阳离子化多元醇防塌剂的研制

室内研究和现场应用表明,聚乙烯醇类防塌剂表现出较明显的增粘负效应,可引起钻井液粘度的急剧增加,严重影响其推广应用.通过金属盐催化降解和阳离子化反应,研制出了抑制性好且增粘负效应低的阳离子化改性多元醇防塌剂.考察了阳离子化试剂、反应温度、反应时间对取代度、反应效率和产品主要性能的影响,得出了阳离子化多元醇防塌剂最佳制备条件,即：PVA与阳离子化试剂物质的量比为1：1,反应温度为50℃,反应时间为4 h,阳离子度可达0.435.     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。     

聚醚多元醇钻井液研制及应用

以新研制的多功能聚醚多元醇SYP-1为主剂,对聚合物包被剂、防塌剂和降滤失剂进行了优选实验.在此基础上,研制了一种新型的聚醚多元醇钻井液.对聚醚多元醇钻井液的抑制性、流变性、滤失造壁性、润滑性以及对油气层的保护性能进行了室内评价实验,并分析了该钻井液的作用机理.在LN3-6H井和HD4-23H井进行的聚醚多元醇钻井液现场试验表明,在钻进过程中井壁稳定,井径规则,起、下钻畅通,井下安全,测井、下套管及固井作业顺利.室内实验和现场应用表明,聚醚多元醇钻井液具有优良的防塌性和润滑性,能有效地抑制岩屑分散,起到稳定井壁和保护油气层的作用,满足复杂地质条件下钻井的需要.     

油基钻井液组分对体系沉降性能的影响

研究了油基钻井液组分对其沉降稳定性能的影响。结果表明,基液类型、油水体积比、内相盐种类、加重材料粒径大小和种类会对油基钻井液的沉降稳定性能产生影响。静态沉降条件下基液黏度越大,体系油水体积比越小,体系沉降稳定性能越好。以NH4Ca(NO3)3为内相的油基钻井液体系沉降稳定性能优于甲酸盐、氯化钙和氯化钠内相钻井液体系。加重材料颗粒的粒径越小,沉降稳定性能越好,动态剪切和静态沉降条件下Mn3O4为加重材料的油基钻井液沉降稳定性能都优于其他加重材料体系。     

PIBSI对油基钻井液性能影响研究

常温条件下分别采用5号和3号两种白油配制基浆和油基钻井液体系,并在基浆和钻井液体系中加入不同质量分数的聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI),考察不同温度下PIBSI的质量分数对基浆和钻井液体系流变、沉降和滤失性能的影响。结果表明,对于基浆而言,低温条件下(4℃)PIBSI能够提高基浆的沉降稳定性能,基浆的黏度随PIBSI质量分数的增加先降低后增加。对于油基钻井液体系而言,在适当质量分数下(5号白油体系PIBSI质量分数为2%,3号白油体系PIBSI质量分数为0.2%),PIBSI能够有效降低体系低温条件下(4℃)的黏度,而对室温(25℃)和高温(65℃)条件下体系的黏度、动切力等参数影响程度较小。PIBSI质量分数越高,两种油基钻井液体系的高温高压降滤失量越低。     

新型内相油基钻井液性能实验研究

室内研制形成了以NH4Ca(NO3)3水溶液为内相的新型油基钻井液体系,并与具有相同活度的以CaCl2、NaCl、KCl水溶液为内相的油基钻井液进行了性能对比。对比研究结果表明,用NH4Ca(NO3)3溶液配制的油基钻井液流变性能好,相同剪切速率条件下,体系黏度最小,老化前后流变参数变化的幅度最小;在动态剪切和静态老化条件下,相对于其他体系,其密度的变化值最小,体系的沉降稳定性能最优,高温高压滤失量最低。分析其机理为:体系活度相同时,NH4Ca(NO3)3水相的密度最大,减少了所需的固相量,因此钻井液黏度最低;电解质浓度最高,电解质压缩液滴表面的表面活性剂,使表面活性剂排列变得紧凑,界面张力降低,乳液的粒径变小,使乳状液稳定性增强。     

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。      

微粉重晶石高密度钻井液性能研究

国外现场应用表明,微粉重晶石加重技术能很好地解决超深井复杂井钻井现场遇到的很多难题,但目前中国关于微粉重晶石加重技术的研究应用报道较少。考察了微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉加重的高密度钻井液流变性、沉降稳定性、润滑性,研究了微粉重晶石高密度钻井液的储层保护技术,进一步利用3种加重材料的粒度分布、表面电性、微观形貌基本性质探讨了微粉重晶石改善高密度钻井液性能的作用机理。实验结果表明,微粉重晶石加重高密度钻井液黏度效应低,沉降稳定性与润滑性明显优于普通重晶石和铁矿粉高密度钻井液;通过优选架桥粒子与降滤失剂可以在一定程度上减轻储层伤害程度,满足各种复杂井对高密度钻井液的需要。     

复合相变材料的制备与评价

针对天然气水合物钻井过程中,钻井液易侵入地层改变水合物赋存的地层温度、压力及化学条件,进而导致井壁周围地层水合物分解及井壁失稳等问题。对南海海域水合物钻井过程中水合物分解导致井壁失稳的问题进行了分析及研究,采用智能控温的方法,通过蠕虫状石墨吸附改性正构烷烃制备了复合相变材料。结果表明,制备的复合相变材料相变潜热性能较好,相变温度在17～18℃时可控,粒径满足现场有效回收筛分粒度的基本要求,且与钻井液配伍性良好,适用于水合物储层钻井用水基钻井液体系。     

复合盐层多元协同稳定井壁钻井液技术

复合盐层性质复杂,钻井过程中易发生井壁失稳．通过分析多个地区复合盐层的矿物组成、微观结构、理化性质及界面力学特性,探讨了井壁失稳机理．结果表明,地层孔隙和微裂缝发育、盐岩蠕变及溶解、膏泥岩水化是造成复合盐层井壁失稳的关键原因．提出了强化钻井液封固井壁作用-抑制盐膏溶解与膏泥水化-水活度平衡-有效应力支撑“多元协同”稳定井壁钻井液技术对策．依据水活度对泥岩水化膨胀和分散的影响规律,明确了钻井液水活度安全窗口的设计依据．针对中东地区M油田、乌兹别克斯坦H-S油田以及中国新疆地区复合盐层井壁失稳问题,采用“多元协同”稳定井壁技术对策,设计了相应的防塌钻井液体系．现场应用表明,该技术可有效提高复合盐层井壁稳定性,大幅减少井下复杂事故,提高钻井作业效率．