羧酸多胺盐型黏土膨胀抑制剂制备与性能研究

以酒石酸、苹果酸及多胺为原料合成羧酸多胺盐型黏土膨胀抑制剂,并评价其抑制黏土膨胀性。膨润土线性膨胀率实验结果表明:该类抑制剂对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,其中MAA-9对膨润土的抑制效果优于MAA-1、TAA-4;1.0%MAA-9溶液中,90 min时膨润土的线性膨胀率明显优于1.0%KCl,与4.0%KCl相当;1.0%MAA-9对膨润土的防膨效果可达到66.67%,防膨实验结果与膨润土线性膨胀率实验结果吻合。缩膨实验、泥球实验以及钻井液性能评价实验结果进一步表明,MAA-1、TAA-4、MAA-9对膨润土水化膨胀具有一定的抑制作用。     

网状聚季铵盐对黏土膨胀性和粒径的影响

以二甲胺、环氧氯丙烷为原料,哌嗪为交联剂合成了网状聚季铵盐,以膨润土线性膨胀率为评价指标,优化抑制剂合成条件,筛选出效能较好的抑制剂,并采用多种方法评价其抑制黏土膨胀的性能。膨润土线性膨胀率实验表明:二甲胺与环氧氯丙烷按摩尔比1∶1,交联剂哌嗪浓度2.0%,120℃下合成的产物,使用浓度0.5%时对黏土水化膨胀的抑制效果最佳。防膨实验和泥球实验结果与膨润土线性膨胀率实验结果吻合,且防膨率随着网状聚季铵盐浓度的增大呈不同程度增大,网状聚季铵盐优于线性聚季铵盐作用效果。粒度分析结果表明:水化前添加网状聚季铵盐可显著抑制黏土水化分散,且网状聚季铵盐对已经水化分散的黏土具有一定的絮凝作用。     

强抑制性三甲基硅烷基葡萄糖苷的合成及其防膨性研究

以葡萄糖与三甲基氯硅烷为原料合成三甲基硅烷基葡萄糖苷（TSG）,考察了TSG对膨润土线性膨胀率的影响,并通过泥球实验和防膨实验进一步考察了TSG对粘土水化膨胀、分散的抑制作用。实验结果表明：TSG具有较好的抑制粘土水化膨胀、分散的作用。在质量分数为10%的TSG水溶液中,膨润土的线性膨胀率仅为54.62%,防膨率为79.07%。在TSG水溶液中浸泡的泥球水化膨胀程度明显降低。室温下,TSG对水基钻井液有增粘作用,滤失量较基浆得到了一定的控制,且摩阻系数降低。     

多胺型泥页岩抑制剂对黏土水化膨胀的抑制性能评价

泥页岩水化膨胀和分散引起的井壁失稳一直是钻井工程中的技术难题,因此钻遇泥页岩地层的水基钻井液中必须提高钻井液对泥页岩的抑制性,最大限度地降低井下复杂情况的发生率。为此,以有机二酸与胺为原料合成多胺型泥页岩抑制剂,并通过线性膨胀性、防膨、抑制黏土造浆、钻井液性能评价等实验,评价了其抑制性。实验结果表明:草酸、丁二酸、己二酸与四乙烯五胺按照酸与胺的摩尔比为1∶2时的反应产物的抑制性最佳,浓度为0.1%的溶液与4%氯化钾溶液的抑制作用相当;钻井液加入筛选出的抑制剂后的动切力值明显降低,且土容量越大,变化越明显;在0.1%二酸-四乙烯五胺(1∶2)溶液中,90min时膨润土的线性膨胀率与同条件下4.0%氯化钾溶液中的效果相近,防膨率最高可达34.41%;室温下,多胺类抑制剂所需加量少,对水基钻井液有一定的增黏作用,对膨润土水化膨胀、分散的抑制效果较好。     

新型聚胺页岩抑制剂性能评价

针对钻井工程中泥页岩井壁易失稳的问题,近年来开发并应用的聚胺强抑制水基钻井液,被认为是最接近油基钻井液性能的新型水基钻井液。其中,聚胺页岩水化抑制剂作为该钻井液的关键处理剂,具有独特的分子结构和优异的抑制性能。通过抑制膨润土造浆试验、三次页岩滚动分散试验、X射线衍射分析黏土层间距和Zeta电位测试等试验,对比评价了聚胺与传统阳离子钻井液抑制剂小阳离子的抑制性。同时,考察了聚胺、小阳离子与膨润土及常用钻井液处理剂的配伍性。结果表明,与小阳离子相比,聚胺更能有效抑制黏土水化膨胀和抑制泥页岩水化分散,并具有长期稳定作用。聚胺与膨润土及各种钻井液处理剂配伍性良好,克服了阳离子钻井液配伍性差的问题。      

