中国陆上石油工业钻井液与完井液技术新进展

本文详细分析了中国陆上石油工业钻井液与完井液技术的发展水平,包括聚合物钻井液、保护油气层的钻井液与完井液技术、复杂地层的井壁稳定问题、水平井钻井液技术、调整井的防漏堵漏技术和钻井液处理剂。指出在近几年上述几方面都取得了长足的进步,还分别按处理剂种类、处理荆原材料种类分析了中国陆上石油工业使用的处理剂种类和消耗总量。     

抗高温降滤失剂HUC研究与应用

针对大庆油田榆树林地区开发井所钻地层造浆严重,井壁易大段剥落、坍塌等问题,在易塌井段钻井液选用抗高温降滤失剂HUC进行处理。室内及现场试验证明,HUC具有良好的降滤失作用,能改善泥饼质量,减少井下复杂情况,而且与不同的钻井液体系配伍性好,解决了该地区的钻井难题。     

用动态试验方法研究井壁化学稳定性

结合大庆油田的实际情况,利用高温高压径向动态模拟装置进行了4个方面的研究:(1)高温高压下钻井液的径向动滤失;(2)高温高压下钻井液的防塌性能评价;(3)硬脆性泥页岩防塌剂的防塌机理;(4)防塌钻井液的体系。并对钻井液及降滤失剂、防塌剂在不同温度、压力下的滤失特性进行了试验,分析了径向动滤失形成的泥饼结构。认为在动态条件下钻井液的滤失速率随时间变化趋向一个常数;滤失速率随温度升高而增加,随固相增加而减少,随压差的增加而略有增加;降滤失剂对降低动滤失是有效的。经泥饼分析发现,降滤失剂在花饼形成过程中起重要作用。通过动态防塌装置可以模拟地下条件对泥页岩稳定性进行研究,也可以评价各种防塌剂的效果,认为降滤失剂和封堵剂的共同作用对非膨胀硬脆性泥页岩坍塌的预防有显著效果。     

Environment friendly fluid loss additives to protect the marine environment from the detrimental effect of mud additives

The exploration and exploitation of hydrocarbon from the ocean dictate the use of environment friendly muds and mud additives to protect the existing wealths such as fishes, coastal areas and other habitats of the ocean. Hence, the preservation of the Australian as well as global ocean environments from the detrimental effects of muds and mud additives dictates the design of better environment friendly drilling mud systems using mud additives having no/negligible environmental impact. This paper describes the fluid loss characteristics of several starches and provides a comparative assessment with respect to a widely used modified starch.Experimental results indicate that some of the starches have static and dynamic fluid loss characteristics similar to or better than those of a widely used modified starch used by the mud industry. The static fluid loss properties measured after thermal treatment at different temperatures indicate that the newly developed starch products can be used as fluid loss additives for drilling boreholes having bottom hole temperature up to 150 °C.The products developed by gelatinization using a reactive extrusion technique have negligible impurities, need no solvent during gelatinization, produce no waste water as a by-product and thus are suitable for environment sensitive areas. The products have been developed from local resources and have lower manufacturing cost and thus expected to decrease the cost of drilling mud significantly.     

水溶性改性天然产物钻井液处理剂的研究与应用

综述了国内水溶性的改性木质素，腐殖酸，单宁，纤维素和淀粉等类改性天然产物钻井液处理剂近期的研究与应用情况，水溶性的改性天然产物可用全钻进液降粘剂，降滤失剂，增粘剂和防塌剂等。     

两性离子聚合物泥浆的研究与应用(一)——两性离子聚合物处理剂及其作用机理

聚合物泥浆的抑制性和流变性能,都是通过聚合物链团(或链束)与粘土颗粒形成吸附层的包被作用和成网作用来实现的。由于其内在的诸方面因素制约,存在着维持泥浆体系的胶体稳定性与有效地抑制粘土水化分散间的矛盾。为此,提出了采用两性离子聚合物处理剂及其体系的新构思,并开发了两种两性离子聚合物新型处理剂,以其特有的结构特点,使其在具有较强抑制性的同时,又能起到改善泥浆性能的双重效果。     

阳离子聚合物正电胶泥浆研究与应用

根据正电胶MMH对储层损害小，MMH-粘土结构具有强触变性的特点，把正电胶MMH引入阳离子聚合物泥浆，组成了阳离子聚合物正电胶泥浆，成功地解决了塔里木盆地塔中地区井壁坍塌问题，也取得了保护油气层的效果。     

