无黏土水基钻井液用超支化聚合物降滤失剂的合成及性能评价

在高温条件下,聚丙烯酰胺类降滤失剂分子易发生降解,导致降滤失效果大幅下降。为此,通过超支化单体季戊四醇三烯丙基醚(APE)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)共聚合成了一种耐高温的超支化聚合物降滤失剂JHPAS,以JHPAS为基础配制了一种新型的无黏土水基钻井液,分析其降滤失机理,评价其在高温、高盐条件下的流变性能和降滤失性能。结果表明:JHPAS具有很好的热稳定性,在水溶液中可形成网络结构,在无黏土水基钻井液中吸附于超细CaCO 3表面形成致密滤饼,并堵塞滤饼上的孔隙,进一步降低钻井液滤失量;构筑的无黏土水基钻井液在200℃老化16 h、饱和氯化钠盐水的条件下仍具有稳定的流变性和良好的降滤失性能,API滤失量和高温高压滤失量分别为5.5 mL和7.6 mL。研究成果有助于推动超支化聚合物在深层、超深层油藏钻井液中的研究与应用。

不同粒径淀粉对水基钻井液性能的影响

淀粉具有来源广、无毒易降解的特点,可有效降低钻井液泥饼厚度,常被作为降滤失剂应用于水基钻井液中。为了探讨不同粒径淀粉对钻井液增粘、降滤失效果的影响,通过球磨方法制备微细淀粉,使其评价粒径从38.87μm降低至10.32μm,增大了淀粉的比表面积,可在钻井液中与更多的水分子接触,提高淀粉分子上的氢键与水分子之间的水化作用和黏土颗粒的吸附能力,其降滤失效果优于玉米淀粉、羧甲基纤维素(CMC),羟乙基纤维素(HEC)。淀粉粒径分布的改变影响了水基钻井液的流变性以及降滤失性能,这一发现以期为钻井现场优选淀粉降滤失剂提供技术指导。

生化—电催化氧化—炭吸附工艺处理水基泥浆压滤液

采用生化—电催化氧化—炭吸附组合工艺处理钻井水基泥浆压滤液。以COD为主要指标、其他污染物为辅助指标,考察去除效果,采用GC-MS和FTIR分析有机物的去除历程,XRF分析元素变化。表征结果显示,组合工艺可去除大部分有机物,顺-7-十四碳乙酸酯、3-氨基-6-甲基吡啶-2(1H)-酮和2-癸基噻吩是本工艺难去除的有机物。实验结果表明:水基泥浆压滤液经组合工艺处理后,出水COD小于50 mg/L,各项指标均可达到辽宁省《污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008);经组合工艺处理后,压滤液中Ca、C、Cl、S、O元素含量降低。

新型水基钻完井液降滤失剂作用机理及性能评价

为了深入探讨新型水基钻完井液降滤失剂的作用机理及其在高压高温(HTHP)和高盐分环境下的性能表现,通过对3种不同降滤失剂HTS200、PAC-HV和FA-367进行系统性评价,研究了它们的微观结构、分散性能以及抗极端环境能力。结果表明:降滤失剂A因其独特的网状分子结构,在高压高温和高盐分条件下表现出显著的性能稳定性。具体而言,降滤失剂A在高温(200℃)和高压(10 MPa)条件下的滤失率仅增加了13.6%,而在10%的盐分条件下增加了9.7%。相比之下,降滤失剂B和C在同样条件下的性能下降更为显著,分别增加至28.2%和36.8%,及23.0%和27.5%。这些结果表明,降滤失剂A的优越性能可为深水钻探和复杂地质条件下的钻井作业提供有效的滤失控制。研究的发现强调了在设计降滤失剂时考虑其微观作用机理的重要性,同时为提高降滤失剂在极端环境下的适应性提供了有价值的指导。

降滤失剂作用机理研究——新型降滤失剂的研制

总结了降滤失剂的主要作用机理。探讨了丙烯类共聚物和CMC类降滤失剂作用机理和改进原理。通过引入羧酸钙盐并与大分子钙盐复配改进了HPAN类,研制出新型降滤失剂S-1。对CMC类进行了氰乙基化改性。实验结果表明,S-1具有较好的降滤失效果,S-1及改性CMC的耐温性、耐盐和耐Ca^(2+)、Mg^(2+)能力均得到了提高。证实了降滤失剂作用机理的研究结论是确实可信的。

