FC-427泥页岩抑制剂在王新66井的应用

FC-427泥页岩抑制剂是由多种有机高分子和低分子化合物共聚而成的。该药品在本油田上部造浆井段较长的王新66井的淡水钻井液体系中试用，证明具有极强的抑制地层造浆、水化膨胀和抗盐、抗钙、减少环境污染等特点。

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。

端氨基超支化聚合物泥页岩抑制剂的合成与性能评价

通过丁二酸酐和二乙烯三胺合成了端氨基超支化聚合物（HP-NH2）泥页岩抑制剂，采用FTIR，1H NMR，TOFMS等技术对其结构进行了表征；通过线性膨胀和3次滚动回收实验对HP-NH2抑制剂的抑制性能进行了评价；通过吸附实验、XRD及FTIR分析对HP-NH2作用于蒙脱土的机理进行了初步研究。实验结果表明，HP-NH2对泥页岩的水化分散和膨胀具有良好的抑制性能，并随HP-NH2含量的增加其抑制性能增强。HP-NH2在蒙脱土表面发生有效吸附，单位吸附量可达0.35 g/g，且可进入蒙脱土晶层间距并通过置换层间水化阳离子将结合水挤出，起到抑制蒙脱土水化膨胀的作用。

泥页岩抑制剂ADAN的合成及评价

以丙烯酰胺(AM)为主体,与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)反应,合成了一种两性离子泥页岩抑制剂ADAN,并对其进行了性能评价。结果表明,合成实验最佳条件为:4种单体AMPS、DMDAAC、AM、NVP质量比为2∶1∶6∶1,单体浓度为15%,引发剂浓度0.05%,反应温度50℃。在此条件下,合成产品ADAN不仅具有较强的抑制性,还具有良好的抗温、抗盐和降失水性能。

两性小分子聚铵泥页岩抑制剂MPE-1的合成与抑制性能

从泥页岩抑制剂分子特性和抑制要求出发,以间苯二铵双磺酸、乙醇、环氧丙烷和环氧氯丙烷为反应物进行聚合,合成了两性小分子聚铵泥页岩抑制剂MPE-1。采用FTIR分析了MPE-1的分子结构、凝胶色谱仪测定了MPE-1的相对分子质量(约为1 805),并研究了MPE-1的抑制性能。实验结果表明,加入2.0%(w)的MPE-1可以使滚动回收率达90.24%,二次回收率也大于90%,MPE-1具有良好的防止泥页岩水化的能力,抑制性能优于NW-1,KCl,NaCOOH,KCOOH等抑制剂。粒度分析实验结果表明,在基浆中加入MPE-1后,粒径分布曲线大幅右移,比表面积持续下降,当MPE-1加量为1.2%(w)时,颗粒比表面积比加入前下降近90%,证明MPE-1对膨润土颗粒的分散造浆有优异的抑制性能。

钻井液用深层泥页岩有机硅聚合物抑制剂研究

为提高胺类抑制剂的抗温能力,将有机硅KH570引入到聚乙烯亚胺分子中,并通过抑制造浆、线性膨胀、滚动回收、压力传递、吸附量测试及电镜观察等实验手段,研究其综合性能及作用机理。结果表明,有机硅的加入增强了聚乙烯亚胺的高温吸附稳定性,该抑制剂通过在页岩表面发生化学吸附形成致密膜,提高其在高温下抑制泥页岩水化膨胀与分散的能力,有效阻止压力传递。同时,与水基钻井液常用处理剂有良好的配伍性,并具有一定降滤失的效果,可以有效维护深部泥页岩地层井壁稳定。

泥页岩强抑制剂支化聚醚胺PEA-1的特性及在卫456井的应用

针对中原区块膏泥岩地层井壁失稳问题,自主研发泥页岩强抑制剂支化聚醚胺PEA-1产品,对PEA-1产品的配伍性能、抑制性能、抗温性能及生物毒性进行了评价,结果表明:PEA-1产品与饱和盐水钻井液配伍性好,相对抑制率大于98%,EC_(50)值为521400 mg/L,远大于排放标准30000mg/L。PEA-1产品在卫456井进行了现场应用,结果表明:PEA-1产品加入现场饱和盐水钻井液后,显著提高了钻井液的抑制防塌性能,有效解决了泥岩、膏泥岩的井壁失稳难题,可实现现场绿色、安全、高效钻进,为该产品在强水敏性泥岩、泥页岩、膏泥岩等易坍塌地层的现场应用提供了较好的技术指导。

