钻井液高温高压滤失性测试方法和测试仪器的比较分析

高温高压滤失量是高温型处理剂的关键技术指标,在很大程度上直接反映了产品在高温状态下的实际运用性能。通过高温高压滤失性测试,展现出产品在钻井现场的应用成效,从而有效指导高温处理剂的合理选择和规范应用。基于此,主要阐述高温高压滤失性测试精度的影响因素,并针对钻井液高温高压滤失性测试方法和测试仪器进行比较分析,旨在为高效、优质的钻井提供更多可靠的资料。

纳米二氧化硅改善钻井液滤失性能的实验研究

泥页岩地层井壁失稳的主要原因是泥页岩吸水后发生膨胀和掉块。针对这种情况提出了使用纳米二氧化硅封堵泥页岩纳米级孔喉、降低其渗透率从而减缓水分侵蚀的思路。在前期研究基础上，通过透射电镜分析、钻井液常规性能测试和扫描电镜分析等手段，评价了不同温度下纳米二氧化硅对钻井液滤失性的改善效果。结果表明：纳米二氧化硅可以有效地降低淡水基浆和膨润土基浆在升温过程中的失水量：室温下失水量降低率为56．25％，140℃时失水量降低率为78％，而对低固相基浆则效果一般；相对于纳米二氧化硅的质量浓度5％，其质量浓度为10％时可以使钻井液形成较为连续而致密的滤饼，封堵能力加强。由此可见，纳米二氧化硅可以有效改善淡水基浆和膨润土基浆的降滤失性能，且在温度升高过程中（室温～160℃）表现较好。

液态CO2流变特性与滤失性能分析

CO2压裂技术是实现致密油气、页岩油气等非常规油气资源高效开发的重要技术手段之一,然而超临界CO2复杂的流变特性在一定程度上限制了CO2压裂技术的广泛运用。通过室内试验,对液态CO2流变特性和滤失性能进行了评价分析。研究结果表明,液态CO2的摩擦压降梯度随着其流速的增大而迅速增大,且摩阻压降梯度与液态CO2的密度、黏度等参数有直接的关系;超临界CO2的滤失速率随时间的增大而减小,然后趋于稳定值,在8 min后,滤失基本趋于稳定,滤失量与滤失时间线性相关。本研究为进一步研究支撑剂在超临界CO2中的沉降规律和CO2压裂过程中摩阻预测奠定了基础。

国外钻井液高温高压滤失性测试新方法

本文介绍了一款当前国外流行的新型钻井液高温高压滤失堵漏性测试仪器PPA的工作原理和测试优点,并分析了当前国内高温高压钻井液滤失堵漏性测试存在的主要问题及解决办法。

高压条件下CO_2滤失性测量装置设计及应用

设计了CO_2滤失性测量装置,模拟高压条件下液态或超临界CO_2在裂缝中的流动以及CO_2通过裂缝壁面的滤失过程。滤失性测量装置包括气体加压与循环系统、动态滤失岩心夹持器、滤液采集与计量系统、温度控制系统。采用滤液采集高压容器、回压阀,通过计量水的体积代替计量高压CO_2的体积,实现了高压条件下CO_2滤失体积的计量,并计算得到滤失系数。结果表明,随着时间的增加,高压条件下CO_2的滤失速度逐渐增加并达到稳定状态;同时,随着温度的增加,CO_2滤失速度增加,滤失系数增大,测量结果可为CO_2干法压裂设计提供基础参数。

