聚阴离子纤维素对川渝地区固井用水泥浆性能的影响研究

针对目前钻井液与水泥浆接触污染机理不完全明确和耐高温隔离液体系有待完善的问题,为考察接触污染机理,研究了钻井液处理剂聚阴离子纤维素(PAC)对水泥浆结构和性能的影响。研究结果表明,随着PAC加量的增加,水泥浆的流变性变差,水泥浆固化体的抗压强度降低。PAC可与Al^(3+)和Ca^(2+)等金属离子发生化学反应,交联形成网络结构吸附在水泥颗粒表面,阻止了未水化水泥颗粒与水接触发生水化反应,降低了水化速率。相互交联的PAC网状薄膜结构利用分子间作用力将水泥浆存在的自由水束缚在网状结构内部,水泥浆中的自由水含量降低,影响了水泥浆流变性能。PAC等聚合物类处理剂的上述作用可能是造成钻井液与水泥浆接触污染的主要原因。该研究可为川渝地区高效隔离液选材提供理论指导。

高温高密度钻井液的润滑剂研究与应用

随着深层油气资源的勘探开发需求,井身结构的不断优化,深层大斜度大位移钻井对钻井液体系的润滑性能提出了更高的要求,高温高密度水基钻井液的润滑性研究是目前深层油气资源勘探开发的关键技术之一。高密度水基钻井液在高温环境、高固相及高矿化度条件下,润滑性能普遍较差,摩阻较大,严重影响钻井施工时效及质量。根据目前钻井施工过程中的工程需求,以植物油及植物油酸为原材料,通过酸酯化反应,生成含有不饱和双键的酯基基团的长链脂肪酸酯,通过接入含氯、硫、磷具有极压抗磨能力的化学元素,同时引入羟基、氨基等吸附基团,研制一种热稳定性好、吸附性强的高效钻井液润滑剂HLG。评价结果表明,润滑剂HLG抗温能力达到180℃,抗盐抗钙能力强,可以满足密度达到2.2 g/cm^(3)的高密度水基钻井液需求,有效提高钻井液体系润滑性能,降低摩阻,适合深层复杂地层及大斜度大位移井型的勘探开发,应用前景良好。

油井水泥浆促凝剂体系的室内研究

对水泥浆促凝剂CaCl_2、Na_2CO_3、K_2CO_3、Na_2SiO_3及甲酰胺进行了性能评价和筛选,并考察了各促凝剂与触变剂硫酸铝的配伍性。结果表明,Na_2CO_3和K_2CO_3的促凝性能明显较好,触变剂硫酸铝也具有一定的促凝性,不同促凝剂与硫酸铝配伍后,水泥浆体系触变性和流变性均得到明显改善。以碳酸钠为促凝剂,加量为0.5%,硫酸铝加量为2.0%时,水泥浆体系的稠化时间最短,早期强度大,触变性最好。

利用团簇理论对疏水缔合聚合物稀溶液性质的探讨

以丙烯酸胺(AM)和十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16 DMMAC)为原料,无皂共聚合成了疏水缔合聚合物PAMC16-X。考察了疏水单体含量、聚合物初始浓度、NaCl浓度及温度对PAMC16-X稀溶液性质的影响。并采用团簇理论对其稀溶液性质和Huggins系数的变化进行了解释。结果发现,该理论可以合理解释有关疏水缔合聚合物稀溶液的一些实验现象,但也存在一定问题。

高强度超低密度水泥浆体系实验研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1．20～1．65kg／L的低密度水泥浆体系，解决了固井中的许多技术难题。但是，对于密度为1．15～1．30kg／L的超低密度水泥浆体系还缺乏系统的研究。以最紧密堆积和颗粒级配理论为依据，建立了最佳模型，精选出了以G级水泥、微细水泥、空心微珠和玻璃微珠为主体的四级颗粒级配系统，配合适量的激活剂研究出了密度为1．15～1．30kg／L的超低密度水泥浆体系，并率先在实验室模拟出了超低密度水泥浆返至地面的室温候凝施工过程。解决了低密度水泥浆体系的稳定性和高早期强度等难题，具有良好的性能和现场推广应用价值。

环保型改性生物多肽水基钻井液抑制剂的合成与应用

随着国家对环境保护的日益重视,传统的聚磺钻井液处理剂将慢慢被环保型钻井液处理剂取代。从分子结构设计出发,基于生物多肽明胶进行改性合成了环保型改性生物多肽抑制剂WNGT。明胶改性后在核磁共振图谱的化学位移3.19 ppm和4.12 ppm处出现2个明显的新的特征峰,表明成功制备得到目标产物。线性膨胀实验表明:对比KCl、聚醚胺PEA抑制剂,在相同加量下,WNGT溶液中膨润土的膨胀高度最小,抑制效果最好;WNGT具有优良的抑制黏土水化膨胀性能,2%加量的WNGT,膨润土24 h的膨胀量仅为1.60 mm;与改性前的明胶相比,页岩岩屑滚动回收率达95%以上,相比改性前提高46.05%;膨润土浆中加入2%WNGT后,Zeta电位降至-11.7 mV,WNGT可有效中和黏土负电荷,压缩双电层,降低黏土Zeta电位。在川渝地区开发井沙溪庙砂泥岩井段进行了现场应用,在井浆中加入WNGT后,井浆黏度和切力均有所下降,且能长时间稳住钻井液流变性,保证了在砂泥岩段的顺利钻进,降低了钻井成本。

