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。     

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。     

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.     

抗高温微交联聚合物降滤失剂的制备与性能评价

为提高聚合物降滤失剂耐温抗盐性和与高密度高固相深井钻井液体系的配伍性,以自制的六烯基单体TDED为交联剂,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基共聚反应,制得微交联共聚物降滤失剂PTAPN。通过红外光谱仪表征了产物结构,研究了PTAPN的抗温耐盐性及与不同密度钻井液的配伍性。结果表明,产物分子结构与设计相符。PTAPN在高温、高矿化度环境中具备良好的降滤失性能。加入2%PTAPN后,淡水与复合盐水基浆240℃老化前后的黏度增加,滤失量大幅降低。PTAPN与不同密度水基钻井液的配伍性良好,可有效控制密度为2.30 g/cm3的加重钻井液在高温环境中的流变性与滤失量。当老化温度为240℃时,加重钻井液的API滤失量与高温高压滤失量分别为2.6 mL和12.6 mL,远小于含常规线性聚合物降滤失剂的钻井液。PTAPN适于作为高温高密度钻井液体系的降滤失剂。     

表面具有不同官能团的可分散二氧化硅纳米微粒对钻井液滤失性能的影响*

目前不同类型的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅在水基钻井液中的降滤失性研究尚不十分充分,其与商用降滤失剂的配伍性也有待进一步研究。因此,本文通过API滤失实验分别研究了带有氨基、双键和环氧基团的纳米二氧化硅(分别记作SiO_2-A、SiO_2-D和SiO_2-E)与商用降滤失剂(酚醛树脂、磺化沥青、低黏度CMC和腐殖酸钾)复配后对水基钻井液滤失量的影响及它们的配伍性。借助红外光谱仪、透射电子显微镜和接触角测量仪分别研究了3种表面修饰剂的分子结构、二氧化硅纳米微粒的形貌及纳米微粒的亲/疏水性能。研究结果表明,SiO_2-D与低黏度CMC和腐殖酸钾分别按质量比2∶1和1∶1复配后钻井液滤失量较单独使用商用降滤失剂分别减少41%和29%。180℃老化后,SiO_2-D与腐殖酸钾之间仍具有较好的配伍性,其滤失量与单独使用腐殖酸钾相比减少28%。SiO_2-D与腐殖酸钾之间较好配伍性的原因在于腐殖酸钾含有的极性基团(如—OH、—OCH_3、=CO等)能与SiO_2-D表面的羟基进行氢键吸附,能够较好地稳定钻井液黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,在滤失过程中形成薄而致密的泥饼,从而有效地控制钻井液的API滤失量。图24表2参30     

耐高温增黏型聚合物降滤失剂SLH-1的研究

利用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和第三耐温单体,通过水溶液聚合法合成了耐高温增黏型降滤失剂SLH1,其特性黏度可达650mL／g。对SLH-1的结构用红外光谱进行了表征,并对其耐温性和降滤失性进行了室内评价。结果表明,SLH-1具有与合成单体相应的官能团,具有良好的耐温和降滤失能力;O．5％的SLH-1水溶液在240℃老化16h后仍具有3mPa·s的表观黏度;加有SLH-1的基浆在240℃老化16h后中压滤失量仍然可以保持在12mL以内,高温高压滤失量也可以保持在很低的水平;SLH-1可以抗饱和盐水。在高密度淡水钻井液和盐水钻井液中的应用表明,SLH1与其它处理剂的配伍性良好,具有在高温下稳定钻井液的作用,使钻井液在高温老化后仍能保持较低的滤失量和良好的流变性能。     

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。     

聚合糖与硅酸盐钻井液的配伍性评价

为拓宽硅酸盐钻井液使用范围,用HV-CMC、XC、SJ三种聚合糖类材料与硅酸盐钻井液进行配伍性研究。实验结果表明：HV-CMC、XC和SJ三种聚合糖类材料在硅酸盐钻井液中的适宜添加量分别为0.3%、0.1%和0.6%时,HV-CMC和XC具有增黏兼降滤失作用,SJ则具有降黏兼降滤失作用,聚合糖类材料的种类及添加量对硅酸盐钻井液的抑制性影响不大;HV-CMC、XC和SJ在硅酸盐钻井液中的抗温极限温度分别为160 ℃、120 ℃、80 ℃。为保护油气层又找到了一类新的调节硅酸盐钻井液流变及滤失性能的有效处理剂。     

与MMH钻井液配伍的降滤失剂的研制

MMH钻井液与负电荷多的传统降滤失剂(如CMC-LV、PAC-142)配伍会丧失其独特的流变性,与负电荷少的降滤失剂配伍则影响其抑制性,为此研究出一种两性离子聚合物降滤失剂HY-1。HY-1的护胶能力强,对钻井液的抑制性影响小,而且其自身能产生一定的结构,保持钻井液的流变性。室内实验研究了HY-1加量、分子量对MMH钻井液滤失量、流变性的影响,HY-1对泥饼质量的影响。结果表明,HY-1适于与MMH钻井液配伍,分子量应适当,太大和太小都不利于保持钻井液的独特流变性。     

