超高温270℃水基钻井液体系研究

松辽盆地即将实施的大陆科探井松科2井井底温度可达260℃以上。采用室内合成的抗高温聚合物降滤失剂HR-1,改性腐植酸HS-1为主处理剂,与优选的沥青类高温封堵剂、高温稳定剂海泡石进行配伍性试验,形成了抗温270℃钻井液体系,并进行性能评价。结果表明,该钻井液具有较好的流变性和较低的滤失量,较强的抗钙土和抑制岩屑粉污染能力。钻井液高温稳定性好,270℃/96 h连续老化后滤失量小于5.0 m L。     

水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用

现阶段广泛使用的油基钻井液降滤失剂沥青类和腐植酸类产品存在增黏严重、加量大、降滤失效果有限或抗温性能不理想等缺点。利用乳液聚合的方法,以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸作为单体,合成了一种水性丙烯酸树脂材料WAR,并使用红外光谱对其结构进行表征。热重分析表明单剂抗温可达237℃（失重2%）以上。分别在常规油基钻井液和无土相油基钻井液体系中,从乳液稳定性、流变性、降滤失性、封堵性和抗温性5个方面来综合评价WAR。实验结果表明:水性丙烯酸树脂对稳定乳液有非常积极的作用,放置24 h后基浆乳化率依然可达100%;WAR对油基钻井液流变性影响较小,具有突出的降滤失、封堵和抗温性能:180℃高温高压滤失量可以降至5 mL之内,且滤饼致密;180℃老化16 h后正向封堵率可达75%以上,反向封堵率可达70%以上;与氧化沥青进行对比实验表明,水性丙烯酸树脂综合性能优于氧化沥青。此外,文中分析了水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用机理。      

钻井液用封堵剂的评价方法及影响因素

井塌、井漏、油气层保护是当前制约钻井工程顺利进行的3大技术难题.为了解决此难题,要求钻井液具有强的封堵性能.通过对钻井液封堵剂的评价方法及影响因素进行研讨,提出采用42型或71型高温高压滤失量测定仪,测定钻井液HTHP滤失量、HTHP渗透失水、HTHP砂床滤失量和HTHP砂床渗透失水4个指标来评价钻井液的封堵效果;并对钻井液封堵剂种类、加量、膨润土和加重剂含量、钻井液中固相粒级分布、含油量、温度、压差、地层裂隙大小等因素对钻井液封堵效果的影响进行了研讨.得出,复配使用降滤失剂、沥青类产品、成膜封堵剂等可以有效实现对地层裂隙的封堵,随温度与压差增加,封堵剂的品种与加量必须进行调整.     

液体型妥尔油沥青酰胺树脂的合成及降滤失性能评价

为减少传统沥青类降滤失剂对环境的影响,并提高油基钻井液的高温封堵能力,以天然植物油加工尾料妥尔油沥青为原料,采用顺丁烯二酸酐和多元有机胺依次对其进行改性,所得产物溶于环保溶剂油,制备得到液体降滤失剂BZ-FLA。红外光谱分析和核磁共振分析表明,最终产物BZ-FLA主要为顺丁烯二酸酐改性的树脂酸和多元有机胺缩合而成的交联型妥尔油沥青酰胺树脂。分别评价液体降滤失剂在典型油基钻井液中以及无土相油基钻井液中的性能,结果表明,液体降滤失剂BZ-FLA抗温达180 ℃,加量为0.75%～1.0%时可将钻井液高温高压滤失量降至4.0 mL以内,与常规沥青降滤失剂加量3%的效果相当。BZ-FLA与沥青类和褐煤类降滤失剂复合使用,可进一步提高油基钻井液的封堵能力。BZ-FLA在无土相油基钻井液中降滤失效果同样显著。      