耐冲刷、长效聚季铵型阳离子粘土稳定剂的研制

以环氧氯丙烷、二甲胺为原料,采用亚硫酸氢钠、过硫酸铵引发体系,反应温度为65℃,反应时间为5h,聚合合成聚季铵型阳离子黏土稳定剂。通过静态膨胀实验、岩屑回收率实验、膨润土防膨稳定性、配伍性评价了的性能并对其作用机理进行了研究,结果表明1%的粘土稳定剂溶液离心法测得防膨率大于88%,与地层水配伍性好,具有耐冲刷、长效的优点。与KCl复配既可以达到较好的防膨效果又可以节约经济成本。     

小阳离子聚合物黏土稳定剂HWJ的合成及应用

以环氧氯丙烷、二甲胺为反应单体,过硫酸钾-亚硫酸钠为引发剂合成了小阳离子聚合物黏土稳定剂HWJ,并对HWJ的防膨性能和小阳离子聚合物钻井液进行了研究。结果表明,HWJ黏土稳定剂具有很强的抑制黏土水化膨胀能力。加入该稳定剂的钻井液具有很好的抗温性、抑制性和抗污染能力,保护油气层效果明显,渗透率恢复值均达到85%以上,能满足钻井工程的要求。     

羧-胺类小分子泥页岩抑制剂的抑制性研究

以脂肪酸、小分子胺为原料合成羧-胺类小分子抑制剂,考察了胺种类、脂肪酸链长、酸与胺摩尔比以及抑制剂加量对膨润土线性膨胀率的影响。根据正交实验和单因素实验得到最佳的酸胺反应组合为月桂酸-二乙烯三胺（1:2）,其次为油酸-四乙烯五胺（1:2）,抑制剂加量0.5%。在0.5%月桂酸-二乙烯三胺产物中,膨润土在20 min内迅速水化膨胀,90 min时膨润土的线性膨胀率为24.3%,为同条件下4.0%氯化钾溶液中的43.5%,是蒸馏水中的32.8%;在0.5%油酸-四乙烯五胺产物中,膨润土在40 min内迅速水化膨胀,90 min时膨润土的线性膨胀率为33.2%,是氯化钾溶液中的59.4%,是蒸馏水中的44.9%。泥球实验结果表明,在月桂酸-二乙烯三胺产物中浸泡的泥球水化膨胀程度明显降低,对膨润土的抑制效果好于油酸-四乙烯五胺产物。室温下,这两种羧-胺类产物对水基钻井液有一定的增黏作用。加入0.3%月桂酸-二乙烯三胺产物后,钻井液的表观黏度（AV）提高1.9倍;加入0.5%油酸-四乙烯五胺产物消泡后,钻井液AV提高1.0倍。加入月桂酸-二乙烯三胺产物、油酸-四乙烯五胺产物后,KD-03聚合糖钻井液体系黏度增加,AV分别提高2.4倍、3.5倍,配伍性较好。     

石榴皮作为抑制性钻井液处理剂的研究

将石榴皮作为钻井液添加剂,评价了其作用效能。结果表明,石榴皮对钻井液具有一定的降滤失作用,抗温性可达170℃以上;与改性淀粉配伍性好,在室温和120℃老化浆中具有较好的降黏、降滤失作用,与聚丙烯酰胺配伍性略差;泥球实验和线性膨胀率实验表明,石榴皮浆液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,且随着石榴皮量的增多,抑制效果越明显;粒度分析表明,石榴皮浆液对钻井液中的黏土具有一定的絮凝作用,可以显著提高黏土的粒径。     

超支化聚乙烯亚胺作为高效水基钻井液页岩抑制剂的研究

为解决钻井过程中的泥页岩井壁失稳问题,选取了重均分子量为6×104g/mol的超支化聚乙烯亚胺(HPEI)作为水基钻井液页岩抑制剂,通过膨润土造浆实验、线性膨胀实验和泥页岩热滚回收实验对其泥页岩抑制性能进行了评价,通过红外光谱表征、X-射线衍射实验以及热重分析对其抑制机理进行了分析。结果表明,HPEI对膨润土水化膨胀有良好的抑制作用,20%膨润土在1.5%HPEI溶液中造浆后的动切力仅为0.5 Pa,膨润土在3%HPEI溶液的膨胀高度较蒸馏水中减少了67%;溶液的pH值越低,HPEI的质子化程度越高,对膨润土水化分散的抑制性能越好。HPEI抑制黏土水化膨胀的机理为:HPEI分子进入黏土层间,通过静电引力和氢键的共同作用减弱黏土水化分散,其疏水结构阻止水分子进入黏土层间,抑制膨润土晶层膨胀。     

Investigation of Oleate-Diethylamine-Epichlorohydrin Copolymer as a Clay Swelling Inhibitor for Shale Oil/Gas Exploration

Oleate graft copolyammonium (OGCA) was prepared and its performance as a shale inhibitor was evaluated by bentonite linear expansion test, anti-swelling experiments, mud ball experiments in water-based drilling fluid. Anti-swelling results shows that anti-swelling rate of OGCA reaches up to 89.7% and OGCA has strong inhibitive capability to bentonite hydration swelling confirmed by the result of mud ball experiment. From the results it was found that both OGCA and modified starch have an excellent synergetic defiltration effect on the water-based drilling fluid. The good performance of OGCA as a shale inhibitor should be contributed to its good capacity of controlling the particle size of bentonite. The inhibition mechanism of the polyamine salt was analyzed by thermogravimetric analysis and scanning electron microscope.     