钻井液添加剂生物降解性研究

采用OECD推荐的需氧性简易生物降解能力实验——带盖小瓶海水实验法,对7种钻井液添加剂的生物降解性进行了较为详细的研究。研究结果表明,7种钻井液添加剂在所研究的浓度(20mg/L)范围内均能发生生物降解,其降解难易程度与分子结构密切相关,生物可降解性顺序为:淀粉类产品>烯类单体聚合物>含芳香烃的添加剂     

泥饼可压缩性的定量研究

提出了用无量纲泥饼可压缩因子来评价泥饼可压缩性的方法,可压缩性因子是滤失量和滤失压差的函数。实验结果表明,超细碳酸钙是完全不可压缩的,而膨润土具有相当高的可压缩性,将常用钻井液添加剂加至膨润土基浆中,都可改善泥饼的可压缩性,但影响不大。     

MMH钻井液在塔里木DH1—4—7深井试验成功

在塔里木东河塘地区用MMH钻井液顺利钻完井深为5970m的DH1—4—7井。实验结果表明,该体系动切力、静切力、动塑比及剪切稀释指数很高,塑性粘度、极限剪切粘度、流性指数很低及结构破坏、形成快而强度不高的独特流变特性,且对粘土分散有强的抑制性和对常用处理剂有良好的配伍性。因此,全井悬浮携带钻屑均很好、井径规则,工程顺利,与邻井相比,纯钻时缩短9.1％,钻井周期缩短14.9％,节省钻头13只,取得了好的经济效益。     

华北油田G105钻杆刺穿的原因分析及对策

针对华北油田使用G105钻杆经常发生本体刺穿的问题,分析了钻杆刺穿原因及对策,并介绍了DPI缓蚀剂室内实验及现场应用情况。该缓蚀剂对钻井液中CO_2、O_2的腐蚀具有很好的抑制作用。有效地控制了钻杆本体刺穿事故的发生。     

Experimental and factorial design analysis of viscosity and fluid loss control of water-based mud treated with pineapple leaves

The cost of oil and gas drilling fluids with their chemical additives is fairly high above the total well cost. It is imperative that mud engineers find cellulose-rich agro wastes local alternatives to cut down costs. In this work, we analyzed the effect of pineapple leaves as a cheaper and more environmentally friendly alternative additive on certain drilling fluid properties. Laboratory analysis and Factorial Design of Experiment (FDE) were carried out to study the effect of Pineapple leaves (PL) on water-based drilling mud’s viscosity and fluid loss at an ambient temperature of 29 °C, and pressure of 100 psi. Full 2³ and 2⁴ FDE which consider aging; the concentrations of Carboxymethyl cellulose (CMC) and PL; fluid loss time are independent variables while viscosity and fluid loss are the response variables that were managed. The main and interaction effects were investigated. Results showed that pineapple leaves are slightly acidic and cannot completely replace CMC. Combining it with CMC yields a better viscosity and fluid loss property. 1 g of CMC combined with 10 g of PL in a barrel of drilling mud gave a filtrate volume slightly higher (9%) than the control mud with 2 g CMC only, whereas, combining 5 g/10 g of PL with 2 g CMC reduced the filtrate volume by 5 and 24 %, respectively, making PL a good complementary fluid loss agent. Analysis of the main and interaction effects from factorial design also revealed that the PL and its interaction with CMC contribute about 30% to viscosity and prevented fluid loss by 5%. A plot of the plastic viscosity and fluid loss volume of samples containing 10 g of PL and varying CMC concentrations showed that combining the two additives in a CMC to PL ratio of 1.5:10 yielded mud properties comparable with the control mud. The volume of PL agro-wastes was also reduced.     

钻井液用聚合物PAMS的评价与应用

介绍了丙烯酰胺／２－丙烯酰胺基－２甲基丙磺酸三无共聚物ＰＡＭＳ的室内评价和现场试验情况。结果表明,共聚物ＰＡＭＳ热稳定性好,降滤失能力,抑制性和抗温抗盐能力强,防塌效果好,井壁稳定,钻井液材料费用低。     

定向井同心环空中卡森流体稳态波动压力的研究

管柱在充满钻井液的井眼内运动时所产生的压力波动,是影响井眼稳定性的重要因素。其值的大小,是确定泥浆附加密度的主要依据。因此,要求对实际波动压力的预测有较高的精度。多年来,常用的波动压力计算模式多为近似模式,存在较大误差。为此,从理论上对定向井同心环空中起下钻时管柱在卡森流体中运动时钻井液由粘滞性产生的波动压力进行了分析,建立了理论模式。为便于现场应用,绘制了不同情况下波动压力系数的变化规律图,并给出了计算示例。     

