别采用红外光谱仪、热重分析仪对GW-1的结构及其热稳定性能进行了分析,同时评价了GW-1在油基钻井液体系中的性能。实验结果显示:GW-1增黏剂热稳定性良好,抗高温;GW-1加入到油基钻井液体系后,增黏效果显著,同时还能提升钻井液的电稳定性,大大降低了油基钻井液的滤失量,是一种很好的油基钻井液增黏剂。     

无土相油基钻井液用增黏提切剂的合成及性能

采用乳液聚合法制备出适用于无土相油基钻井液的增黏提切剂,考察了单体配比、单体加量、引发剂加量、交联剂加量、乳化剂加量、反应温度及反应时间对产物增黏提切性能的影响;采用FTIR、纳米激光粒度分析仪及金相电子显微镜对该增黏提切剂的结构和粒径进行了表征,并对其在柴油及无土相油基钻井液体系中的性能进行了评价。优化出最佳合成条件为:单体配比n(甲基丙烯酸十六酯)∶n(苯乙烯)=5∶5,单体加量(w)为30%~35%,引发剂过硫酸钾加量(w)为0.7%~0.9%,交联剂二乙烯基苯加量(w)为0.6%~0.8%,反应温度80~85℃,反应时间6~7 h,乳化剂配比m(十二烷基苯磺酸钠)∶m(OP-10)=1∶1.5,乳化剂加量(w)为5%~6%。表征结果显示,该增黏提切剂平均粒径在96 nm左右。实验结果表明,当其加量为柴油的3%(w)以上时,基浆动塑比在0.5以上,在80~160℃内变化不大,150℃下连续老化72 h性能稳定;在149℃、55.5 MPa下,该增黏提切剂在柴油中的动塑比为0.470,在无土相油基钻井液体系中的动塑比为0.200,具有更好的悬浮稳定性能。     

无固相钻井液抗高温增粘剂WTZN的研究与应用

阐述了研究无固相钻井液抗高温增粘剂的重要性,介绍了一种无固相钻井液增粘剂的室内合成方法,并对合成样品的增粘效果、在淡水和盐水体系中的抗高温性能进行了实验评价,并对其现场应用效果进行了分析.结果表明:WTZN无固相钻井液增粘剂增粘、提高动切力效果好,有利于提高钻井液携带岩屑能力;抗高温稳定性强,可用于深井勘探开发;在淡水和盐水中的增粘效果和抗高温能力均十分明显.     

超高温(240℃)水基钻井液体系研究

针对中国目前高温深井钻井的需求，研制出了一种新型抗高温水基钻井液体系，抗温可达240℃。该体系主要由抗高温保护剂、高温降滤失剂、封堵剂、增粘剂等组成。抗高温保护剂GBH可以大幅度提高磺化聚合物的抗高温降滤失性能、高温稳定性能及钻井液体系的整体抗温性能。评价了新型抗高温水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压降滤失性能、流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。实验结果表明，该抗高温水基钻井液体系各种密度配方在240℃温度下均具有良好的高温稳定性，高温高压滤失量低，并具有良好的流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。     

高温高压下油基钻井液的流变特性

使用Rheo Chan7400型高温高压旋转粘度计,分别测定了具有典型配方的矿物油钻井液和柴油钻井液在高温高压下的流变性能.实验结果表明,这两类油包水乳化钻井液的表观粘度、塑性粘度和屈服值均随温度的升高而降低,随压力的增加而增大.常温时压力对表观粘度和塑性粘度影响很大,但随着温度升高,压力的作用逐渐减小.在深部井段,影响油包水乳化泥浆流变性的主要因素是温度而不是压力.在大量实验的基础上,运用回归分析方法建立了预测井下高温高压条件下表观粘度的数学模型.经实验验证,计算值与实测值吻合较好.模型中温度和压力的特征值可直观地反映温度和压力对表观粘度的影响程度.该模型应用方便,并适于在生产现场应用.     