共聚改性轻度支化聚乙烯醇的结构及降滤失性研究

为了在保证共聚改性轻度支化聚乙烯醇降滤失性（固井水泥失水剂）的同时不降低其溶解性,通过在醋酸乙烯聚合时引入少量甲基丙烯酸烯丙酯（AMA）双官能度单体和丙烯酸（AA）和丙烯酸丁酯（BA）合成了支化聚乙烯醇B-PVA。通过红外光谱（IR）仪、核磁共振氢谱（-1H-NMR）仪及示差扫描量热分析（DSC）仪分析了合成B-PVA的结构,并考察了B-PVA的溶解性及降滤失性能。IR和-1H-NMR分析表明所合成的产物B-PVA即为目标产物;DSC分析表明B-PVA的熔点较普通1799低,这归结于共聚单体的引入一定程度上阻碍了聚乙烯醇羟基之间的氢键作用。所合成的支化聚乙烯醇B-PVA的溶解性与普通1799的相当,但降滤失性能明显优于普通1799的,在同等条件下,当温度从70℃增至90℃时,加有普通1799水泥浆的滤失量由30 m L骤增至400 m L;加有B-PVA水泥浆的滤失量仅由36 m L增至70 m L。该聚合物可望在油田降滤失剂方面获得应用。

不同油水比油基钻井液滤失性能的影响因素

为了揭示油基钻井液侵入地层后对钻井液滤失性的影响,通过调整油水比来模拟地层水侵入钻井液的体系,研究了有机土、降滤失剂(磺化沥青、氧化沥青、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合物降滤失剂、有机胺改性腐殖酸及其复配)和温度对钻井液体系滤失性的影响,用显微镜观察了加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌。结果表明,随着油水比的降低,钻井液高温高压滤失量呈降低趋势;有机土和降滤失剂均会降低钻井液的高温高压滤失量,降滤失剂复配后的降滤失效果好于单一降滤失剂,其中聚合物类和沥青类复配降滤失剂的降滤失效果最好;随着温度的升高,钻井液的高温高压滤失量逐渐增大;比较加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌可见,随着油水比的降低,有机土在油基钻井液体系中作为悬浮剂和增黏剂的降滤失效果愈加明显。通过合理选择降滤失剂及有机土种类和加量可以有效调节油基钻井液的高温高压滤失量。

裂缝性储层压裂改造HL-05降滤失剂研究与应用

针对中原油田裂缝性储层的特点,分析了压裂降滤失剂的作用机理,研究了HL—05油溶性降滤失剂的组成、制备方法及其使用性能,并在现场6井次试验应用中取得了施工成功率100%和压后增产原油5424t、天然气3300×104m3的良好效果。该降滤失剂由石油树脂、复合溶剂、分散剂等化学剂组成,在压裂液中使用量为1.0%时,相同条件下可降低滤失量32%左右,并具有适应温度、压力能力强,油溶性能以及与压裂液体系配伍性能好,对岩心渗透率伤害低等特点。经室内研究及现场应用表明,该降滤失剂能较好地控制液体滤失量并有一定的保护产层的能力。

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质(热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性)的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅(Si C)钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。

微交联聚合物降滤失剂的合成与性能

针对深井、超深井钻井液体系中的降滤失剂受长时间高温、高矿化度作用易降解的问题,以氮丙啶与3-氯丙烯反应制得N-烯丙基氮丙啶(ALAI);ALAI与乙二胺反应制得四烯基交联剂单体(EAAD);EAAD与丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)发生水溶液自由基共聚反应,合成了微交联共聚物降滤失剂(PAAT),其结构和性能经1 H NMR,IR和TG-DTG表征。结果表明:PAAT可抗220℃高温,在高温、高矿化度条件下可维持钻井液的滤失量与流变性能,API滤失量均低于4.0 mL,高温高压滤失量均小于13.0 mL。

超高密度水基钻井液滤失造壁性控制原理

加重剂是影响超高密度水基钻井液滤失造壁性的重要因素。从理论上分析了加重剂沉降以及加重剂表面水化作用对钻井液滤失造壁性的影响,得出加重剂颗粒的沉降以及其表面水化能力是影响滤失造壁性的重要因素。由此提出了稳定超高密度水基钻井液静态滤失的技术思路,即通过改善加重剂的沉降稳定性和表面水化能力来控制钻井液的滤失造壁性。提出了采用一种能吸附在加重剂表面,增大其表面Zeta电位绝对值和水化能力的处理剂来改善超高密度水基钻井液滤失造壁性的技术方法。研究出一种润湿分散剂GR,室内实验评价了其对加重剂表面Zeta电位的影响,以及对超高密度水基钻井液沉降稳定性和滤失量的影响。研究结果表明,GR可显著提高加重剂的Zeta电位绝对值,并能明显改善钻井液的沉降稳定性和滤失造壁性,从而验证了该技术方法的可行性。

