用于吐哈油田的两性复合金属离子聚合物钻井液

前言 以聚丙烯酰胺系列产品为主聚物的聚合物钻井液经过多年的研究及应用,从单一的处理剂型发展为多种处理剂相复配的钻井液体系。该钻井液对减少井下复杂情况及提高机械钻速起到了重要作用。但聚合物钻井液在应用过程中暴露出泥饼质量差、滤失量大、抗盐、抗温能力差等缺点。正电胶钻井液体系的抑制性、携岩能力强,但性能不稳定,复配性差。针对以上两类钻井液体系的性能特点。

一种新型油基压井液的研究与应用

本文介绍的是一种新型油基压井液RID-1,该压井液是一种油基胶态体系,该体系是由低分子量的RID-1悬浮剂与原油及其他物质组成。该体系比较稳定,遇油即能稀释。由于该体系的基质是原油,因而与地层的配伍性很好,不发生粘土颗粒运移,对地层无损害。经压井作业后,很短时间内油井产量恢复率可达到较高水平。

颗粒表面电荷对电阻脉冲法测量粒径的影响

报道了颗粒表面带电量对电阻脉冲(RPS)法测量颗粒粒径的影响规律。利用微流控芯片颗粒差分电阻脉冲检测系统实验测得了磷酸盐缓冲液(PBS)、1.0 mmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子表面活性剂溶液和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)阳离子表面活性剂溶液中,直径为2μm聚苯乙烯颗粒经过检测区产生的脉冲信号幅值,并计算获得了颗粒有效粒径。研究结果表明:在相同电压下,经表面活性剂处理后的颗粒产生的RPS信号幅值比未处理的大,该现象可以通过带有高表面电荷的聚苯乙烯颗粒的双电层变厚进行解释。研究成果有助于全面认识电阻脉冲法对于测量带有高表面电荷颗粒的粒径的影响程度。

泥饼强度影响因素研究

用ＦＣＰ－２０００泥饼针入度仪对吐哈油田常用聚合物泥浆和聚磺泥浆体系中影响泥饼质量的因素进行了系统研究．结果表明体系中固相颗粒的含量及其粒度分布对泥饼强度的影响最大．虽然作用机理不同，但起抑制和封堵作用的处理剂都能提高泥饼强度，而尤以含有钾铵基聚合物的泥浆的泥饼强度最大．实验中还发现一具有规律的异常现象，即压力增加时，泥饼致密层变厚，但其强度却降低．现场泥浆检测标明，钾铵基聚磺泥浆具有最好的泥饼强度，最高可达４００ｇ以上．对水基钻井液体系而言，一般泥饼强度为２００ｇ左右即能满足工程要求．

胜北构造硬脆性泥页岩裂隙特征及防塌机理

为了寻求吐哈油田胜北构造硬脆性泥页岩地层防塌措施，分析了其裂隙发育特征和坍塌机理，表明其综合水敏性属中～弱膨胀和中～弱分散，地层岩石具有典型硬脆碎特征，受山前构造运动产生的构造应力、蒙脱石在成岩脱水过程中产生的膨胀力以及厚薄不等的大段夹层煤的共同作用，形成了发育的裂隙和微裂缝，遇水（钻井液滤液）长时间浸泡易产生剥落掉块，引起周期性坍塌．采用提高钻井液的抑制性、改善钻井液的泥饼质量、封堵地层微裂缝的综合物理化学方法可以防治这类地层的井眼坍塌．

用三轴应力防塌实验优选钻井液配方

研究了使用三轴应力防塌实验优选钻井液配方的技术，探讨了制样方法及仪器各测量参数间的关系，用三种不同配方的钻井液分别对吐哈油田台参２井Ｊ３ｑ和Ｊ２ｓ地层的防塌特性进行了评价，其中最好的钾铵基聚磺钻井液经１３６２ｍｉｎ三轴实验后岩样的轴向变化量仅为０．０１２ｍｍ，岩样的冲蚀率约１０％，可有效防止胜北构造井壁垮塌．由于三轴实验的动态实验条件，这种方法优选的钻井液配方比热滚实验更符合钻井实践．但机械成型的人造岩心的内部结构仍无法完全模拟天然岩心，因而流速。

丘陵油田钻井液技术

介绍了丘陵油田地层、岩性特点及易发生的井下复杂情况。在上部地层选用两性离子聚合物钻井液、中下部地层选用聚磺钻井液。经现场应用表明,两种钻井液抑制能力、防塌能力、携砂能力强,润滑性好,性能易于维护。两种钻井液能满足相应井段的钻井施工需要,避免了井下复杂情况的发生,实现了丘陵油田长裸眼安全钻井。

