深层煤层气防塌钻井液优化研究

辽河油田宜川-黄龙地区井壁失稳、阻卡等问题严重制约了开发进程。针对该地区深层煤层气A井井壁失稳问题,对煤岩矿物组成、微观结构进行了分析并揭示了井壁失稳机理。发现:钻井过程中滤液侵入,易发生水化膨胀和裂缝扩展等情况,导致井壁失稳。构建了适用于该地区的防塌钻井液体系,特征为强封堵、强抑制性,以及较好的流变性和耐高温性,且在现场应用中表现出良好的性能。为深层煤层气井的高效开发提供了有效的技术支持。

环保型棕榈油基钻井液研究

针对油基钻井液环境友好性差、处理成本高的缺点,配制了一种以棕榈油作为基油的环保型棕榈油基钻井液体系。通过气质联用仪(GC-MS)分析可知棕榈油主要成分为十八烷酸(硬脂酸),十四烷酸(肉豆蔻酸)。采用天然材料腐植酸为原料,通过接枝十八胺进行改性合成一种与棕榈油配伍性好的降滤失剂,对合成的降滤失剂进行了结构表征、热失重分析和扫描电镜分析。优选了有机土、乳化剂等关键处理剂,形成了环保型棕榈油基钻井液体系。其配方为棕榈油+20%CaCl 2+3%有机土+3%乳化剂+3%降滤失剂+1%润湿剂+1%CaO+重晶石。通过棕榈油基钻井液的基本性能、抗污染性能和环保性能评价可知:棕榈油基钻井液体系在120℃老化前后,破乳电压值均在800 V以上,高温高压滤失量为5.4 mL,黏度与切力适中;该体系有较好的抗NaCl、岩屑污染能力。体系的生物毒性EC 50值为104000 mg/L,浸出液的BOD 5/COD Cr值为24.5%,具有生物毒性低,易降解的优点,可以满足环保要求高的地区对钻井液的要求。

北部湾深层深井油基钻井液研究及现场应用

为了缩短钻井周期以及提高井壁稳定,油基钻井液的护壁防塌性能可通过加入封堵剂来优化。本文以纳米SiO_(2)、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和全氟辛基三甲氧基硅烷为原料制备一种纳米封堵剂,其粒径主要分布在10~200nm之间,其粒径较为集中,应用于钻井液中可降低泥饼渗透率,显著提高油基钻井液的封堵性能,降低滤失量,对储层渗透率影响较小。纳米封堵剂与油基钻井液具有良好的配伍性,提高油基钻井液的稳定性。本文研究的高性能油基钻井液成功应用于现场钻井,钻井过程中,纳米封堵剂的加入显著提高了起钻速度,缩短了现场钻井周期,封堵性能的提高使钻井液泥饼在裂缝和孔隙中进行有效封堵,井壁未出现掉块及剥落片。

高性能环保水基钻井液固壁剂研究分析

为提高水基钻井液在井壁稳定性、滤失控制和环保性方面的综合性能,满足日益严格的环保要求与钻探效率的双重需求,研究开发出了一种新型、高性能环保水基钻井液固壁剂。采用实验室合成与配方优化方法,结合物理化学性质测试与钻井液性能评估的综合分析手段,研究该固壁剂对水基钻井液性能影响。通过优化固壁剂化学组成,评估其在不同钻井条件下的应用效果,特别是在降低滤失量、改善泥饼质量和提高井壁稳定性方面的表现。结果表明,通过配方优化得到的新型固壁剂,能够改善水基钻井液的物理化学性质与钻井性能,可为实现高效、环保的钻探作业提供技术支持。

抗高温超支化乳液聚合物的中试生产及应用

随着国家“深地”战略行动的开展,石油钻探朝着深层、超深层发展,研究高性能处理剂和提高现有处理剂的综合效果(抗温抗盐、高温稳定性、剪切稳定性等),对于推动处理剂技术进步、满足高温高压钻井需求具有重要作用。中石化中原石油工程有限公司采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方式,突破聚合物受线性结构的限制,合成钻井液用抗高温超支化乳液聚合物,并实现工业化生产。结果表明:相同化学组分的超支化乳液聚合物相对于线性聚合物黏度效应低,抗温、抗盐能力大幅度提升,现场应用300余井次,表现出良好的抗温、抗盐、抗剪切能力,且加量低、维护周期长,有效解决了深井超高温高密度钻井液悬浮稳定性、盐钙及碳酸根污染等技术难题。

