环保水基钻井液处理剂研究进展

研发环保型水基钻井液体系的关键在于可生物降解的、无生物毒性的环保水基钻井液处理剂。介绍了流型调节剂、降滤失剂、抑制剂和润滑剂四类环保水基钻井液处理剂的研究与应用情况,分析了环保处理剂存在的问题和发展趋势。     

柚子皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能研究

为探索开发绿色环保钻井液处理剂,利用柚子加工产生的“废物”——柚子皮作为水基钻井液处理剂.评价了柚子皮粉末在钻井液基浆中作用效果,考察了其抗温性、抑制性以及与改性淀粉和PAM的配伍性.实验结果表明,柚子皮粉末具有较好的降滤失作用,但温度高于170℃后失去降滤失作用;柚子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用;袖子皮粉末与改性淀粉配伍效果优于与PAM配伍效果.鉴于柚子皮在钻井液中良好性能,在此基础上做一些化学改性,柚子皮有望作为绿色、环保、高效的水基钻井液处理剂.     

柿子皮制备环保型水基钻井液处理剂及其作用效能研究

将柿子皮粉末作为水基钻井液添加剂,其性能评价结果表明,柿子皮粉末具有较好的降滤失作用;随着老化温度的升高,柿子皮粉末处理水基钻井液黏度先增大再降低后又增大,柿子皮粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,大于150℃后失去降滤失作用;线性膨胀率实验和泥球实验表明,柿子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4%(w)KCl溶液;配伍性实验结果表明,随着老化处理温度的升高,柿子皮粉末与改性淀粉体系钻井液配伍表现出增黏和较好的降滤失作用,与聚丙烯酰胺体系钻井液配伍效果不佳,尤其在120℃处理后黏度骤降(从30.0mPa·s降到4.0mPa·s),且失去降滤失作用。     

橘子皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能研究

考察了橘子皮粉末在钻井液基浆中的作用效能,评价其抗温性、抑制性以及与改性淀粉和聚丙烯酰胺配伍性。实验结果表明,橘子皮粉末具有较好的降滤失作用;随着老化温度的升高,橘子皮粉末处理水基钻井液黏度逐渐升高,橘子皮粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,大于140℃之后失去降滤失作用;橘子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4.0%氯化钾溶液;随着老化温度的升高,橘子皮粉末与改性淀粉体系钻井液配伍表现出较好的增黏和降滤失作用。基于橘子皮在钻井液中良好的作用效能,在此基础上做一些化学改性,进一步改善其作用效能,橘子皮有望作为绿色、环保、高效的水基钻井液处理剂。     

核桃青皮制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能

核桃青皮粉末相变温度为166.0℃。将其作为水基钻井液添加剂,粉末目数大于120目的降滤失作用略好。性能评价结果表明：核桃青皮质量分数由0增至1.0%,钻井液表观黏度（AV）和塑性黏度(PV)变化较小,滤失量(FL)由12.9降至7.7 mL,降滤失率达40.3%。随着老化温度的升高,核桃青皮处理水基钻井液黏度先升高后逐渐降低,核桃青皮在水基钻井液中的降滤失作用逐渐减弱,大于160℃后失去降滤失作用。核桃青皮水提取液对膨润土的水化膨胀有明显的抑制作用,钙基膨润土在0.3%、0.5%、1.0%核桃青皮水提取液中的膨胀率（1.5 h）分别为50.18%、46.10%、39.88%,低于4.0% KCl溶液的56.51%。核桃青皮加量为0.3%时,与改性淀粉的配伍效果好于聚丙烯酰胺,前者降黏降滤失,后者增黏降滤失。与杂多糖甙(KD-03)钻井液配伍效果良好,可使FL降低0.6~0.7 mL,能强化悬浮岩屑性能、滤失造壁性和润滑性。     

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。     

含阳离子基团的钻井液处理剂研究进展

介绍了国内含阳离子基团的钻井液处理剂的研究进展,指出了含阳离子基团的钻井液处理剂的发展方向。     

耐温抗盐钻井液处理剂SIOP的合成研究

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)和一种无机物为原料,采用氧化-还原引发体系合成了一种耐温抗盐钻井液处理剂SIOP,确定了处理剂SIOP合成的最佳配方:丙烯酰氧丁基磺酸30 g,丙烯酰胺摩尔分数(以有机单体总摩尔数计)70%,引发剂用量(质量分数,下同)0.3%,有机单体总用量62%,无机物用量38%.     