马来酸酐-苯乙烯-丙烯酸高级酯稠油降粘剂MSA的研制

利用自制的丙烯酸高级酯单体与其它单体共聚合成了一种新型油溶性聚合物降粘剂马来酸酐 苯乙烯 丙烯酸高级酯三元共聚物MSA。研究了该共聚物的合成工艺以及单体配比、加入量、分子量、加入温度等因素对稠油降粘效果的影响 ,得出了最佳单体配比及合成工艺。将该降粘剂工业产品用于吐哈吐玉克油田稠油泵上掺稀举升工艺 ,只要加入 10 0— 2 0 0mg/L降粘剂MSA ,在稀油掺入量比原来降低 5 0 %以上时仍能维持正常生产 ,对该稠油具有明显降粘效果。

FMA污水絮凝剂的研制与应用

针对吐哈温米油田采油污水的特点研制了一种多核无机聚合物污水絮凝剂FMA ,其结构特征是分子中含有多种具有不同电化学特性的金属和非金属元素。本文探讨了反应机理 ,评价了FMA的絮凝特性。FMA与杀菌剂及地层水具有良好的配伍性。FMA具有一定的阻垢性 ,加量为 5 0mg/L时对钙镁垢的阻垢率即达 90 %以上。用FMA处理过的污水不易结垢 ,也不会增加页岩的膨胀性。现场试验表明 ,FMA在 5 0— 40 0mg/L加量时使温米油田污水悬浮物去除率达 93 %以上 ,含油去除率达 99%。FMA生产工艺简单 ,成本低廉 。

一种稠油降粘剂的研制与应用

利用自制的丙烯酸高级酯单体与其它单体共聚合成了一种新型油溶性聚合物降粘剂马来酸酐 苯乙烯 丙烯酸高级酯三元共聚物 .研究了该共聚物的合成工艺以及单体配比、加入量、相对分子量、加入温度等因素对降粘剂的降粘效果的影响 ,获得了最佳合成工艺 .将该降粘剂用于吐玉克稠油泵上掺稀举升工艺 ,加入量为 1 0 0～ 2 0 0mg/ 1 ,在稀油掺入量比原来降低 50 %以上时仍能维持正常生产 ,对该稠油具有明显降粘效果 .

钻井液润滑性的合理评价

研究了钻井过程中的摩擦特点，确定了用ＬＥＭ—２动态润滑仪评价钻井液润滑特性的合理使用方法，发现通过调整仪器的内置常数ＣＮＳＴ，就可使不同载荷及转速对测量结果的影响减至最小，从而使不同载荷下测得的摩阻系数Ｃｆ具有可比性．开发了一种与该仪器ＳＨＣ软件系统配套使用的全中文数据处理软件——ＬＥＭＳＳ系统，可完成对钻井液体系及一种或多种润滑剂在不同用途下的评价试验数据处理，以三种不同的图形方便直观地输出评价结果．用该仪器评价了常用钻井液体系的摩阻系数，大多数水基钻井液的Ｃｆ在０．２～０．４，但只要Ｃｆ≤０．２，就可认为其润滑性能满足工程要求．

吐玉克稠油井筒化学降粘的室内研究及现场试验

针对吐玉克深层高粘稠油,1997年钻采院与西安石油学院合作研制了油溶性高分子降粘剂。该降粘剂经过室內评价及中试放大生产,并于1999年3月在吐玉克玉东1井进行现场试验,试验结果表明,该降粘剂降粘效果十分明显,可有效地降低地面稀油的掺加量。

丘陵油田钻井液技术研究应用

本文通过对丘陵油田地层特性、岩石矿物组份和理化性能测试、井下复杂情况调查分析,确定了丘陵油田钻井液技术路线;通过室内钻井液评价试验确定了丘陵油田钻井液类型、组成、性能及技术措施;按区块进行钻井液标准设计,1993至1995年在丘陵油田开发钻井中全面推广应用的结果表明:上部地层采用以抑制地层水化膨胀、分散为主的不分散低固相两性离子聚合物钻井液,下部地层采用以造壁、封堵、分散为主的聚磺钻井液,满足了丘陵油田钻井工程施工的要求,实现了长裸眼安全钻井,达到了提高钻井速度、保护油气层和节约成本的目的。

一种新型聚合物钻井液

本文对新型两性复合金属离子聚合物增粘抑制剂PMHA—2和与之配套的降失水剂JMHA及复配钻井液体系进行了室内评价,试验结果表明,此钻井液有良好的流变性、抑制性、抗盐、抗钙及与其它钻井液处理剂良好的配伍性,维护处理措施简单易行,有良好的推广前景。

