钻井泥浆抑制剂JFT的实验研究

针对钻井过程中泥页岩的水化膨胀导致井壁不稳定和泥浆性能恶化这一严重问题，通过室内试验研制了一种阳离子型聚合物抑制剂－JFT，并进行了性能评价。结果表明，该抑制剂具有好的水溶性、时间稳定性和热稳定性，其适应温度范围广（在30－95℃下不生成絮状沉淀），有的浓度为1％的JFT比5％KCl的抑制性好。     

聚合物及小分子类页岩抑制剂研究进展

本文概述了聚合物及小分子类页岩抑制剂研究进展,特别关注国内外近年的相关研究成果。文章系统介绍了用于表征黏土水化膨胀和评价抑制剂性能的实验方法。此外,文章分类讨论了无机盐类、聚醚胺类、天然改性材料和聚合物类抑制剂的特点,展望了水基钻井液中页岩抑制剂的应用方向和主要发展趋势。     

甲基硅酸钾页岩抑制剂抑制蒙脱石水化机理的分子模拟

有机硅页岩抑制剂相较于传统的KCl抑制剂具有不会腐蚀钻具、更加环保等优点,因此有机硅钻井液体系得到广泛应用。利用分子模拟方法,选择甲基硅酸钾、甲基硅酸钠、KCl和NaCl作为研究对象,构建了四种抑制剂的分子模型和钠蒙脱石晶体模型。通过分子动力学方法模拟发现,甲基硅酸钾能够抑制蒙脱石层间Na~+的水化作用,限制水分子和Na~+的自扩散运动,并提高钠蒙脱石晶体的力学性能。对比四种页岩抑制剂的各项模拟结果发现,甲基硅酸钾的抑制效果最佳,其次是甲基硅酸钠和KCl,NaCl的抑制效果最差。从离子的角度看,K~+的抑制效果优于Na~+,甲基硅酸根的抑制效果优于Cl~-,这是由于K~+能镶嵌于钠蒙脱石晶层表面的硅氧六元环中,而甲基硅酸根能够通过氢键吸附于硅氧六元环上,它们均能使蒙脱石晶层发生不完全水化从而抑制蒙脱石的水化膨胀。     

页岩层钻井井壁稳定问题分析

近几年来,页岩气在给人们带来巨大的后备能源的同时,也暴露出了许多勘探开发的技术难点,如钻井井壁失稳问题。通过分析影响钻井井壁稳定性的各种因素,如钻井液的各类性质、钻井液与页岩的化学反应、传递作用、接触时间等,以及在一般条件下和结构性地层环境下钻井方向对井壁稳定所施加的不同影响,比较全面地对井壁失稳的机理进行了分析和研究。在此基础上,从钻井液和钻井方向的角度提出了一些解决井壁失稳问题的思路,对于理解实际生产中井壁失稳问题有一定的帮助。     

钻井液用无机盐类抑制剂评价方法适应性探究

针对钻井液用抑制剂性能评价过程中出现实验结论异常的现象,通过泥页岩线性膨胀量实验、岩心浸泡实验、热滚回收实验、岩心滴染扫描电镜观察实验等多种方法,探讨了多种包括无机盐、硅酸盐、聚乙烯醇等在内的抑制剂抑制性评价方法的适应性问题。结果表明,低浓度的氯化钾与氯化钠不适用于采用人工岩心浸泡实验和线性膨胀量实验进行评价;线性膨胀量实验要求抑制剂质量分数在0.3%以上且实验时间不少于6 h才能得到相对准确的实验结论;基浆粘度对泥页岩热滚回收实验具有明显的影响,基浆粘度越高初始热滚回收率越高。为此,在进行抑制剂效果评价时应充分重视评价方法、抑制剂浓度、实验持续时间、基浆粘度等多种因素的影响,寻求针对性评价手段以避免得到错误的实验结论。     

环保型页岩抑制剂壳聚糖铵盐的性能研究

随着页岩水平段长度的增加,页岩层的井壁失稳问题更加突出。页岩极易水化膨胀引起黏土膨胀压力的增加,导致页岩层的井壁失稳。有机胺抑制剂目前是抑制性能最优异的商业化产品,这类抑制剂仍然难以满足钻井的需求。研发高性能页岩抑制剂成为急需解决的技术。采用环保型的大分子壳聚糖铵盐作为页岩抑制剂。壳聚糖铵盐具有优异的抑制性能和配伍性,形成了以壳聚糖铵盐为核心的水基钻井液体系。结果显示,该体系具有优异的流变性能、页岩抑制性能。有望应用于页岩层的钻井施工。     