新型抗高温钻井液降滤失剂FLA的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等乙烯基单体为基本原料,合成出新型抗高温多元聚合物降滤失剂FLA。实验表明,FLA在3％钠膨润土基浆中的抗温能力达220℃,可抗盐至饱和,抗5％6CaCl_2,它在淡水、盐水、饱和盐水、海水及含钙钻井液体系中的抗温降滤失性能均优于国外同类产品。     

鲜核桃青皮在抑制型钻井液中的作用效能研究

将新鲜核桃青皮浆液作为抑制型水基钻井液添加剂,评价了其在抑制型水基钻井液中的作用效能。核桃青皮对钻井液具有明显的增黏、降滤失效果,泥饼润滑性得到改善,并且黏度随老化温度的增加表现出先升高后逐减低,抗温极限在150℃左右。配伍性实验结果表明:核桃青皮浆与改性淀粉配伍能降黏、降滤失,与聚丙烯酰胺配伍能增黏、降滤失。泥球实验和线性膨胀率实验表明,新鲜核桃青皮浆液可以在黏土表面形成一层水化膜,能明显增强钻井液整体的抑制防塌性,且抑制性随着核桃青皮浓度增大而增强;与常见的钻井液抑制剂相比具有加量少,效果明显的特点。粒度分析表明核桃青皮浆液作为水基钻井液添加剂具有一定的絮凝作用。     

电吸附再生废弃水基钻井液作用机理

电吸附对废弃水基钻井液中的微小劣质固相具有选择性去除作用,能有效提高处理后钻井液的性能和回用率,但有关作用机理尚未明确。为此,采用激光粒度仪、环境扫描电子显微镜、比表面与孔隙度分析仪等分析设备对实验材料进行表征,结合废弃钻井液的特性,研究了电吸附法再生处理废弃钻井液时固相颗粒吸附的主要作用力、电吸附对固相颗粒的吸附范围及选择性、极板表面电荷对吸附效果的影响等作用机理。研究结果表明:①固相颗粒吸附主要依靠电场力的作用,极板材料本身的表面特性对于废弃钻井液中固相颗粒的吸附作用影响有限;②极板材料在废弃钻井液中时,其表面天然带负电荷,但不会影响电吸附的处理效果;③电吸附对废弃钻井液中粒度小于10μm的钻屑吸附效果好,而对粒度在0.1μm以下的固相颗粒吸附有限;④预处理后的废弃钻井液和电吸附分离出的固相颗粒的矿物种类和成分相同,电吸附对固相颗粒的类型没有选择性。结论认为,电吸附再生废弃水基钻井液是电吸附与微弱电解反应共同作用的结果,在电极板捕获、粘附、包被悬浮着的固相颗粒的同时,正极发生的微弱电解反应使废弃钻井液中的大分子聚合物部分氧化断链,促使劣质固相含量和黏度均大幅度降低。     

优选暂堵剂粒度分布的新方法

为了实现屏蔽暂堵式钻井完井液能在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,就要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的最佳匹配关系,寻找出一种科学、合理的暂堵剂优选方法.阐述了优选暂堵方案的理想充填理论和d90规则.依据连续颗粒堆积理论所提出的理想充填理论对提高钻井液的暂堵效果具有指导意义,颗粒堆积效率越高,越有利于形成致密的泥饼,对储层的暂堵效果也越好.在此基础上提出了一种优选暂堵剂颗粒尺寸及其分布的图解新方法.依据该方法开发的配套软件能够根据相关地层参数,快速、准确地对暂堵剂产品进行合理的选择.实验结果表明,根据理想充填理论和d90规则建立的优选暂堵剂颗粒尺寸的图解新方法在原理上更加合理,优选出的复配暂堵方案能有效地形成致密泥饼,可达到十分理想的保护储层的效果,与传统方法相比,更有利于对中、高渗储层的保护.     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

栲胶类钻井液处理剂的应用及前景

植物单宁的多元酚结构具有独特的化学性质,能与多种金属离子发生络合或静电作用;具有还原性和捕捉自由基的活性;具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等.因其在使用中具有不耐温、不耐盐等较多缺陷,无法适用于特殊复杂的地层,但是通过对其改性,可以拓宽其应用范围.例如:以栲胶为原料通过加入改性剂和改性天然材料制成的钻井液降粘剂和降滤失剂,因其性能良好被广泛应用.介绍了国内研究人员对栲胶进行改性的成果,提出了栲胶在油田钻井液处理剂应用中的发展前景,即:经改性或复配后的栲胶类钻井液处理剂性能优良,可用于超深井;栲胶可以用于除氧、防腐等多种用途;落叶松栲胶经改性后可耐250℃的高温,耐酸、碱、盐能力强,能用于8×104mg/L的高矿化度地层.     