泥饼厚度影响因素研究

使用 Ｆ Ｃ Ｐ２０００ 泥饼针入度仪，对吐哈油田常用泥浆体系进行系统评价实验，建立了反映泥饼不同力学特征的泥饼层状结构理论模型．认识到影响泥饼实厚的最主要因素是钻井液的固相含量，但只有增加级配合理的惰性粒子而不是膨润土才能切实提高泥饼的综合质量，聚合物稀释剂和包被剂对泥饼实厚有重要影响，但影响规律视其种类和加量的不同而有很大的变化，主要取决于不同条件下聚合物分子与固相颗粒的不同作用机理．对水基钻井液体系而言，泥饼实厚为０．５ ～ １．５ｍ ｍ 是较合适的．

泥饼弹塑性影响因素研究

泥饼弹塑性反映泥饼在渗透、压缩、多孔和摩阻等方面的综合特性．主要就惰性固相颗粒粒度分布和包被性聚合物对反映这些性能的各参数的影响进行了实验研究．证实了泥饼的弹塑性和泥饼的强度是一对矛盾．含有细的和粒度分布大的固相颗粒的泥饼结构致密，可压缩性和渗透性小．聚合物含量增大使泥饼结构疏松，含水率和压缩性大．对吐哈油田１７ 口井的现场泥浆的泥饼质量进行的检测表明，ＡＰＩ失水泥饼实厚一般不超过１ｍ ｍ ，其强度多在１００ ～１５０ｇ；ＨＴＨＰ泥饼实厚在１ ～１．５ｍ ｍ ，强度为１５０～４５０ｇ，最高可达到５００ｇ 以上．但由于ＨＴＨＰ泥饼密性好，致密层厚，一般韧性稍差．

LEM-Ⅱ钻井液润滑仪合理使用方法的研究

针对使用较为广泛的美国Ｍ－Ⅰ泥浆公司生产的ＬＥＭ－Ⅱ钻井液润滑仪使用中存在的问题，剖析了该仪器的测试原理，建立了相关数学模型，研究了该仪器的稳定测量范围，并与钻井工程中实际操作过程参数的范围进行了比较，分析了正确使用该仪器测定钻井液润滑性能的方法。

胜北构造粘土矿物纵向分布及演变规律

为探求吐哈油田胜北构造粘土矿物纵向分布规律与井眼稳定性的关系，以台参２井为例系统分析了本构造泥页岩地层中高岭石（Ｋ）、绿泥石（Ｃ）、伊利石（Ⅰ）、蒙脱石（Ｓ）和伊蒙混层（Ｉ／Ｓ）矿物的分布及演变特征，测定了粘土矿物中各种阳离子（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）的可交换容量（ＣＥＣ）．研究表明，胜北构造上部地层是以Ｓ（约４０％）为主的高活性泥岩，中部大段硬脆碎泥页岩以Ｉ／Ｓ（约５０％）为主，下部地层Ｉ／Ｓ渐减至消失．Ｋ、Ｃ、Ｉ纵向分布较为均匀，基本与井径扩大率无相关性．井径扩大率与Ｉ／Ｓ含量呈明显正相关，但与Ｉ／Ｓ中的Ｓ含量却呈负相关，Ｉ纵向变化小但总含量较高（约５０％）且其中裂隙、解理发育，因此认为井眼的失稳主要是Ｉ及Ｉ／Ｓ含量较高的硬脆碎泥页岩在释放构造应力时，各种综合工程因素诱发地层崩裂和剥蚀而引起的，具有明显的时敏性．由于这种地层的ＣＥＣ特别是ＥＫ较低。

胜北构造泥页岩水敏性与井眼稳定性关系

为探求吐哈油田胜北构造粘土矿物水敏特性与井眼稳定性的关系，详细分析了Ｅｎｓｕｌｉｎ膨胀仪和ＣＳＴ分散仪使用中存在的问题，解释了泥页岩理化性能评价中各参数的物理意义，提出Ｍ５０００和Ｙ１５—Ｂ评价泥页岩的潜在膨胀和分散能力，以台参２井为例测试了泥页岩吸水膨胀和吸水分散的特性，研究表明在３０００ｍ以上，由于伊蒙混层矿物含量较高，地层压实弱，吸水膨胀和分散能力较大，水敏性强．在３０００～４０００ｍ井段，地层吸水快，但膨胀慢、分散慢，且膨胀和分散潜在能力较小，属中弱膨胀、中弱分散地层．在４０００ｍ以下，地层压实性好，膨胀弱分散慢，属弱膨胀的分散地层．总体上说，用泥页岩分类标准来评价，均属低膨胀低分散地层．井眼的不稳定主要不是由于粘土矿物的膨胀和分散而是过长时间的钻井液浸泡引起的地层周期性应力剥蚀所为．