基于新型增黏剂的低密度无固相抗高温钻井液体系

在分子设计的基础上,以AMPS、N-乙烯基己内酰胺、二乙烯苯为共聚单体,研制出了新型抗高温聚合物增黏剂(SDKP)。SDKP的分子量不高,但当其浓度达到临界缔合浓度时,分子中的疏水链段以及分子微交联结构中的疏水苯基之间可产生疏水缔合作用,形成较大的动态物理交联网络,从而起到增黏作用。采用Haake RS6000流变仪进行的评价结果表明,SDKP具有优良的高温增黏特性,抗温达165℃。通过对抗氧化剂、降滤失剂、润滑剂和抑制剂的优选,研制出了一套密度为1.02 g/cm3、耐温能力达190℃的低密度无固相抗高温钻井液(WGX)体系。评价结果表明:WGX体系在170℃、5.5 MPa下的表观黏度和塑性黏度分别大于30 m Pa s和17 m Pa s,高温携岩能力较强;岩心渗透率恢复率大于90%,油层保护性能好;抗Na Cl、劣质土污染能力分别达5%和10%,具有一定的抗污染能力;膨胀率仅为7.22%,泥页岩回收率高达89.33%,防塌抑制性好;极压润滑系数仅为0.085,润滑性能好。

干热岩抗高温钻井液体系研究

为了满足干热岩的开发需要,研制了一种抗温性能达到260℃的高温水基钻井液;主要通过研制的高温护胶剂HDC保持钻井液体系中的各种胶粒的稳定,配合相应的高温降滤失剂和高温封堵剂等其它配伍性处理剂的协同增效作用,来提高钻井液的抗温性能。结果表明,该钻井液抗温性能好,稳定性高,经过260℃高温老化后,仍能保持稳定的流变性能和滤失性能,适合各种类型的高温井的钻井作业。

两种2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸类抗高温钻井液降黏剂的合成与评价

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和苯乙烯(St)为单体,分别合成了AMPS/St/AA和AMPS/St/IA两种聚合物降黏剂。用淡水基浆和盐水基浆分别对降黏剂的加剂量与室温和高温老化后降黏性能进行了优化和评价。室内实验表明:在降黏剂加量0.5%的淡水基浆于260℃老化16h后,降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA的降黏率分别达到76.81%和59.54%,降切率达到72.26%和71.53%。与SF260相比,260℃高温下两剂的降黏效果较好,表观黏度、塑性黏度和动切力方面均较好,尤其AMPS/St/AA的降切率达到73.62%,但耐盐性较差;降黏剂St/AMPS/IA受盐污的影响较大。降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA具有较好的耐高温能力、降黏效果,优异的降切效果,一定的抗盐性能。

抗盐、抗高温钻井液在HV027-8井的应用

泌阳凹陷安棚碱矿钻探过程中常钻遇芒硝、碱岩和石膏地层,常规钻井液体系无法满足安全钻井要求,为此研制了抗盐、抗高温钻井液体系。评价实验表明:在150℃老化48 h后,与聚磺钻井液体系相比,该钻井液体系的热滚前后的流变性、降滤失效果和沉降稳定性均较好,泥饼的黏滞系数小于0.1,并且该钻井液体系对于碱心的溶蚀率远低于清水和聚磺体系对于碱心的溶蚀率。在钻探HV027-8井过程中,该钻井液体系性能稳定,起下钻、取心顺利,成功完成了钻井设计指标。

定北区块抗高温钻井液体系优化

定北区块储层深埋温高导致常规钻井液体系失效且复杂情况多发,研制一套抗高温钻井液体系已成为解决定北区块钻井复杂情况多发的重要途径。总结分析定北区块钻遇复杂情况及钾铵基钻井液体系性能测试结果,明确了钻井液优化方向——抗高温抑制性、稳定性、降滤失性和封堵能力。针对目前现场常用多种抗高温钻井液处理剂开展了流变性、滤失性、封堵性、润滑性等性能测试实验,优选SMC和SPNH作为抗高温降滤失剂、KCl和聚胺作为抗高温抑制剂、HQ-10作为抗高温封堵剂、白油及石墨作为抗高温润滑剂、SF-1作为抗高温稀释剂,并得出最佳土粉含量为4%,最终得到了抗高温钻井液体系配方。室内性能评价实验表明,该抗高温钻井液体系在180℃热滚72 h后粘度、切力及失水仍满足设计要求,且抗Na Cl及Ca Cl2污染分别达到10%和4%,储层岩心伤害渗透率恢复值可达80%以上。定北抗高温钻井液配方的形成将为定北区块安全高效钻进提供保障。