高性能纳米降滤失剂氧化石墨烯的研制与评价

以天然鳞片石墨为原料,通过改进的Hummers法制备了具有单层或多层平面薄膜结构的氧化石墨烯纳米材料降滤失剂,并借助红外光谱、X射线衍射、热重分析、透射电镜等手段进行了化学结构和微观形貌表征。通过API滤失实验研究了氧化石墨烯的降滤失性能,与目前现场常用的几种降滤失剂进行比较后的结果表明,氧化石墨烯由于其纳米尺度分散的特性在较低浓度下即具有较强的降滤失性能,优于传统的降滤失剂。通过氧化石墨烯与膨润土和羧甲基纤维素的复配实验发现,氧化石墨烯作为一种封堵类降滤失剂,无需膨润土的存在就可起到优异的效果;通过与增黏剂类处理剂的复配可以在节约成本的基础上进一步提高降滤失性能;通过粒度分析发现,氧化石墨烯的横向粒径越大,降滤失效果越好,而制备大横向尺度氧化石墨烯的关键在于选择低目数的鳞片石墨作为原料。     

双保仿油基改性MEG的研究与应用

MEG是近年来利用半透膜机理优选出的一种优质处理剂,有良好的润滑性、热稳定性和页岩抑制性,无荧光、易生物降解.但MEG本身为液体,加量偏高(10%～30%).通过大量的文献调研和试验,成功地将MEG液体制成固体,不仅保持了MEG原液体的基本性能,又增加了MEG抑制能力的成分.由性能评价得知,改性MEG单剂具有良好的页岩抑制性及润滑性,经150 ℃老化后MEG钻井液流变性能、滤失性能、pH值变化不明显,随着改性MEG加量的增加,钻井液性能持续得到改善,综合考虑经济效益,改性MEG加量定为7%.现场应用表明,MEG钻井液具有较强的悬浮性和携带岩屑的能力及良好的护壁作用,抗膏岩污染能力强,流变性易于调节;使用MEG钻井液钻进的井机械钻速比同类井提高15%;并具有良好的保护油气层的作用,郑607-平6井试油日产油量为52 t,是邻井的3倍.     

国外水基钻井液半透膜的研究概述

介绍了近年来国外对水基钻井液半透膜效应机理的研究成果，以及在此基础上对钻井液体系进行的研究讨论。认为，孔隙压力扩散是导致井壁失稳的根本原因，孔隙压力扩散的快慢取决于泥页岩的渗透性、弹性和钻井液与井壁之间物理化学作用等边界条件。通常情况下，渗透率越低，压力增长越慢。只有膜效率高的钻井液体系才能有效控制和延缓孔隙压力的扩散，进而维护井壁的稳定。提高水基钻井液半透膜效率的措施为：①封堵裂缝和高渗透泥页岩的孔隙；②超低剪切条件下增加液相粘度；③降低钻井液活度；④改善泥页岩膜的理想性。并以此为标准，对各类钻井液进行了系统研究，结果发现：MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液具有良好的抑制性和发展前景。     

改性碱法制浆废液共聚物降粘剂的研究

聚合物钻井液在深井阶段使用过程中,发生稠化时,若采用传统的降粘剂处理,会因降粘剂兼有的分散作用而改变体系的不分散性.因此,需要研制出一种新型降粘剂,使它能同聚合物相互作用,一定程度上遮盖聚合物的吸附基团,削弱聚合物同粘土的桥联结构,使其收缩就可能使体系降粘.研究出了以碱法制浆废液、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)为原料合成钻井液降粘剂的方法,讨论了合成条件对共聚物降粘剂降粘性能的影响,并对产物的降粘能力进行了评价.实验结果表明,所合成的产品具有良好的降粘能力、抗温、抗盐和抗钙性能,加量为0.3%时,降粘效果最佳;抗温达150 ℃,抗NaCl达30%,抗CaCl2达1.0%.