高温抗盐防塌降滤失剂KCS-53的研究

以腐植酸为主要原料.通过缩合、接枝共聚、金属离子螯合和磺化等系列反应制得了高温抗盐防塌降滤失剂KCS-53。室内评价结果表明,KCS-53的降滤失效果优良,热稳定性和抗盐抗钙能力与SMP-2相当,防塌能力高于FT-881,而且其成本低,原料来源广,合成工艺简单。KCS-53在两口井的现场应用效果良好,具有应用推广价值。

水基钻井液用改性玉米淀粉降滤失剂的合成

以4％黏土淡水基浆50℃滤失量降低率为测定指标，用正交设计实验方法考察了制备醚化淀粉的工艺。特别是溶解NaOH用的水量和分散剂异丙醇的用量．最佳合成配方和条件如下：玉米淀粉8．1g，NaOH12g。水16mL，丝化温度40℃．丝化时间1．5h，氟乙酸11．5g，异丙醇180mL，醚化温度50℃，醚化时间3h。在该合成条件下制得的羧甲基淀粉在加量2％时降滤失率约46％，抗盐、抗钙性能较好，90～130℃抗温性测试结果表明具有一定抗温能力。 图2表4参5。

高温抗盐降滤失剂SPX树脂

深井和超深井越来越多。对钻井液抗温抗污染能力的要求也越来越高,这样就需要抗高温抗污染的降滤失剂。根据降滤失剂在使用过程中存在的高温增粘和遇到金属离子污染增粘的问题,从研究降滤失剂的分子结构出发,通过苯氧(基)乙酸与苯酚、甲醛发生缩聚反应同时磺化,合成出磺化苯酚/苯氧(基)乙酸/甲醛树脂(简称SPX树脂)。室内实验以在180℃下老化16h后的8％二级钠膨润土钻井液为研究对象,评价了SPX树脂的抗盐性、抗温性、复配性能、高温高压滤失性能及其对表观粘度的影响等。结果表明,SPX树脂单独使用就具有抗饱和盐、抗高温、非增粘降滤失的作用,而且降滤失效果良好;与SMC和SMK有良好的复配效果。SPX树脂已成功地在中原油田得到应用。

新型水合物抑制剂HBH的评价研究

在海洋深水领域钻井中,水基钻井液遭受气侵时,气体和钻井液中的自由水会在一定温度、压力条件下形成水合物,妨碍油井的压力监控。为防止水合物的形成,需加入水合物抑制剂。以中国海洋石油油田技术服务公司广泛使用的水基钻井液为基浆,在室内评价了水合物抑制剂HBH的抑制性、与兼有水合物抑制性和润滑性能的PEG600的配伍性和对水基钻井液流变性的影响,优选出了适用于深水钻井的具有水合物抑制性的水基钻井液配方。评价结果表明,HBH具有良好的抑制性且在加量小于0.5%时对水基钻井液的流变性和滤失量影响不大。初步分析了水合物的形成机理及水合物抑制剂的作用机理,认为水合物是通过气体分子的溶解、扩散形成“笼”形骨架,最后进行选择性吸附而形成,而HBH则是通过高分子的吸附,利用其分子链段上的特殊五圆环镶嵌到水合物的“笼”形结构中,阻止气体分子进入从而抑制水合物的形成。

改性菜籽油饼降滤失效果及作用机理

菜籽油饼的主要成分为蛋白质、无氮浸出物、粗纤维、粗脂肪和粗灰分,这些成分在钻井液中都具有较好的降滤失效果。为了充分利用菜籽油饼,对其进行了改性研究,提高了其在水基钻井液中的溶解分散能力,得到了可用作钻井液降滤失剂的产品CYL。室内试验评价了CYL在水基钻井液中的降滤失能力、抗温性和抗盐、抗钙能力,并分析了CYL的降滤失机理。结果表明,CYL具有降滤失效果明显,泥饼薄而致密的特点,加量仅为2%,还具有较好的抗温能力及一定的抗盐、抗钙能力,其货源广,成本低,生产工艺简单,是一种良好的水基钻井液降滤失剂,而且植物油的作用使CYL兼具一定润滑作用。