无土相硅酸盐-烷基葡萄糖苷钻井液

针对硅酸盐钻井液的流变性和高温高压滤失量不易控制的问题,在钻井液中引入了烷基葡萄糖苷APG,并对配伍的处理剂进行了优选。通过处理剂优选得到,在硅酸盐溶液中,XC和HV-PAC具有较好的提黏切能力,LV-CMC、CPS2000是较为理想的低分子量和中分子量降滤失剂,可用FD-1、乳化沥青和聚合物凝胶作封堵剂,多羟基天然酚K-1是合适的分散剂,APG胶束吸附在处理剂和固相颗粒表面形成的憎水屏障,可阻止或降低硅酸盐与重晶石表面作用及硅酸盐自身的聚集作用,从而改善硅酸盐钻井液的流变性,降低钻井液高温高压滤失量。硅酸盐-烷基葡萄糖苷钻井液对不同区块岩屑的滚动回收率较高,具有良好的抑制性,且该钻井液在低孔低渗岩心中的封堵率接近100%,具有较强的物理、化学封固性能。该钻井液在内蒙意7和意11井进行了应用,解决了火山岩和泥岩的井壁稳定问题。     

沥青类产品防塌效果的室内评价

利用高温高压岩心静失水仪,对沥青类产品的防塌机理和防塌效果及温度、压力对防塌效果的影响进行了评价。经果表明,氧化沥青能在高温下软化变形封堵微裂缝,在低于沥青软化点时,随温度和压差升高,氧化沥青的封堵能力和降滤失效果增加。磺化沥青靠溶于水的磺化部分提高滤波粘度,降低滤失量,随温度升高磺酸根基团水化能力下降,降滤失效果也因此下降。在高温下,氧化沥青的封堵能力和降滤失效果优于磺化沥青。     

低荧光惰性降滤失剂XNJ-3的性能评价

为了兼顾探井、生产井（开发井）和环境保护等的要求，以直链饱和烃为原料，采用分散与聚集相平衡原理，研制成功了低荧光、低毒的钻井液惰性降滤失剂XNJ－3。对XNJ－3在淡水、正电胶和高密谋盐水钻井液中的作用进行了综合评价，并与磺化沥青进行了对比。结果表明，XNJ－3惰性降滤失剂具有良好的降滤失、润滑、防塌、封堵能力，抗温能力强（150℃以上）、抗盐能力强（7％NaCl 7%KCOOH)，与疏水缔合聚合物AP－P1、甲酸钾等处理剂配伍性好，并在高温（150℃）高密谋（密度为2.0g/cm^3）钻井液中表现出良好的降滤失效果和改善流变性能的能力；可用于正电胶MMH钻井液体系，且无荧光、低毒，整体效果明显优于磺化沥青HL－Ⅱ和SAS。     

钻井液用沥青类材料软化点的室内评价

沥青是原油精炼后的残留物，将沥青进行一系列的加工处理后，可制成钻井液用的沥青类防塌封堵剂，在钻井液体系中起到：维持钻井液性能稳定，保持井壁稳定等。软化点是钻井液用沥青类材料重要指标之一，在钻井液中，该类材料能在一定温度和压力下软化变形，从而封堵裂隙，并在井壁上形成一层致密的保护膜。在软化点内，随着温度升高，沥青的降滤失能力和封堵地层裂隙能力增加，井壁稳定效果增强，在井壁处形成具有护壁作用的内、外泥饼难以被冲刷掉，一旦超过软化点后，在正压差作用下，会让软化后的沥青流入岩石裂隙深处，稳定井壁的效果变差。因此，软化点是评价该类产品重要指标之一，软化点应与所处理井段层位温度相近，软化点过高或过低都会使处理效果大为降低，本研究采用沥青软化点试验仪评价软化点，为钻井液用沥青类材料软化点评价选择提供参考。     