国内外黏土水化抑制剂研究现状与发展趋势

黏土水化抑制剂在钻井液中的添加可有效降低钻井事故发生,但存在效果不明显、抗温性能尚待提高等缺点。本文简述了国内外黏土水化抑制剂研究现状并分析了其发展趋势。从研究历程来看,黏土水化抑制剂大体上经过了从无机离子型向有机铵（胺）型过渡并逐步成熟于聚合物型的过程。从最新研究结果来看,聚醚胺型抑制剂为主流研究对象,由此形成的高性能水基钻井液在国内外广泛应用;超支化聚合物型抑制剂因具有体型结构而具有较好抗温、抗盐性能而颇具发展优势;传统共聚物型抑制剂分子量大,在高温高密度钻井液中难以适用,仍有改进空间。指出了今后发展趋势是充分利用生物质资源,开发绿色、环保高效的黏土水化抑制剂;研究低聚物抑制剂,提高抑制剂的抗温性、普适性和一剂多效性;摆脱传统钻井液处理剂之间化学作用力观念束缚,探索超支化抑制剂的开发,积极有效结合纳米技术与钻井流体之互补点,以促进钻井液及相关技术发展。     

废弃钻井泥浆处理工艺研究

泥浆对于煤矿钻井法凿井技术的运用十分重要，但是钻井废弃泥浆会对周围环境造成严重污染。研究了不同pH值、不同金属阳离子无机盐对泥浆沉降速率、含水率以及对泥浆结构和Zeta电位的影响。实验结果表明，将泥浆的pH调节为6．8后加入质量为泥浆干泥重2．5％。4％的Fe^3＋盐，泥浆的脱水效果良好，有希望运用于实际工程。     

钻井液用阳离子烷基糖苷的抑制性能评价

针对烷基糖苷在钻井液中加量大、抑制性有待提高的问题,研制出了阳离子烷基糖苷(CAPG)产品,其是一种具有突出抑制性能的泥页岩井壁稳定剂。对阳离子烷基糖苷产品的抑制性能进行了评价。具体包括岩屑回收率、相对抑制率、页岩膨胀高度等。评价结果表明,120℃高温滚动16 h,5.0%CAPG的岩屑一次回收率达95.55%,岩屑相对回收率达99.11%; 150℃高温滚动16 h,3.0%CAPG对钙土基浆的相对抑制率达100%; 25.0%CAPG的页岩膨胀高度降低率为39.14%。CAPG产品抑制防塌性能优异,可有效解决强水敏性泥页岩等易坍塌地层的井壁失稳问题,实现安全高效钻井,应用前景广阔。     

页岩抑制剂阳离子烷基糖苷的合成——醚化反应条件探究

为解决烷基糖苷钻井液在现场应用过程中出现的井壁失稳情况,中国石化集团中原油田开展了新型页岩抑制剂阳离子烷基糖苷的研制。对阳离子烷基糖苷合成过程中醚化反应条件进行了考察。考察了环氧氯丙烷与烷基糖苷物质的量比、醚化反应时间、醚化反应温度、烷基糖苷加料方式等对合成产品性能的影响,得出醚化反应最优化反应条件为：环氧氯丙烷与烷基糖苷物质的量比为1：1．5、醚化反应时间2．Oh、醚化反应温度86℃、烷基糖苷0．5h内分2次加入。本研究为得到抑制性能优良的钻井液用阳离子烷基糖苷打下了良好的基础。     

一种高效复合型气体水合物抑制剂的研究

在油气运输管道中,气体水合物的形成会造成管道堵塞,给油气行业带来巨大的损失。为了抑制水合物的形成,文章以二氧化碳水合物为实验对象,在低温高压带视镜悬浮搅拌试验装置中,分别采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP),氯化钠以及这两者的复合液作为抑制剂进行实验。通过诱导时间和气体耗气量的比较,结果表明,单一的PVP能有效的延长气体水合物生成的诱导时间,单一的氯化钠能降低反应体系的耗气量,而由PVP与氯化钠复配得到的复合型抑制剂能延长反应的诱导时间和降低反应耗气量,是一种高效的气体水合物抑制剂。     

含极性抑制剂体系中水合物生成条件的研究

应用两步水合物热力学模型,结合基于局部组成概念的混合规则,将水合物生成条件预测成功地扩展应用于含极性抑制剂体系,计算结果较理想,大量检验结果表明,单流体混合规则不能很好地描述极性体系。同时可以看出,极性体系相对平衡计算的准确性对水合物生成条件预测有很大的影响。     