抗高温钻井液技术研究

本文在聚合物钻井液基础上通过优选抗高温性能较好的处理剂,研究适合冀东油田地层特点的能够抗200℃高温的钻井液体系。

抗高温钻井液增黏剂的研制及应用

潜山储层地表温度比较高,通常会超过200摄氏度,且地层压力系数比较小,对这类油气藏进行钻探时,如果使用水包油钻井液,会经常发生漏失问题,钻井液的排放存在难度。如果采用聚合物钻井液,耐高温性能又差,不能达到理想的增粘效果。为了解决以上问题,需要采用新型抗高温钻井液增粘剂,本文就研究这种增粘剂的制作及应用。

深井抗高温钻井液技术研究

以某深井作业工程为例,在对钻井液的性能控制技术进行分析的基础上,以抗高温钻井液的现场施工应用为例,探讨了抗高温钻井液在深井作业中的应用。

大庆油田深井抗高温钻井液技术研究与应用

大庆油田是新中国成立后发现的第二座大油田,随后开发成长为中国最大的油田,世界级特大砂岩油田。大庆油田从1960年开发建设,已经经历了五十余年的开发,现今面临着地温梯度高、压力系数低等一系列困难。针对大庆油田所面临的地质困难,考虑储层保护、降低成本、提高效率等因素,研制研制出抗220℃高温油包水钻井液、抗200℃水包油钻井液、抗200℃有机硅钻井液及抗180℃泡沫钻井液。随后,将这些研究成果在实际进行应用,并取得了一定的成效。

抗高温钻井液体系CDF-1的研制及其性能评价

随着油田勘探开发的脚步逐步向深部储层延伸,深井、超深井钻探已经成为石油工业的一个重要组成部分。通过对降滤失剂、温度稳定剂和高温降粘剂等添加剂进行筛选,研制了抗高温钻井液体系CDF-1并对其性能进行评价。结果表明,抗高温钻井液体系CDF-1钻井液体系的流变性能受温度影响显著;该钻井液体系具有良好的防止泥页岩坍塌和页岩抑制性能,且对储层伤害较轻。

超深水平井钾胺盐抗高温防塌钻井液技术

跃进区块储层埋藏较深,施工中穿越多套地层,地层岩性和压力系数差异大;二开裸眼段长达5000 m,地层发育大段泥页岩易水化;三开井底温度高,水平段易形成岩屑床,小井眼环空压耗大,因此要求钻井液在高温下具有良好的流变性。通过优选钾胺盐抗高温润滑防塌钻井液体系,辅助现场维护处理工艺,有效抑制了二开长裸眼泥页岩地层的水化膨胀,解决了三开小井眼高温下钻井液流变性难于调控的难题。现场应用表明:使用该钻井液体系施工的5口井钻进顺利,作业过程中井壁稳定,并且缩短了钻完井周期、提高了机械钻速,为该区块后续勘探开发提供了技术保障。

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2%SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 m L,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4%SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 m L降至5.8 m L,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm^3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。

抗高温环保型弱凝胶钻井液

为了满足当前钻井逐渐深层次化、复杂化要求以及保护环境的需要,在分析目前各类环保型钻井液处理剂的基础上,以生物聚合物为主要原料,经过表面活化以及复合等工艺,研制出了抗高温弱凝胶提切剂GEL-ZL,并以此构建了抗高温弱凝胶环保型钻井液。实验结果表明,GEL-ZL的抗温性能可达160℃;能大幅度提高低剪切速率下的黏度,有利于提高钻井液悬浮和动态携砂能力,保持井眼清洁;形成的抗高温环保型钻井液滤失量低,具有良好的抑制性能和储层保护性能,渗透率恢复值达89.8%,是一种无害的钻井液体系。