长庆油田低渗油藏酸化液添加剂的筛选

针对长庆油田姬塬长2油藏具有低渗及粘土矿物中绿泥石含量较高等特点,在该油藏酸化液体系已确定的基础上,筛选了适合该油藏的酸化液添加剂,并评价了各添加剂在酸化过程中的作用。选择氯化铵为防膨剂,醋酸和柠檬为铁离子稳定剂,XP为缓蚀剂,CF-5B为助排剂,BE-2为破乳剂,试验结果表明,酸化液添加剂、酸化液体系及地层水具有良好的配伍性。本研究为同类低渗透油藏酸化液添加剂的选择提供了参考。     

龙凤山气田强抑制封堵型防塌钻井液技术

龙凤山气田泉头组及以上地层水敏性泥页岩发育,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、扩径和泥包钻头等复杂情况,营城组地层裂缝发育,易发生井漏。针对该地区的地质特征与钻井要求,通过水化膨胀实验和抑制膨润土造浆实验,优选胺钾复合抑制剂NK-1作为钻井液抑制剂;通过失水造壁性能评价实验和岩心渗透率测试实验,优选了降滤失剂KFT-Ⅱ和封堵防塌剂ZX-8作为钻井液封堵防塌剂,在此基础上研制了强抑制封堵型防塌钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、抑制性和封堵防塌性。在北209井的现场应用中,钻井液性能稳定,封堵性和防塌性能突出,解决了全井的井壁失稳问题,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

An Inhibition Properties Comparison of Potassium Chloride and Polyoxypropylene Diamine in Water-based Drilling Fluid

Polyoxypropylene diamine has been used as shale hydration inhibitor in drilling fluid and exhibited outstanding performance. The authors describe the inhibition characteristics of KCl and polyoxypropylene diamine and provided a comparative assessment. Through bentonite inhibition test, bulk hardness test, hot-rolling dispersion test, slake durability test, fluid loss test, linear swelling test and X-ray diffraction test, the inhibitive properties of potassium chloride, and polyoxypropylene diamine were evaluated. The results indicate that polyoxypropylene diamine is superior to potassium chloride in shale stabilization, which can effectively suppress the hydration and swelling of clay and play an important role in permanent stabilization with a relatively low concentration. Moreover, the mechanisms of the two inhibitors are briefly analyzed.     

纤维素接枝共聚物CGAD的泥浆性能研究

采用接枝共聚方法制备羧甲基纤维素与丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯纤维素接枝共聚物ＣＧＡＤ，通过线性膨胀率考察了ＣＧＡＤ 对粘土的抑制性，用旋转粘度计和滤失量测定仪研究了ＣＧＡＤ 处理的淡水泥浆、４％的盐水泥浆和正电胶泥浆的流变行为和滤失性能。     

The composition and activation aspects of El-Fayoum clays for using as a drilling fluid

The local consumption and the high importation cost of imported bentonite to Egypt led to find local substitute solutions for economical aspects. Hence, this paper presents the composition and activation capability of clays collected from the claystone quarries in Kom Oshim area at El-Fayoum province, Egypt for their application as a drilling fluid (water-based mud). It is an attempt to minimize the importation cost of the imported bentonites to Egypt by a local solution and maximize the usage of the studied clay sediments. The physical, chemical, thermal and mineralogical characteristics of five Egyptian clay samples were studied. The rheological properties of the prepared slurries from these samples and their activation characterization during studying the influence of NaOH and POLYPAC-R polymer as activators were investigated. It was found that the non-activated samples cannot be used as a drilling mud but it could be after the activation process where some significant changes in the rheological properties were observed. The experimental results revealed that the activated fitted samples may express as medium grade bentonitic clay and this type of clay can be used as a drilling fluid for shallow depth wells.     

杂多糖钻井液抗温抑制性能评价

为改善杂多糖钻井液抑制剂--SJ钻井液的抗温性能,通过岩屑滚动回收率实验、泥页岩线性膨胀率实验、泥球浸泡实验以及流变性能参数和滤失量随SJ钻井液添加量变化关系曲线,评价了SJ钻井液的抗温抑制性能。结果表明：水基钻井液中SJ添加量为1%～6%时,SJ钻井液具有合理的泥页岩抑制性、流变性和滤失性,抗温极限为140 ℃;SJ钻井液的抑制作用机理包括“连续半透膜”和“胶体软粒子填充降滤失”以及“硅锁封固壳去水化”等方面。该成果为开发保护油气层的水基钻井液又找到一类新型的抑制剂。