针对页岩气井钻井液的新型滤失造壁性能评价方法

鉴于目前页岩油气开采中使用致密低渗测试介质来测试滤失造壁性能的需要,从紧密堆积理论出发,以毫微重晶石和商用重晶石作为固体颗粒材料,采用实验室常见的高速搅拌器和高温高压滤失仪作为实验设备,制作模拟页岩地层低渗泥饼。通过改善毫微重晶石的分散稳定性和调整2者质量比等方法,逐步降低泥饼渗透率,最终确定配方为:1 000mL水+100 g毫微重晶石+10 g聚丙烯酰胺+50 g聚丙烯酸钠+200 g商用重晶石+7 g提切剂,按此配方得到的标准泥饼平均厚度为2.24 mm,平均渗透率为1.42×10^(-7) D,稳定性良好,重现性较高。以此法测试了常见页岩气井水基钻井液体系,进一步验证了该方法适用于模拟微孔、缝发育的页岩地层,可有效评价钻井液在该类地层中的滤失造壁性能。

改善水基钻井液润滑性和滤失性的淀粉-润滑剂合成物

人们一直在努力开发一种能够达到油基钻井液性能的水基钻井液体系。淀粉润滑剂合成物环保、无毒 ,并且在水基钻井液中能够稳定分散。水、淀粉和润滑剂的混合物在蒸汽加压锅内就可制得淀粉润滑剂合成物 ,所生成的水溶性淀粉分散物质含有直径 1～ 1 0 μm悬浮润滑剂微粒。由于这些微粒既不分散也不聚结 ,所以分散物质用圆筒烘干并研磨后就形成了含润滑剂质量百分比 2 8%的干燥、非油性粉末。在室内准备的木质素磺酸盐钻井液中按 5lb/bbl的干粉含量进行测试 ,测试中用的对比润滑剂有各种工业用石蜡、酯和 /或聚丁烯。标准的实验室测试表明 ,淀粉润滑剂混合物同时降低了API滤失量和高温高压滤失量 ,更重要的是未处理基浆的摩擦系数为 1 2 %～2 5 % ,近似于油基钻井液的平均值。用淀粉润滑剂合成物配成的钻井液通常只含体积比为 0 5 %的润滑剂 ,而性能要优于体积比为 3%润滑剂的现场钻井液。这些异常优越的结果以及只有普通润滑剂 的用量表明 ,此体系中润滑剂的微粒大小和分布能够提高润滑性。因此 ,有理由对此配方作进一步的研究 ,包括应用一个现场试验来评价这项最新的专利技术。

硅酸盐钻井液流变性与滤失造壁性探讨

为了解决硅酸盐钻井液的流变性、滤失造壁性问题,通过分析硅酸盐、黏土、盐、pH值、温度等因素对钻井液的影响,探讨了硅酸盐体系的作用机理。在探讨硅酸盐体系黏度、滤失量影响因素的基础上,提出了晶核理论、成膜理论、溶胶/凝胶理论、井壁稳定机理、电性排斥机理。通过采用聚合物电解质、调节电位等方法,形成无黏土硅酸盐钻井液,实现在较低pH值下对硅酸盐钻井液流变性和滤失造壁性的合理控制,为硅酸盐综合性能的调节开拓新的途径。

具有最低地层伤害和突出降滤失性能的有机可溶聚合物

微凝胶结构的合成聚合物具有突出的滤失控制能力和最小的储层伤害特性,其性能堪与OBM/SBM钻井液体系相媲美。对聚合物结构及流体溶解度的优化可以得到一种多功能、经济有效的滤失控制剂。聚合物所具有的独特微凝胶结构使该聚合物颗粒能够膨胀、堆积,形成薄而致密有效的泥饼。在生产过程中,微凝胶颗粒能够在剪切应力作用下变形,使得该聚合物在地层流体作用下能够有效地从孔隙返出(这比非变形的处理剂更有效),从而降低了对产层的伤害。该聚合物能够对钻井液的流变性产生影响,在所要求的条件下提供较低的剪切黏度。本文给出了室内和现场应用的渗透率恢复数据,从数据可以看出,该有机可溶聚合物钻井液体系对地层伤害很小,从而验证了其有效性。给出了在类似化学结构基础上改进的聚合物的数据,表明该改进聚合物能够在温度更高的极端条件下使用。