钻井液用无荧光仿沥青NFA-25的性能评价与应用

钻井液用无荧光仿沥青NFA-25是为克服常规磺化沥青的缺点而研制的.介绍了NFA-25的合成方法、性能指标、防塌机理及现场应用效果.NFA-25既含有水溶组分,又含有油溶组分,油溶组分中含有软化点不同(50～150 ℃)的成分.NFA-25能与水、土乳化、结合,形成可压缩性滤饼,起到封堵、防塌、降低高温高压滤失量的作用.介绍了NFA-25在轮古油田LG-52井、南缘区块东湾一井和埕北油田CB251E-平1井的应用情况.     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂

采用有机胺对腐植酸进行改性,用做油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,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,并评价了在油基钻井液中的性能。改性腐植酸降滤失剂最佳合成条件为:腐植酸与有机胺 H60B 摩尔比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。     

MS型堵漏隔离液的研究与应用

为了解决易漏失井固井施工中水泥浆的漏失问题,研究开发了一种堵漏隔离液。首先运用颗粒级配理论确定堵漏材料的粒径范围,然后根据堵漏材料物理性能的要求,优选了蛭石颗粒和丙纶纤维作为堵漏材料。使用MS隔离液化学剂、高温隔离液助剂和堵漏材料配制得到MS型堵漏隔离液,对MS型堵漏隔离液的流变性、稳定性、纤维分布情况、相容性和冲洗能力等进行了评价,利用缝隙板堵漏试验和砂床堵漏试验对MS型堵漏隔离液的堵漏性能进行评价。结果表明,MS型堵漏隔离液各项性能指标完全满足固井施工要求,堵漏承压能力达到8 MPa。MS型堵漏隔离液在河坝107井φ219.1 mm尾管固井中成功应用,并在川东北地区和塔河油田进行了53井次的现场应用,取得了良好的堵漏效果。      

高强度吸水膨胀型堵水剂JBD的研制

选用乙烯基阴、阳、非离子单体和有机硅交联剂及无机填料等合成了一种高强度吸水膨胀型树脂堵水剂一JBD，并探讨了其吸水膨胀性能和堵水性能。研究结果表明：JBD在不同介质中具有不同的吸水膨胀性能，吸水膨胀后具有很高的强度和韧性；JBD具有很好的抗温性能和选择性堵水效果，其抗湿能力大于120℃，堵水率可达99％以上，而堵油率小于15％；JBD对水相的封堵强度达20MPa／m以上，现场应用效果良好。     

凝胶型油井高温抗盐化学堵剂的研制与应用

针对文东油田特殊的油藏物性，以阳离子聚丙烯酰胺为主剂，利用了阳离子的空间位阻和诱导效应以及阳离子不易受其他阳离子影响的特点，以有机胺为交联剂，充分利用了杂环的稳定性，研制了凝胶型油井高温抗盐堵剂，提高了堵剂的耐温抗盐性能。系统地评价了环境因素对堵剂性能的影响，给出了一系列性能指标。应用结果表明，该堵剂适应于高温高盐油藏。     

基于形状记忆聚合物的温敏型堵漏材料制备与评价

传统堵漏材料对裂缝性漏失的封堵存在不足,针对该问题,将形状记忆聚合物材料引入封堵作业,利用其“温控形变”特性,制备出温敏型堵漏材料;采用热机械动力分析仪和形状恢复试验,评价了其玻璃态转变温度和形状记忆性能;通过裂缝封堵模拟试验,评价了温敏型堵漏材料的裂缝封堵效果,并探索了其裂缝封堵机理。研究结果表明:温敏型堵漏材料的形变温度（即玻璃态转变温度）可根据漏失层段位置需求在温度80～120 ℃范围内进行调控,形状记忆性能优异（形状恢复率大于95%）,且耐温性能良好,初始热解温度230～258 ℃,可适用于温度80～120 ℃的地层,与传统堵漏材料复配后可封堵3～5 mm裂缝。研究结果可为研制和应用新型材料封堵裂缝提供参考。      