水基钻井液成膜技术研究进展

水基钻井液成膜技术是当今研究的热点，其核心技术是利用页岩或钻井液的物理、化学特性，使页岩或钻井液具有半透膜的性能或在井壁上形成一层较高质量的隔离膜，阻止钻井液向地层的进一步滤失，从而有效地稳定井壁和保护油气层。文章根据国内外研究的实际情况，对水基钻井液的几种成膜机理进行了探讨，分析了半透膜和隔离膜的实质，总结了成膜水基钻井液、成膜处理剂以及成膜新工艺的应用现状及发展趋势。建议加强对成膜机理以及对所形成膜的性质等方面的研究。同时应在提高膜的功能和环保型成膜剂方面做出不懈努力。     

动态滤失过程中泥饼形成的研究

提出了一个泥饼形成的新模式。该模式指出:泥饼形成的速率与泥浆中颗粒的分布、泥浆的流变性和剪切速率有直接的关系。大颗拉和小颗粒可以同时沉积到泥饼的底部,而只有小颗粒才能沉积到泥饼的上部,这样形成的泥饼具有非均质性。当泥浆中最小颗粒沉积到泥饼上后,泥饼的厚度即会达到动态平衡,从而使滤失速率也达到动态平衡。     

泥浆性能影响环空岩屑运移的实验研究

在文献调研的基础上,对泥浆性能影响环空岩屑运移进行了实验研究。讨论了动塑比、表观粘度、塑性粘度、有效粘度、泥浆密度等因素对无因次岩屑床面积的影响。结果表明:层流下泥浆携岩能力随动塑比升高而增加,紊流时泥浆动塑比值与携岩能力关系不大;提出了一种极限粘度的概念,低于极限粘度时,泥浆携岩能力随粘度升高而降低,高于极限粘度时,两者关系相反;泥浆密度增加可使环空岩屑床面积大大降低。低粘紊流是清洗大斜度井与水平井的最佳措施。     

降滤失剂作用机理研究——对不同类型降滤失剂的分析

在滤饼电性质、滤饼渗透率、滤液粘度、电镜分析和粒度分布等方面研究结果的基础上,论述了非离子、阴离子型降滤失剂的作用机制。分析了不同类型降滤失剂性能差异的根本原因,即分子结构的不同导致了降滤失剂效果的不同,包括含有极性基的数量和种类、分子量、分子结构以及空间位阻。非离子型降滤失剂主要通过全方位堵塞滤饼毛细孔发挥作用;阴离子型降滤失剂则是通过增加滤饼负电荷密度,缩小毛细孔孔径来达到降滤失目的;非离子型降滤失剂没有分散作用,而阴离子型降滤失剂则有一定的分散作用;但降滤失剂都有良好的护胶作用。     

中国硅酸盐钻井液技术面临突破

滤液中二氧化硅含量高于20000 mg/L的典型硅酸盐钻井液具有优良的抑制、封堵性能和膜效应,国外石油公司用该体系成功地进行了数百口井的施工,而中国真正用该体系完成的井只有5~7口,其它众多应用井使用的只是稀硅酸盐或复合硅酸盐体系,滤液中二氧化硅含量不高于3000 mg/L。从多个角度阐述了造成中国硅酸盐钻井液的实质性现场应用进展缓慢的原因,包括缺少完整的维护技术措施,加入硅酸盐易引起黏度升高甚至无法控制的问题没有解决,没有使用无机盐助剂,没有配套的专用助剂,离心机和清洁器的利用率太低,非技术性因素等。认为要加快硅酸盐体系由研究向实用的转变,可以从规范专用助剂、降低膨润土含量并开发高效降滤失剂、使用处理后的液体硅酸盐方面获得突破。对硅酸盐体系的研究和试用方式提出了建议。     

我国石油钻井泥浆处理剂发展状况与趋势

本文介绍了五十年代以来我国陆上石油钻井泥浆处理剂的研制和应用状况。将处理理剂按功能分为十六大类，再各按主要组份分小类，共２６０个品种，介绍了每一类处理的发展情况。发表了各大类算是剂１９７８－１９９３年分小类品种和１９８３－１９９３年年用量统计数字，降滤失剂，降粘剂，增粘剂，页岩抑制剂四大类处理剂１９８３－１９９３年分小类年用量统计数字，讨论了泥浆处理剂的今后发展趋势。