钻井液用纳米复合封堵剂的研制

中国石油海洋工程公司承钻的深井逐年增多,面临超长作业段封堵、高井下温度等复杂工况,对钻井液封堵技术提出了更高要求。为有效提升渤海等区块现用钻井液体系的封堵防塌性能,通过聚合物分子结构设计、构效关系研究、聚合工艺优化,成功研制了聚合物纳米封堵剂,有效加强微孔隙、微裂缝的封堵,同时提高内部抑制性,减少钻井液滤液由于压差作用侵入地层引起微裂缝、微裂隙的延伸,减少井壁失稳、起下钻遇阻等复杂事故发生率。室内评价结果表明,该产品是一种性能优良的抗高温封堵材料,单剂抗温能力达到200℃,抗盐能力达到20%质量浓度的NaCl,性能优于现有产品LPF,并且与有机盐钻井液配伍性良好,具有很好的应用前景。

水基钻井液用耐高温纳米聚合物封堵剂的研制

深井超深井钻井过程中,纳米聚合物封堵剂对解决微孔隙、微裂缝发育地层的井壁失稳问题至关重要,然而高分子聚合物类封堵剂高温易降解失效。优选N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯(ST)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为反应单体,过硫酸铵为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用乳液聚合法合成了一种纳米聚合物封堵剂。红外光谱显示合成材料为目标产物,粒度分析表明中值粒径为129 nm。通过砂盘封堵实验以及高温老化前后的API、高温高压滤失量对其高温封堵性能进行评价,180℃高温老化后,加入1%纳米聚合物封堵剂的钻井液API滤失量为24.4 mL,高温高压滤失量为92 mL,高温高压砂盘滤失量为66 mL。实验结果表明,通过优化分子结构解决了纳米聚合物封堵剂高温易降解的问题,合成的纳米聚合物封堵剂具有优异的抗温和封堵性能。

钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制

以改性纳米二氧化硅为基质,与AM、AA、功能性单体1进行水溶液聚合法合成粉剂纳米聚合物封堵剂,与AMPS、AA、交联剂A、功能性单体2悬浮聚合法合成乳液纳米聚合物封堵剂。分析2种纳米聚合物封堵剂的微观形态、粒径和滤失量,结果表明:2种纳米聚合物封堵剂根据粒径分布范围适用于不同孔隙度地层,粉剂封堵剂最佳加量0.5%,乳液封堵剂最佳加量1.0%。