准噶尔盆地高钙基钻井液技术研究与应用

准噶尔盆地东部油田上部地层膏质泥岩发育,易发生水化分散、井壁失稳,钻井液体系受钙离子污染,流变性和降滤失性难以控制,严重制约了东部油田勘探开发进程。针对准噶尔盆地东部油田钻井液污染和抑制性不稳定难题,以抗钙降滤失剂为核心,构建了抗钙能力强、性能稳定的高钙基水基钻井液体系,室内评价了其抗温性、抑制性和抗污染性。现场试验结果表明,高钙基钻井液体系在含盐地层、盐膏层均表现出良好的降滤失能力、流变性和抗污染能力,复杂时率为0,为保障东部油田上部地层的安全快速钻进提供了技术支撑。

抗温抗盐聚合物降滤失剂的研制及其作用机制

针对当前国内外超高温水基钻井液滤失性及高温稳定性调控难点,新研制出抗240℃高温、抗盐聚合物降滤失剂HTP–1。热重分析表明,HTP–1分子链热解温度达320℃以上,热稳定性强;在各种钻井液基浆中的降滤失作用评价结果表明,HTP–1在钻井液中具有优异的抗高温(240℃)抗盐(饱和)、抗钙(0.5%)降滤失作用,优于国内外同类产品。通过吸附实验、粒度分布测量、胶体稳定性测试和泥饼压缩性测试等手段,探讨了HTP–1的降滤失作用机理:(1)在粘土颗粒上的吸附量大且吸附牢固,受矿化度、pH值和温度的影响小;(2)老化(240℃/16 h)前后均能明显改善泥饼可压缩性,降低其渗透率;(3)增强钻井液体系的胶体稳定性,改善其中的颗粒粒径级配。

化学交联聚乙烯醇的交联度和降失水性能的关系

作为油井水泥降失水剂,聚乙烯醇(PVA)和共混的无机盐在较低温度下(<40℃)难形成均匀的络合物胶,在较高温度下(>100℃)络合物胶又易分解,因此共混交联PVA的适用温度范围较窄。用化学交联的方法对油井水泥降失水剂PVA进行了改性。室内实验评价了化学交联聚乙烯醇的交联度(交联度与分子量成正比,试验用分子量来表征交联度)与其降失水性能的关系以及添加化学交联PVA的水泥浆的综合性能。结果表明,控制交联度使化学交联PVA的平均分子量在350000～650000之间,加有化学交联PVA的水泥浆的API失水量可以控制在50 mL以下,抗温可达120℃,抗盐(NaCl)可达8％;化学交联PVA使水泥浆的稠化时间稍有延长,抗压强度不降低,抗析水能力增强,与分散剂USZ复合使用,水泥浆的流变性能良好;化学交联PVA能提高水泥浆的防气窜能力.

国内外油基钻井液降滤失剂研究进展

对油基降滤失剂的国内外研究现状进行了总结,油基钻井液降滤失剂主要有沥青类、腐殖酸类、白雀木类、木质素类、高分子聚合物类等几大类,并对后4类降滤失剂的研究现状进行了详细介绍。腐殖酸是天然化合物制备油基降滤失剂常用的原料,聚合物油基降滤失剂近年来得到快速的发展,显示出了优越的综合性能。最后展望了国内油基钻井液降滤失剂的发展方向。

钻井液用超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制与评价

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,基于分子结构优化设计、聚合单体优选,通过优化合成条件研制了抗高温(240℃)抗盐聚合物降滤失剂HTP-1。HTP-1的最优合成条件为:pH=7.0、单体配比DEAM∶AMPS∶NVP∶DMDACC=6∶3∶3∶1、引发剂0.1%、反应温度60℃、反应时间4 h。热重分析表明,HTP-1的热稳定性很强,发生热分解的初始温度达320℃以上。HTP-1的抗盐能力大于267 g/L,抗钙能力大于5 g/L,与国外抗温聚合物Driscal相当,优于国内钻井液用金属离子增黏降滤失剂PMHA-Ⅱ。HTP-1在淡水基浆、淡水加重基浆、饱和盐水基浆和复合盐水基浆中均具有优异的抗高温(240℃)降滤失作用,优于国外Driscal(抗240℃)和国内PMHA-Ⅱ(抗220℃)。分析了HTP-1的抗温、抗盐抗钙和降滤失作用机理。