一种新型无磷缓蚀阻垢剂的实验研究

以水解聚马来酸酐（HPMA）、聚环氧琥珀酸（PESA）、葡萄糖酸钠、D-异抗坏血酸钠和锌盐为原料,研制出一种新型无磷缓蚀阻垢剂。利用旋转挂片腐蚀实验、静态阻垢实验和电化学实验研究了该无磷缓蚀阻垢剂的缓蚀和阻垢性能。结果表明,无磷缓蚀阻垢剂的质量浓度为50 mg/L时,缓蚀率和阻垢率分别达到90%和98%以上;该无磷缓蚀阻垢剂是一种以抑制阳极为主的混合型缓蚀阻垢剂,在A3碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温方程。     

国内阻垢剂研究进展

阐述了各类阻垢剂的特点、性能和国内发展状况,并对阻垢剂的未来发展方向提出建议。     

强抑制性水基钻井液的室内实验研究

由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺类页岩抑制剂UHIB-B和硅酸盐抑制剂Y1,两者的协同作用提高钻井液的抑制性能,并保持着较好的流变性能。该体系抗温达到了120℃,API滤失量小于3 mL,HTHP滤失量小于9 mL,测试其封堵性能时测得钻井液体系侵入沙床深度为1.8 cm,在膨润土以及无机盐的污染下,仍然保持着较好的流变性能,钻井液体系的岩屑回收率达98%,钻井液的防膨率达85%。试验表明,该套体系具有良好的流变性、抑制性及封堵性,抗温性能和抗侵能力优良,适宜在高水敏和易污染等复杂地层中使用。     

双子表面活性剂型页岩抑制剂的合成及性能

以二乙醇胺、溴代十二烷和二溴乙烷为原料,采用“两步法”合成了一种新型双子表面活性剂型小阳离子页岩抑制剂：N1,N2-双十二烷基-N1,N1,N2,N2-四-(2-羟乙基)-二溴乙二铵 (Gemini-DHEDB）,分别采用线性膨胀、页岩滚动回收和沉降稳定性试验对其抑制性进行了研究,结果表明：质量浓度2% g/L的 Gemini-DHEDB溶液中钠基膨润土（Na-MMT）16h后的线性膨胀高度和页岩滚动回收率分别为4.27mm和52%,优于同等浓度下二甲基二烯丙基氯化铵、四丁基溴化铵溶液溶液和三甲基2-羟乙基溴化铵中的10.62mm (31%)、9.41mm (36%)和7.74mm (41%)。沉降稳定试验中,淡水基浆沉淀完成时间大概是14h,最终沉淀厚度大约为38mm;添加有Gemini-DHEDB的基浆沉降时间明显缩短为1.2h左右,最终的沉降高度的大约为45mm。采用FIIR、晶层间距测定（XRD）和扫描电镜（SEM）对Na-MMT/抑制剂复合材料微观结构进行了表征,结果表明：Gemini-DHEDB可与Na-MMT发生插层吸附并有效改变Na-MMT微观形貌。     

INVERMUL油基钻井液在建页HF-1水平井的应用

针对建页HF-1页岩气水平井易出现井壁水化垮塌及水平段易粘卡的问题,采用了Halliburton-Baroid的INVERMUL油基钻井液。现场应用表明,INVERMUL油基钻井液具有稳定性强、封堵防塌能力强、破乳电压高、滤失量低、流变性好、润滑性好等特点,很好地满足了建页HF-1页岩气水平井的作业要求。     

微泡钻井液技术研究

本文针对低压易漏地层,通过考察起泡剂和稳泡剂的起泡效果,优选出了微泡钻井液配方。该体系使用起泡剂CT 5-2和稳泡剂GHPG,它们的发泡能力强,泡沫细小,分布均匀,稳定性好。体系抗盐抗钙耐高温,具有良好的流变性、滤失性及抗污染能力,抗盐大于6000m g/L,抗钙大于3000m g/L,抗温大于100℃,抗煤油污染30%以上,对于低压易漏地层具有特殊的优势,并能提高钻井速度。     

钻井液用乳液型有机硅消泡剂HXP-3的研究与应用

麦克巴油田现场黄原胶增粘钻井液消泡难和消泡剂使用成本较高,在室内对二甲基硅油、二氧化硅、乳化剂等处理剂的类型和加量进行优选,成功的开发出乳液型有机硅消泡剂HXP-3。该消泡剂不仅对普通钻井液具有较好的消泡、抑泡效果,而且对黄原胶增粘的难消泡钻井液也具有良好的消泡效果。与国内同类产品相比,在流变性、稳定性和消泡性方面也具有明显优势。先后在麦克巴服务的海上油田、江汉油田以及冀东油田现场投入使用,取得较好的应用效果和经济效益。