泥页岩胺类抑制剂PEDAS的研制与性能评价

针对准噶尔盆地西北缘区块地层泥页岩含量高,造成井壁失稳频发的问题,以乙基二羟乙基烯丙基氯化铵(TEAC)为反应单体,通过与N,N—二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N—乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基溶液共聚反应,制得了胺类抑制剂PEDAS。通过对产物进行红外结构表征与热重分析,结果表明其分子结构符合预期设计,且抗温性能较强;抑制实验结果表明,PEDAS对膨润土及目标泥页岩的水化造浆作用均有着良好抑制作用,且抑制效果优于现场常用的胺类抑制剂SIAT与BLC-101;钻井液配伍实验结果表明,PEDAS与水平井及直井钻井液均可实现良好配伍,且钻井液体系可有效抑制目标泥页岩的水化。

新型聚胺盐泥页岩抑制剂的研究及应用

以小分子量聚合醇、金属催化剂、氨水、高温保护剂、改性剂为原料,制得钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂JAI,外观为浅黄色黏性液体。研究表明,JAI处理剂抗黏土污染量达到40%以上,过40目、28目筛的滚动回收率分别为63.8%、51.2%,并使膨润土在清水中的膨胀体积由9.8 mL降至2.75 mL,抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力较好,各项性能与国外同类产品Ultrahib相当。在93 200℃范围内,2%JAI溶液的钻屑回收率和pH值随温度变化较小,平均值分别为63%和9.5。与甲酸盐和KCl盐水体系的配伍性良好。在两口井的现场应用表明,JAI抑制剂可大幅提高体系的抑制性,有效解决大段泥页岩导致的严重垮塌和膨胀缩径,以及严重造浆等复杂问题。

一种泥页岩抑制剂的室内实验研究

利用小阳离子和丙烯基单体、小分子有机胺对泥页岩抑制剂进行合成,并利用多种实验方法对其性能进行评价,认为合成的抑制剂效果良好。

复杂泥页岩地层井壁稳定钻井液材料研究现状

针对复杂泥页岩地层钻井过程中频繁出现的井壁失稳问题,目前国内外已形成了用于稳定井壁的钻井液技术,包括泥页岩水化抑制技术、地层孔隙封堵技术和化学固壁技术。但以上多种技术均无法抑制泥页岩的表面水化作用,高温条件下快速封堵和化学固壁剂的效果也相当有限,因此井壁失稳问题仍难以解决。系统总结了复杂泥页岩地层井壁稳定钻井液材料的研究工作,通过对井壁稳定钻井液材料研究现状进行分析,阐述了不同钻井液材料包括泥页岩水化抑制剂、封堵剂、化学固壁剂的作用机理,探讨了不同种类井壁稳定材料的优势和缺陷。据此指出开展泥页岩水化基础理论研究、开发高温高盐条件下稳定有效的新型纳米材料、建立能够模拟井下条件的化学固壁剂的评价方法将成为未来复杂泥页岩地层井壁稳定钻井液材料和技术研究的热点和难点。最后对复杂泥页岩地层井壁稳定钻井液技术和材料的发展方向进行了展望。

新型抗高温耐盐高效泥岩抑制剂合成与应用

目前常用的季铵盐、阳离子型抑制剂抑制性相对不足,在室内合成的聚胺抑制剂JY-1虽然抑制性较强,但其稳定性和抗温性均存在一定局限性。针对这种情况,在对JY-1结构进行剖析的基础上,对分子结构进行了重新设计,采用两步法自主合成出一种抗高温、耐盐的低分子量抑制剂JY-2。根据正交实验结果,得知其最佳合成条件为：反应温度220~240℃,反应时间4~5 h,催化剂加量为0.10%,单体B与多元醇摩尔比为1：1.8,还原剂加量为1.0%。红外光谱等检测结果表明,JY-2分子结构与设计相符,含有仲胺、叔胺基团,分子量适中（508 g/mol）,无毒性,不含易断裂的醚.键,推测出产物分子式为C_（23）H_（66）N_7O_4。抑制性评价、配伍性研究等室内实验表明,JY-2的抑制性与国外聚胺产品相当,比国内常用聚胺产品强,且长效抑制性好;与淡水和盐水钻井液都具有良好的配伍性,还具有一定的降滤失作用,适宜加量为0.5%~1.0%。以JY-2为核心处理剂的水基钻井液在大庆古693-104-平104井进行了应用,解决了嫩江组和姚家大段泥岩地层极易水化的难题,应用井段井径扩大率仅为7.1%,机械钻速为7.11 m/h。研究结果表明,JY-2抑制性突出、稳定性好,抗温可达180℃,能够应用于高水敏和易水化泥页岩地层。

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 ) ,有效浓度为 1 %的JFT比 5 %KCl的抑制性好。