交联型油基钻井液降滤失剂的合成及性能评价

通过测试不同矿源腐植酸样品的特征常数E4/E6值,筛选出了腐植化程度高的腐植酸,然后采用不同碳链长度的脂肪胺结合适量的交联剂对该腐植酸进行亲油改性和适度交联,研制出了新型油基钻井液降滤失剂SDFL。红外光谱分析表明,新研制的SDFL中的一部分羧基被脂肪胺封闭;SDFL适用于白油基和合成基钻井液,能抗200℃高温,抗岩屑(24%岩屑)、盐水(20%CaCl2水溶液)污染能力强;与钻井液的配伍性好;可使油基钻井液滤失量降低85%以上,对油基钻井液的流变性影响小,降滤失性能优于中国产品,与国外同类产品水平基本相当。

抗高温抗高钙降滤失剂DF-1的研制与评价

为解决高钙污染下水基钻井液的稳定性及滤失性难调控问题,利用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)单体合成了抗高温抗高钙降滤失剂DF-1。最佳合成条件为:AMPS、DMDAAC、AM质量比4.1∶2.9∶3.0,引发剂过硫酸铵加量0.3%,p H值=7,反应温度40℃,反应时间3h。室内评价结果表明,150℃老化16 h及40000 mg/L Ca2+污染下,添加DF-1基浆体系的表观黏度为9 m Pa·s,滤失量为16 m L,而未老化空白基浆的值分别为7.5 m Pa·s和30 m L,基浆体系的流变性和滤失性基本不受影响。采用红外光谱(IR)、TGA热重分析、滤饼扫描电镜(SEM)以及元素能谱(EDS)分析DF-1的微观作用机理。DF-1分子结构中含—CONH2和阳离子胺基,有助于其通过氢键和静电吸附在黏土表面有效吸附。分子链段热稳定性好,在300℃开始分解。Ca2+污染后,添加DF-1前后滤饼中Ca2+的相对含量分别为15.96%和3.77%;DF-1能有效阻止Ca2+在黏土表面离子交换吸附,从而阻止黏土颗粒聚并,有效形成致密滤饼。

抗高温水基钻井液研究现状

井下复杂的地层状况(如高温)决定了钻井的深度,水基钻井液是钻井液的一种,钻井液处理剂的优化对深井的开采意义尤其重大,处理剂耐高温的性质往往决定钻探是否成功。论述了水基钻井液中处理剂耐高温性的研究现状,对耐高温水基钻井液中试剂进行比较和评价,并指明了今后的研究方向。

阳离子化改性腈纶废丝在正电钻井液中的应用研究

以腈纶废丝为原料,水解合成出部分水解聚丙烯腈钠,再以其为接枝底物,以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子化剂进行改性,合成出了阳离子化度为0.09～1.03mmol/g的改性腈纶废丝产品.钻井液性能评价结果表明,所合成出的阳离子化度为0 2～0.5 mml/g的改性腈纶废丝样品,在正电性钻井液中具有较好的抑制性和降滤失作用效果,能较好地保持正电性钻井液体系的电性和流变性特征.

有机/无机复合型降滤失剂LJ-1的合成及性能评价

nano-Si O_2在γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)偶联剂作用下得到改性nano-Si O_2,再与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC),采用自由基聚合法,合成得到一种有机/无机复合降滤失剂LJ-1。通过正交实验法得到最佳反应条件为:m(AM)∶m(AMPS)∶m(IA)∶m(DMDAAC)∶m(改性Si O_2)=8∶5∶2∶1∶0.96,反应温度65℃,反应时间4 h,引发剂过硫酸铵(APS)加量为单体总质量的1.0%。采用FTIR、~1HNMR对LJ-1降滤失剂结构进行表征,并对其降滤失性进行评价。结果表明,淡水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为1.5%(质量分数)时,FLAPI=5.8 mL,具有良好的降滤失性能;盐水基浆中LJ-1降滤失剂添加量为3.0%,FLHTHP=18.4 mL,具有良好的抗盐性;利用扫描电镜(SEM)对钻井液滤饼微观形貌进行观察,发现添加LJ-1钻井液的滤饼坚韧致密并具有致密的网架结构。