页岩气窄密度窗口地层封堵承压油基钻井液技术

针对威远页岩地层,钻井液安全密度窗口窄易导致井漏的问题,筛选了柔性封堵材料、刚性封堵材料、韧性封堵材料及胶结封堵材料,形成了油基钻井液四元封堵体系。室内实验表明,柔性封堵材料吸油后膨胀倍数8.6倍,克服裂缝空间限制;韧性封堵材料在油基钻井液中分散性好,不吸油,呈卷曲状,刚度小,粒径范围1~3 mm;刚性封堵材料为一种微米级多孔矿物纤维,具备松散、质轻、多孔、吸油性和渗透性强的性质,在堵漏浆中形成网络骨架结构;胶结封堵材料胶结强度达7.2 MPa。油基钻井液四元封堵体系对孔隙、裂缝和砂床均具有优良的封堵效果,且不影响油基钻井液流变性。该页岩气窄密度封堵承压油基钻井液技术在威远页岩气水平段进行了现场应用,提高了龙马溪水平段易漏地层的承压能力,承压能力提高5~10 MPa,确保了页岩水平井窄密度窗口井段钻井安全。

大尺寸长裸眼井段钻井液工艺研究

随着川渝地区不断向深部地层勘探,纵向地质构造复杂和多压力系统存在以及裸眼井段的不断延伸,导致大尺寸长裸眼井段的钻井难度越来越高。针对该地区大尺寸长裸眼井段钻井过程中存在的钻井液维护难度大、渗漏损失严重、黏附卡钻风险高等问题,通过优化钻井液抗污染能力,合理设计流变参数,配合针对性的钻井液分层维护处理技术,较好地解决了该区块311.2mm井眼以上尺寸长裸眼井段的钻井难题,形成了一套适合该区块大尺寸长裸眼井段的钻井液施工工艺。

一种超低密度高强度水泥浆配方的优选

利用PVF最大化原理,选用漂珠、水泥、玻璃微珠以及微细水泥构成4级颗粒填充体系,设计出了一种密度为1.15g/cm3的超低密度高性能水泥浆。对材料的来源进行了优选,对外加剂的作用机理进行了分析。该超低密度水泥浆稳定性好,析水量为0,失水量小于50mL;稠化时间在220～320min之间可调,基本成直角稠化;具有较高的早期强度,在中低温条件下的24h水泥石强度大于11.0MPa,在90℃时的24h强度达到12.0MPa;解决了长期困扰超低密度水泥浆存在的浆体稳定性差、候凝时间长、早期强度低等问题,具有良好的施工性能。

一种不对称双季铵盐表面活性剂的合成及其杀菌性能评价

利用三甲胺盐酸盐、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺(DMA12)等原料合成了2-羟基-N1,N1,N3,N3-五甲基-N3-十一烷基丙烷-1,3-双氯化铵(HPUDC)。实验发现:80℃,中间产物3-氯-2-羟丙基三甲铵和DMA12的摩尔比为1∶1.5,反应7h时,HPUDC的产率可达62.8%,并以1 H NMR和IR验证了结构。以海上某油田水样为处理对象,评价了HPUDC针对硫酸盐还原菌的杀菌性能,结果显示:25mg/L时,其杀菌率为99%,明显好于1227和戊二醛;浓度小于25mg/L时,其杀菌率也优于相应的对称型双季铵盐乙撑基双(十二烷基二甲基)氯化铵。

川渝地区超深井强封堵高润滑水基钻井液体系研究

随着川渝地区勘探开发向深层、超深层的拓展和推进,深井、超深井日益增多,纵向上由于地质构造复杂和多压力系统存在,加之深部未探明地层的揭露,对深井、超深井的钻井液技术提出了新的要求。有必要针对超深井水基钻井液体系进行深化研究,以优异的钻井液性能辅助安全钻井,配合减少事故复杂,实现“提质增效”的目标,为川渝地区深部油气资源的勘探和天然气增储上产提供技术支撑。优选沥青质封堵剂和超细碳酸钙作为复合封堵剂,提高现有水基钻井液体系的封堵性能;优选胶囊型润滑剂,提高现有水基钻井液体系的润滑性能。现场应用表明,优选的处理剂与现场所使用的其他材料配伍性好,体系稳定,润滑效果好,能明显改善钻井液润滑性,能有效缓解深井、超深井水基钻井液定向脱压、摩阻大等问题。