强抑制性硅磺聚合物钻井液体系研究

随着页岩气等非常规油气藏勘探开发力度的加大,越来越需要一种抑制性强、配伍性好、成本低、化学与生物毒性低的水基钻井液。通过室内试验,综合评价了复合硅酸盐与不同钻井液处理剂的配伍性,优选出了硅磺聚合物强抑制钻井液盐水和淡水基本配方,与其他强抑制钻井液体系的对比评价实验表明,该强抑制性硅磺聚合物钻井液抗温达150℃,抗盐达饱和,有较好的抗钙、镁离子污染和黏土污染的能力,具有较好的防塌效果,有利于维持井壁稳定。同时,该体系钻井液在现场配制工艺简单,成本较低,当根据需要调整到合理的设计性能后,体系具有很好的流变性,钻井液性能稳定,维护简便,携砂能力好,有利于井眼清洁,具有广泛的应用前景。     

一种新型抗温抗盐聚合物降滤失剂的室内研究

为了解决现阶段降滤失剂在高温、高盐条件下的降滤失效果差等问题,室内采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC),N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)等单体为原料,合成并优选了一种聚合物降滤失剂PAA-330。通过红外表征可知产物满足设计要求,并在室内评价了其各项性能。结果表明:其在淡水浆、盐水浆和饱和盐水浆中,API失水量均在5 mL以下,HTHP滤失量在16 mL以下,表明该剂在高温、高盐条件下均具有良好的降滤失效果。该降滤失剂的热分解温度为304℃,热稳定性良好,能够满足井下较高的井底温度。在复合盐水钻井液中加量2%,经200℃老化后滤失量仍在15.8 mL,且对钻井液流变性无明显影响,表明其耐温性能优异,与钻井液配伍性良好,未来前景广阔。     

抗高温无黏土相钻井液体系研究与性能评价

为了使钻井液摆脱对黏土的依赖,较好地保护油气储层和提高钻井速度,通过引入磺酸基团和阳离子单体,合成了增黏降滤失剂SSDP;对增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂进行优选和复配,研制出了抗高温无黏土相钻井液,并对其进行了性能评价。结果表明:所研制的钻井液具有较好的抗温性能,耐温能力达160℃;具有较好的抗劣土污染能力,抗劣土污染容量限达到10%以上;润滑能力接近油基钻井液水平;岩心渗透率恢复率大于90%,具有较好的储层保护效果。由性能评价结果可以看出,该钻井液较好地解决了以往无黏土相钻井液在高温下聚合物降解造成的黏度下降问题,保证了钻井施工的安全进行,具有较好的经济效益。      

一种新型抗高温降滤失剂的研究和应用

通过将4-乙烯基吡啶（VP）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基己内酰胺（NVCL）以过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了抗温达260℃的一种新型降滤失剂（PDANV）。通过设计正交实验确定了最优合成条件为:n_DMAA:n_AMPS:n_NVCL:n_VP=6:2:1:1,反应温度为60℃,反应时间为2 h,引发剂质量分数为单体总质量（20%）的0.5%,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振光谱（1H NMR）进一步确定了产物的分子结构。热重分析（TGA）显示PDANV热分解温度在301℃以后,表明其具有良好的热稳定性。同时,将PDANV应用于水基钻井液中,进一步评价其对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PDANV加量为2.0%时,水基钻井液的滤失量仅为4.4 mL,260℃老化后滤失量为6.0 mL,高温高压滤失量为24 mL（150℃）,同时抗盐至饱和,抗钙20000 mg/L。此外,通过对黏土的粒径分析、SEM分析和Zeta电位分析以及不同浓度的PDANV对黏土颗粒的吸附量的测量,进一步揭示了PDANV在水基钻井液中的降滤失机理。      

裂缝型碳酸盐岩纤维降滤失实验研究及应用

为了解决裂缝型碳酸盐岩储层天然裂缝发育、工作液滤失严重、酸蚀缝长短影响酸压效果的问题,提出利用可降解纤维降滤失方法。采用油田露头制成的标准岩心,利用动态滤失仪评价纤维的降滤失性能。对比不同纤维长度、纤维加量、不同泵注排量下的最大驱替压差与维持时间,优化了降滤失工艺参数。实验结果表明:纤维降滤失效果较好,整体降滤失能力可达到50%;纤维长度5 mm,泵注排量0.5 L/min,纤维加量2.0%时具有良好的降滤失效果。S09井应用该工艺,压力上升8.7 MPa,改造后初期日产液高于同样储层类型邻井43%,效果显著。     