压裂液降滤失剂2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚的合成及性能评价

以玉米淀粉和3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为原料,用乙醇溶剂法合成了2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚作为水基压裂液的降滤失剂。研究了醚化反应时间、醚化反应温度、醚化剂和氢氧化钠用量对该降滤失剂滤失量的影响,确定了最佳反应条件:醚化反应时间3 h,醚化反应温度55℃,醚化剂、淀粉摩尔比0.5,氢氧化钠、淀粉摩尔比0.7。在降滤失剂质量分数为0.8%时,冻胶滤失量从32.5 mL降至17.2 mL,降低47.1%,滤失系数C3由12.1×10-4m/min1/2降至6.9×10-4m/min1/2。冻胶中加入降滤失剂后,抗温和抗剪切性提高,并与压裂液添加剂的配伍性良好。降滤失剂降解性能较好,过硫酸铵加量分别为0.2%和0.1%时,降滤失剂分别在1 h和1.5 h左右几乎完全降解。

油井水泥膨胀降滤失剂F17C提高二连油田调整井固井质量

二连油田多压力层系低温浅井固井作业中的水窜问题是长期影响调整井固井质量的技术难题。在分析水窜成因的基础上,研制出了一种油井水泥膨胀降滤失双效剂(F17C)。室内评价结果表明:该材料使水泥浆在塑性状态和硬化早期均可产生有效膨胀,使水泥浆具有低滤失、高早强、零析水和过渡时间短的特性。在二连油田不同区块2口井的应用中,F17C水泥浆成功地解决了多年来该区域固井质量差的难题,经CBL及VDL测井解释,2口井固井质量均为优质。F17C一剂多效,适用温度范围广,现场施工方便,易于推广,为防止固井作业中的流体窜流、提高固井质量提供了新材料的支持。

聚合物微球降滤失剂的制备及性能评价

针对现有降滤失剂在高温高矿化度环境下失效等问题,选择具有苯环结构和磺酸基团的对苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及丙烯酰胺等水溶性单体,以失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span 80)、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(Tween 60)和液体石蜡为油相,采用反相乳液法制备聚合物微球。通过红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪和扫描电子显微镜等对产物进行表征,研究了微球的溶胀性能、抗盐性能、老化性能、耐温性能和在岩心中的封堵性能。结果表明,聚合物微球具有光滑的球型外貌,粒径为2.82~10.26μm,在270℃开始热分解。微球在达到溶胀平衡后溶胀接近5倍,在高矿化度和高温环境中表现出良好的降滤失性能,抗老化性能良好。在岩心中的封堵降滤失效果较好,微球在大孔隙聚集并有效封堵。

G306降失水剂在中原油田固井中的应用

中原油田断层多,地下层系复杂,固井作业后在水泥浆候凝期间,地下流体极易侵入,造成水泥环胶结不良甚至窜槽等问题。采用了一种新型的聚合物降失水剂G306。G306油井水泥降失水剂由多种高分子材料、无机盐按一定的比例复配而成,属聚合物微胶粒材料类外加剂。G306具有与其它外加剂配伍性好、稠化时间易调、易泵送,适应温度范围宽,抗高温和降失水性能好的优点,可将水泥浆失水量降至50mL以下,形成薄膜并具有一定的韧性,利于水泥浆在候凝过程中防止油、气、水窜槽。现场应用表明,G306降失水剂可大大改善水泥浆的综合性能,提高水泥浆的抗气窜、水窜的能力。该水泥浆作业施工顺利,固井质量合格率达99%,优良率达88%,取得了良好的效果。

改性淀粉作为降滤失剂的研究进展

综述了改性淀粉作为钻井液降滤失剂的应用及研究发展状况。改性淀粉降滤失剂绿色环保、价格便宜且抗盐能力强,在油田化学中得到了广泛的应用。目前应用的预胶化淀粉和醚化淀粉因耐温性差,使其应用范围受到了一定限制。接枝共聚淀粉既具备淀粉类降滤失剂的抗盐能力,又有共聚物的抗温性,因此成为淀粉类降滤失剂的研究热点。对接枝共聚淀粉的研究现状进行了较详细的综述,并对各类接枝共聚淀粉的特点进行了评述。