煤层防塌钻井液技术

从煤层岩的强度等力学性能和化学结构、密度、亲油亲水性等理化性能综合分析了塔里木盆地依奇克里克区块煤层坍塌的机理，确定了防塌措施，用封堵实验法考查了粒径、温度、封堵剂种类与加量等因素对钻井液封堵防塌性能的影响，优选出的煤层防塌钻井液技术配方，在依西-1井、依南-4井等井的现场应用中取得了较好的煤层防塌效果，井径规则，起下钻，电测，取心，下套管，固井作业均顺利。     

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

聚乙烯醇凝胶堵漏剂的室内研究

为解决地质钻孔钻井液漏失的问题,研制了一种新型堵漏剂——聚乙烯醇凝胶堵漏剂,该堵漏剂由聚乙烯醇、硼砂、二丁酯、羧甲基纤维素钠等化学交联反应而成。根据地质钻探钻孔堵漏材料性能的要求,对该堵漏剂进行了成胶时间、成胶黏度、溶胀性、抗稀释性、抗矿化物污染、堵漏等实验。结果表明:(1)当聚乙烯醇为3%、硼砂为0.8%、二丁酯为0.3%、羧甲基纤维素钠为0.3%、交联温度为35℃、p H值为10时,制备的聚乙烯醇凝胶堵漏剂性能为最好,成胶黏度达358 600 m Pa·s,成胶时间为18min;(2)成胶时间在0.1~1.0 h范围内可调,对不同大小通道适宜性好;(3)单独的凝胶堵漏剂最大承压能力达到6.0 MPa,加入1%木屑后最大承压能力提高到7.0 MPa,具有很好的堵漏效果。结论认为,所研制的聚乙烯醇凝胶堵漏剂具有较强的溶胀度、抗稀释、抗矿化物污染和堵漏能力,并且制备方便、价格低廉,可应用于裂缝、溶洞、孔隙及含有动水的复杂漏失地层。     

高密度低损害压井液体系

为了解决修井、射孔等作业过程中压井液的漏失、滤失问题,以及由此造成的水敏、水锁、固相堵塞、乳液堵塞等地层损害,提出并研制了一种含可溶性固相的暂堵型高密度压井液配方体系。该体系主要由XC聚合物和YDC-LN助剂以及可水溶性加重剂组成。通过配方筛选和室内模拟试验研究,结果表明该体系稳定性好,耐温超过105℃,滤失量小,抑制性强,岩心损害率小于20%,而且具有密度可调、返排率高等特点;与自来水和油田污水的配伍性好,应用简单、方便。     

低渗油藏纳米粉体堵剂性能评价及应用

针对常规无机颗粒堵剂不适合特低渗砂岩油藏卫360块挤堵的问题,对纳米粉体堵剂的性能进行了室内综合评价。密度1.4~1.8 g/cm3堵剂浆体的黏度小于35 m Pa·s,注入性好,能进入地层深部孔隙;悬浮性好,密度大于1.6 g/cm3时,浆体基本不分层;固化时间可调,施工安全,初凝时间2.7~18.5 h,终凝时间3.1~28.1 h;固化后体积不收缩,抗压强度大于25 MPa,封堵率达到99.9%;具有一定的溶解性,渗透率恢复率大于50%。介绍了现场挤堵工艺,掌握挤堵关键环节和精细施工能提高挤堵一次成功率。在低渗油藏卫360块应用27井次,工艺成功率100%,增油有效率100%。纳米堵剂是一种高效新型堵剂,施工安全性好,措施成功率高,对低孔低渗地层具有较好的封堵作用。     

乳化原油选择性堵水室内研究

针对胜坨油田的油藏温度较高、原油粘度较低的实际情况,研究出了适合胜坨油田原油的主效乳化 剂SCA和稳定剂SCB,得出了温度、矿化度对堵剂效果的影响,确定了堵剂配方为:96％的原油、3％的活性剂SCA、 1％的稳定剂SCB。并进行了物理模拟实验,实验证明该堵剂具有良好的选择性和封堵性能,堵水率达98％以上, 堵油率少于5％,在胜坨油田有广泛的应用前景。