东秋8井下尾管高密度油基防卡钻井液研究与应用

东秋8井是塔里木油田的一口重点预探井。该井在4772～530lm井段的钻井过程中因砂岩层渗透性好、油气层压力系数高，发生了多次井漏、溢流和压差卡钻等复杂事故，决定完钻，下入φ127mm尾管。为避免下尾管时出现压差卡钻等复杂情况，通过研究分析，优选出了高密度油基钻井液进行下尾管和固井作业。该钻井液抗温抗压能力强，性能稳定，与井浆配伍性好，经高温静置后，具有较高的携屑悬浮能力。现场应用表明，高密度油基钻井液密度范围宽、滤失量低、泥饼薄、泥饼的粘附系数小、高温高压稳定性好；能够大幅度降低泥饼的粘附系数，适合于深井超深井易发生压差卡钻井段测井、下套管等施工；东秋8井小眼井顺利下入尾管，固井作业顺利，解决了东秋8井下入尾管发生压差卡钻的难题，经济效益非常明显。     

胜利油田无固相抗高温钻井液体系的研究与应用

针对埋藏较深的潜山油藏、碳酸盐岩储层的地层温度较高,固相颗粒是其主要损害因素的特点,研制出了一种用于无固相钻井液体系、抗温能力超过150 ℃的高温增粘剂TV-Ⅰ,以此为主剂研制出了淡水、复合盐水、海水等无固相钻井液体系,并分别在胜利油田4个不同区块的13口井上进行了现场应用.结果表明:在井深超过4000 m、井底温度在150 ℃以上(最高达170 ℃)的情况下,该体系具有热稳定性好、抗温抗盐能力强(高达180 ℃)的特点,很好地解决了以往无固相钻井液高温状态下由于聚合物的降解而造成的降粘问题;携岩能力强,保证了钻井施工安全顺利;具有良好的技术经济效益.     

疏水缔合聚合物在高密度钻井液中的应用研究

钻井液流变性一直是高温深井水基钻井液的主要技术问题之一.研究出了疏水缔合聚合物,用它代替普通高分子量聚合物加入粘土含量低的钻井液中,可以提高钻井液的高温悬浮性.疏水缔合聚合物在钻井液中能和膨润土共同作用形成自身的空间网架结构,在低温、高温及高温老化后能有效地提高钻井液悬浮性;与普通高分子量聚合物相比,疏水缔合聚合物具有明显的抗温抗盐和抗剪切功能.室内试验评价了疏水缔合聚合物含量对低土量钻井液悬浮性的影响及其对不同膨润土含量钻井液流变性的影响、疏水缔合聚合物与其他处理剂的配伍性及疏水缔合聚合物加重钻井液的热稳定性和悬浮性.结果表明,将有双重悬浮功能的疏水缔合水溶性聚合物引入高温深井水基重钻井液(温度为150 ℃、密度为1.5 g/cm3)中,使钻井液在粘土含量为3%,粘度较低的情况下能具有良好的悬浮性;利用疏水缔合聚合物解决目前深井钻井液存在的流变性问题是可行的.     

坨-胜-永断裂带高密度深井钻井液技术

坨-胜-永断裂带储油层埋藏深、压力高，断层发育，构造较复杂，在钻井过程中容易发生与高密度钻井液相关的钻井问题。通过分析研究，确定在三开之前采用低密度聚合物铵盐体系，三开之后采用抗高温抗盐的聚合物硅氟防塌降滤失钻井液。提出了在该区块使用高密度钻井液技术的主要施工措施：禁止直接加加重材料．采用混重钻井液的逐步加重方式，同时保证加重材料有充分的水化时间；对直井，润滑剂总含量应为2％～3％．对定向井，润滑剂总含量应为3％～5％；该区块高密度钻井液用水的矿化度不能超标，氯离子含量应小于1000mg／L，钙镁离子含量均应小于200mg／L；处理剂应具备良好的抗高温和抗盐性能；保证四级固控设备的使用率，特别是离心机在每次下钻后调整钻井液时的使用至关重要。现场应用表明，聚合物硅钾基防塌降滤失钻井液具有滤失量低、抑制性强、抗高温、防塌和润滑性能好、携岩能力强等优点。