加重材料复配对高密度钻井液滤失造壁性的影响

研究了四氧化三锰与传统的加重材料(重晶石、铁矿粉)按不同质量比加重的高密度钻井液的滤失造壁性。实验结果表明,对采用相对单一的加重材料加重的高密度钻井液,当四氧化三锰与重晶石和铁矿粉按较优的质量比复配时,球形的四氧化三锰小颗粒对重晶石和铁矿粉大颗粒的充填效果较明显,得到的泥饼较致密。当四氧化三锰与重晶石、铁矿粉分别按1∶4和2∶3的质量比复配加重时,高密度钻井液滤失量小,而且泥饼渗透率较低。

油包水钻井液降滤失规律研究

钻井液滤失性是钻井液的重要性能。通过对加入不同降滤失剂的油包水钻井液体系滤失规律的试验研究 ,表明油基钻井液体系的滤失性和水基钻井液有着相同的规律 ,滤失量的大小和时间的平方根呈线性关系 ,油包水钻井液降滤失剂的评价方法可以采用与水基钻井液相似的方法进行评价 ,但是需要对破乳电压进行测定。当油基钻井液体系经过高温老化后 ,油包水钻井液的滤失量会大幅度降低 ,这使得油基钻井液在高温地层钻井时有很好的优势 。

基于压裂液滤失驱油作用的油井压裂方法及实践效果

聚合物压裂液在大庆油田压裂施工中取得了较好的增油降水效果。为了探索聚合物压裂增油机理,开展了压裂液驱油效果和滤失距离评价实验,从滤失和驱油角度分析了聚合物压裂液压裂增油作用机理,提出"驱油+压裂"提高油井压裂效果的方法,并在低渗透油藏油井进行了现场试验。结果表明,与胍胶溶液和聚合物凝胶溶液相比,聚合物溶液中分子聚集体尺寸较小,与岩心孔隙尺寸配伍性较好,滤失性较强,驱替过程中波及区域较大,驱油效果较好。与聚合物压裂液相比,聚/表二元体系驱油效果并未明显增加。滤失压裂液扩大波及体积作用明显强于提高洗油效率作用。随压裂液段塞尺寸和注入压差增加,压裂液滤失量增大,波及体积扩大,驱油效果提高。在相同渗透率和注入压差下,滑溜水溶液和聚合物溶液滤失速率更高,滤失能力更强;在同等滤失时间下,滑溜水溶液和聚合物溶液滤失距离较大,但滑溜水溶液驱油效果较差。聚合物压裂液良好的滤失性及驱油作用是大幅提高压裂施工增油效果的主要机理,可提高裂缝两侧基质内难动用原油的采出程度。基于聚合物压裂液滤失及驱油机理,提出了"驱油+压裂"(先驱油后造缝)方法。与常规压裂和"压裂+驱油"(边造缝边驱油)方法相比,该方法压裂液滤失量较大,扩大波及体积效果较好,增油效果更佳,对进一步提高油井压裂施工增油效果具有重要意义。图9表5参22。

钻井用抗温抗盐降滤失剂CMST的研制

羧甲基纤维素钠被广泛应用于石油钻井液中,它是一种具有增稠、悬浮、降滤失等独特性能的助剂,能抗各种可溶性盐类的污染,但其抗温性相对较差。通过对CMC进行改性研究,阐述制备原理,研制出新型降滤失剂CMST,同时利用正交实验分析了影响CMST性能的主次因素。制备CMST的过程中引入活性因子可以有效提高其抗温性能,而有机酸的用量是影响CMST性能的主要因素。