聚合物阳离子沥青在吉林油田花九区块的应用

吉林油田花九区块属松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷花敖泡构造,地层层理发育,断层密度大,易发生井漏、井塌、卡钻等复杂情况.现场使用的硅胺聚合物钻井液体系,可满足上部地层钻井施工要求,但在下部施工过程中井壁不稳定现象较严重,常发生井壁掉块、起下钻遇阻、甚至井塌等井下复杂事故.为了解决这些问题,研究并应用了聚合物阳离子沥青钻井液.30余口井的应用结果表明,聚合物阳离子沥青具有较强的抑制能力和一定的降滤失能力,与目前使用的硅铵聚合物钻井液的配伍性良好;能有效降低泥饼的摩阻系数,不起泡、不提粘,钻井液性能稳定;有利于对地层微裂缝的封堵,有效减少漏失量,有利于井壁稳定,避免了因井漏导致的井壁掉块带来的卡钻事故的发生,使测井一次成功率由原来的0提高到了80%以上;明显降低钻井液成本,是一种性能良好的钻井液处理剂.     

超低渗透钻井液技术研究

超低渗透钻井液是通过在常规钻井液中添加超低渗透材料以控制钻井液中固相和液相渗入地层.超低渗透钻井液渗入的地层叫超低渗透层.通过砂床试验证明,超低渗透层能有效提高弱胶结地层的承压能力,对漏失地层同时具有较好的防漏堵漏能力,材料本身具有一定酸溶性,应用在储层也可起到有效保护产层的作用.通过和几种钻井液的配伍性试验表明,超低渗透材料具有较好的相容性,对原浆的流变性能影响很小,适用范围较广泛.笔者在试验方法上也进行了初步探讨.     

基于季戊四醇的超支化降滤失剂的合成及性能评价

针对现有的降滤失剂在使用过程中存在对钻井液流变性影响大、抗温和抗盐能力不足的问题,以季戊四醇为核心结构的多烯基单体四烯丙基醚（PPTE）,与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）、丙烯酰胺（AM）为原料,通过自由基聚合反应合成一种基于季戊四醇的超支化降滤失剂PPAAN-1。在正交实验的基础上,进一步考虑四烯丙基醚加量对降滤失剂的表观黏度的影响,最终确认了降滤失剂PPAAN-1的最佳合成条件:PPTE加量为17%、AMPS∶AM∶NVP=2∶6∶1、反应温度为55 ℃、引发剂（AIBN）为0.2%。在室内评价其降滤失效果、流变性能、热稳定性能以及其对滤饼质量的影响。实验结果表明,与国外降滤失剂Driscal D和DrisTemp相比,降滤失剂PPAAN-1对钻井液流变性能影响小,同时拥有良好的热稳定性能以及降滤失效果,其热降解温度高达302.29 ℃,在30%氯化钠盐水浆（1%PPAAN-1）中的API滤失量（220 ℃老化后）为9.8 mL、高温高压滤失量（150 ℃）为18.5 mL;在高温高矿化度的条件下降滤失剂PPAAN-1可形成网状结构,并吸附在黏土表面,提高钻井液中黏土颗粒粒径的分布范围,从而形成致密的泥饼,以达到降滤失的目的。      

抗高温无固相钻井液技术

针对钻井液易高温变性的特点,通过研制出耐高温增黏剂XCC、降滤失助剂AADC、封堵剂FSCC,设计出一种无固相抗220℃超高温的钻井液配方。具体加量配比为2% XCC+1% AADC+3% SPNH+1% SMP+3% FSCC+0.5% Na₂SO₃。并对其进行性能表征,SEM显示其页岩层状微裂缝及碎片得到了明显封堵与修饰,在泥页岩表面形成与微裂缝方向平行的致密树状聚合层;FT-IR结果表明,该抗高温钻井液经过220℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要;能抗10%黏土与5%钻屑的污染,同时对10% KCl+20% NaCl的盐溶液也有较好的抵抗能力;该钻井液EC₅₀的检测结果大于80 000 mg/L,达到了建议排放标准。最终抗220℃超高温钻井液XCC/AADC/SPNH/SMP/FSCC在涩北1号气田24井得到了成功应用。      

抗高温聚合物降滤失剂PFL-L的研制与应用

为使抗高温钻井液具有良好的流变性及高温高压滤失量,防止高温稠化,采用氧化-还原引发聚合反应,合成了一种低相对分子质量的抗高温聚合物降滤失剂PFL-L,进行了红外光谱和热重分析;采用凝胶渗透法测定了产物相对分子质量,评价了高温高盐情况下聚合物降滤失性能及配伍性。评价结果表明,PFL-L热稳定性好,产物分子量具有多分散性,适用于超深井钻井液处理剂,高温高盐条件下在显著降低钻井液滤失量的同时,可很好地控制钻井液高温下的黏度,抗温220℃,抗NaCl可达36%。该降滤失剂在徐闻X-3井进行了现场应用,应用结果证明,由PFL-L等处理剂形成的超高温钻井液热稳定性好,确保了徐闻X-3井三开长裸眼井段的顺利钻进,完钻井深6 010 m,取得了良好的应用效果,满足了安全高效钻井需求。