抗高温水基钻井液作用机理及性能研究

为了了解抗高温水基钻井液的作用机理以及性能,从高温对水基钻井液的影响以及水基钻井液的高温作用机理出发,开展抗高温水基钻井液作用机理分析,从流变性和高温高压流变性出发,对抗高温水基钻井液的性能进行研究。研究表明:高温是影响钻井液性能的重要因素,随着老化温度的逐渐提升,钻井液的动切力将会呈现先降低后升高的趋势;在高温高压条件下,抗高温水基钻井液仍然具有很好的流变性,其性能受高温高压环境的影响相对较小。

抗高温高密度盐水钻井液室内研究

南天山地区是典型的山前构造地带,在超深井钻井施工过程中,普遍遭遇到高温和高压盐水层等复杂问题,这就要求使用的钻井液体系必须具有良好的抗高温和抗盐水污染性能。根据常用的钻井液配方,通过大量室内试验,对影响高密度盐水钻井液流变性的因素,如抗盐抗温降滤失剂、膨润土含量和烧碱含量等进行了优选,并确定了该钻井液体系的最佳配方,即KCl欠饱和盐水钻井液。实验表明该体系抗温200℃以上、比重达2.38 g/cm3,具有优良的热稳定性和流变性,具有良好的防塌抑制能力。对南天山地区超深井盐膏层和高压盐水层钻井液体系的选择使用具有积极的指导意义和较高的参考价值。

钻井液用抗高温降滤失剂FRT-1的合成及性能

由丙烯腈(AN)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和带环状侧取代基乙烯单体(CV)聚合制备了1种水基钻井液用新型抗高温降滤失剂FRT-1,评价了其在不同钻井液中的应用性能,并与国外市售的TEMP、Cal D、4706进行了对比。加入1%FRT-1,可将淡水基浆高温高压滤失量降低50%、盐水基浆高温高压滤失量降低78%、海水基浆高温高压滤失量降低83%;在海上使用的甲酸钾钻井液中加入1%FRT-1,可将高温高压滤失量(150℃)控制在10 mL左右;在海上使用的聚磺钻井液中加入1%～1.5%FRT-1,可将高温高压滤失量(180℃)控制在25mL左右,FRT-1体现出较好的抗温性和降滤失性,达到国外市场样品同等水平。

水基钻井液抗高温降黏剂VRA的研究

通过对抗高温聚合物分子结构进行设计,合成出了两性离子型聚合物降黏剂VRA,并对其抗温性、抗盐性和配伍性等性能进行了评价。结果表明,VRA可明显降低淡水钻井液的表观黏度和动切力,获得良好的降黏效果,VRA在盐水和含钙盐水钻井液中也有较好的降黏效果;用VRA处理的不同类型钻井液老化后的表观黏度、动切力均未有明显的增加;而且VRA防止地层坍塌的能力明显优于乙烯基磺酸盐聚合物PAMS-601。由此可以得出,两性离子型聚合物VRA是一种热稳定性和抑制性好、降黏和抗温、抗盐能力强的降黏剂,并有利于油气层的保护。

抗高温环保钻井液体系研究

文章选择清洁环保的钻井液处理剂进行抗高温钻井液体系实验研究与评价,对包被增粘剂、降失水剂等进行优选,对抗高温环保钻井液配方进行评价,研究出无毒、无害,抗温能力强、流变性好,失水较低的钻井液体系,现场应用满足高温深井的钻井生产要求。

抗高温高密度水基钻井液室内研究

通过室内实验,优选出了能够抗200℃高温、密度达2.30 g/cm^3的水基聚磺钻井液配方:4%膨润土+ 1.5%SMP-2+2%SPNH+3%HL-2+1%SMC+0.2%80A51+0.3%KHPAN+重晶石+2%SF260+1%高温稳定剂+0.5%表面活性剂+1.0%润滑剂。评价了该钻井液的热稳定性及抗盐抗钙能力。结果表明,该钻井液流变性好,抗盐、抗钙污染能力强,对处理超高温水基钻井液具有指导意义。

龙凤山气田抗高温防塌钻井液研究与应用

龙凤山气田青山口组、泉头组和登娄库组地层岩石胶结能力差,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、井漏等复杂情况。针对该区块的地质特性和钻井要求,研制了一种以SMNA-1为封堵防塌剂的抗高温防塌钻井液,并进行了性能评价。实验结果表明,该钻井液体系具有抗温能力强、流变性能良好、滤失量低和防塌效果显著的特点。在北8井的现场应用中,钻井液性能稳定,无垮塌现象,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,很好地满足了现场钻井施工的需要。