新型聚合物钾盐抑制泥页岩水化的性能与机理

泥页岩水化膨胀是井壁失稳的重要原因。本文通过膨润土压片浸泡与线性膨胀实验、页岩钻屑滚动回收实验以及流变性、滤失性测试,评价了一种新型聚合物钾盐抑制剂聚阴离子纤维素钾(K-PAC)的抑制性能及其对水基钻井液流变性和滤失性的影响。评价结果表明,0.5%K-PAC的抑制泥页岩水化膨胀的性能明显优于5%KCl、2%聚醚胺-D230(PEA-D230),与0.5%聚丙烯酰胺钾盐(K-PAM)相近;0.5%K-PAC的增黏提切、降滤失性能要优于0.5%K-PAM。通过扫描电镜和X射线衍射分析了K-PAC的抑制机理,结果表明,K-PAC的阳离子部分(K+)能够进入膨润土晶层中并置换出水化钠离子,从而起到抑制黏土晶层膨胀的作用;K-PAC的阴离子部分吸附在黏土颗粒上起到护胶、降滤失的作用,二者协同增效,从而起到强抑制作用。由于K-PAC由聚阴离子纤维素和K+构成,对环境友好、成本低廉。因此,K-PAC具有成为低成本、环保型、强抑制性的水基钻井液抑制剂的巨大潜力。

高性能页岩抑制剂ATROL的研制及现场应用

高性能强抑制性水基钻井液体系是一种类似油基钻井液的环境友好型钻井液体系,其核心处理剂之一就是新型高性能抑制剂。针对所钻遇泥页岩地层黏土矿物的水化膨胀和分散等问题,研制出了具有较强抑制作用的高性能页岩抑制剂ATROL。在介绍ATROL组成的同时,分析和研究了其作用机理。室内评价试验和在渤海CFD5-5-3D井现场应用的效果表明,ATROL能有效地应用于泥页岩复杂地层的钻进,并具有抑制能力强、防塌效果好、无毒无污染等优点,可很好地满足渤海石油勘探开发的要求。

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。

新型胺基抑制剂的研究(Ⅰ)——分子结构设计与合成

在分析泥页岩水化抑制作用机理的基础上,进行了新型胺基抑制剂的分子结构设计。根据所设计的分子结构,采用催化胺化法合成出了该新型胺基抑制剂,并对其分别进行了红外(IR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)及气/质(GC/MS)联用分析。结果表明,所合成化合物的分子结构特征与起初的分子结构设计模型非常吻合,含有胺基,并连有醚键,是一种分子量不超过1000的脂肪胺类低聚物,具备作为胺基抑制剂的合适分子结构。

环保型两性离子抑制剂的制备及其性能评价

具有低成本、环境友好型的水基钻井液常广泛应用于现场钻井中,由于水基钻井液的主要成分为水相,易引起泥页岩水化膨胀、分散而造成井壁失稳以及水基钻井液性能恶化。为了提高水基钻井液的抑制性能避免上述问题,以N-(3-三乙氧基甲硅氧烷基)丙基丙烯酰胺(APTS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)为原料制备两性离子型抑制剂YZ-1,通过红外光谱与凝胶色谱分析,证明其分子结构符合预期,分子量约为12 560 g·mol^(-1);进行了环保性分析、膨润土造浆、线性膨胀与页岩滚动回收实验,结果表明抑制剂YZ-1生物毒性EC_(50)值大于30000mg·L^(-1),生物降解性BOD_(5)/CODcr大于20%,具有良好的环保友好性能;抑制剂YZ-1可有效地抑制膨润土水化造浆、水化膨胀,并显著提高页岩滚动回收率,应用于水基钻井液中表现出良好的配伍性能。

胺类强抑制泡沫钻井液的研究

针对泡沫钻井过程中井壁失稳问题,采用Waring-Blender法、滚动回收实验以及硬度测试,通过对发泡剂、稳泡剂以及胺类泥页岩抑制剂的优选,筛选出发泡性能优越,抗温、抗污染能力强,且具有强效持久抑制性能的胺类强抑制泡沫钻井液。同时,借助红外光谱与XRD分析手段,分析胺类泥页岩抑制剂抑制作用机理。结果表明,低分子胺类聚合物能进入黏土晶层,阻止水分子进入并水化黏土。高分子胺类聚合物由于相对分子质量大,不能有效地进入黏土晶层,因此主要吸附于黏土表面,形成分子保护膜,防止周围流体中水分子的进一步侵入。由于胺类聚合物通过提供多重阳离子吸附于黏土矿物上,因此能保持长久性黏土稳定且不易于逆转吸附,从而具备持久抑制性能。