阳离子化磺化两性酚醛树脂降滤失剂XNSMP-Ⅲ的研制

将分别合成的阳离子化酚醛树脂和磺甲基酚醛树脂在催化剂存在下反应,制备了阳离子化磺甲基化两性酚醛树脂,简称两性酚醛树脂,代号XNSMP-Ⅲ。简介了合成方法,考察了作为水基钻井液降滤失剂的性能。该两性酚醛树脂在黏土上的饱和吸附量高达24.292mg/g土,约为商品磺甲基酚醛树脂SMP-Ⅰ、SMP-Ⅱ、SMP-Ⅲ的2倍。根据吸光度测定,该树脂在浓度≤3.5g/L的NaCl水溶液中不析出。该树脂加量为3%时,含盐(NaCl)15%和30%的加评价土4%膨润土钻井液在180℃热滚后的高温高压(150℃,3.5MPa)滤失量分别小于15mL和30mL;加入3%该树脂的8%膨润土配方钻井液经180℃热滚后的表观黏度和高温高压滤失量水平,与加入5%商品降滤失剂SMP-Ⅰ、-Ⅱ、-Ⅲ的相当。该树脂与抗高温降滤失稳定剂PSC-Ⅱ、磺化褐煤SMC配伍,与抗高温抗盐降滤失剂SPNH、褐煤树脂SPNC不配伍。

降滤失剂PAX的吸附特性

降滤失剂PAX是一种新型抗高温二元共聚物水基钻井液处理剂 ,由于在其分子上引入了磺酸基团和酰胺基 ,该剂具有降滤失效果显著及抗温、抗盐能力强的优点。为进一步探讨PAX的降滤失作用机理 ,在改变PAX、NaCl和CaCl2 浓度及温度条件下 ,在室内研究了处理剂PAX在粘土颗粒上的吸附特性。由结果得知 ,吸附平衡时间为 0 .5h ;在 2 5℃条件下 ,其吸附等温线基本满足Langmuir吸附方程 ;随着吸附温度的升高 ,吸附量也随之增大 ;在同一浓度下 ,无机盐加量增加 。

成膜(隔离膜)水基钻井液体系实验研究

介绍了成膜 (隔离膜 )降滤失剂CMJ 2—XNJ 1的膜结构特征及其作用效能、机理 ,和与高效高分子包被絮凝剂JH 1、降粘剂JN 1等复配组成的水基钻井液体系性能。结果表明 ,CMJ 2—XNJ 1能形成很好的膜结构 ,由此组配的水基钻井液体系具有良好的流变性和失水造壁性 ,抑制性强 ,润滑性好 ,抗盐性好 ,抗温及抗污染能力强和良好的保护储层特性。该体系无荧光、无毒性 。

具有抑制性的抗温耐盐改性腈纶钻井液降滤失剂KWY的研制

将腈纶工业下角料加碱水解,用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸磺化,与甲醛、聚醚多元醇进行接枝、交联,制得降滤失剂KWY.简介了合成过程,进行了室内性能评价.由加入KWY的各种钻井液150℃静态老化16小时后测得的API滤失量值,确定KWY在淡水钻井液中的加量范围为0.4%～0.5%,在盐水和海水钻井液中的加量范围为1.0%～1.5%.根据塑性粘度、动切力、API滤失量测定值求出0.4%KWY在淡水钻井液中的耐温性为180℃,1.5%KWY在4%、15%、35%盐水钻井液和海水钻井液中的耐温性为160℃;KWY的性能优于胜利油田使用的一种HPAN(JS).由油藏砂在77℃滚动16小时的回收率来看,1%KWY溶液对页岩的抑制性近似于或好于5%KCl溶液.图1表2参2.

新型KCl/硅酸钠钻井液在强水化分散泥页岩中的应用

井壁稳定一直是影响钻井进度的重要因素。长期以来,油基钻井液一直是解决井壁稳定问题的首选,但因其成本高、环保性差而被成本更低、环保性更好的硅酸盐钻井液所替代。针对苏丹南部油田强水化分散的泥页岩地层,研制出了一种新型KCl/硅酸钠钻井液,该钻井液克服了传统的硅酸盐钻井液流变性控制困难、滤失量偏高等缺点,其防塌性能也明显优于原来在该油田使用的KCl/聚合物钻井液。现场应用表明,该钻井液具有流变性易调、滤失量可控、配制维护简便等特点,使井下复杂情况大大减少,取得了很好的稳定井壁效果,值得其他地区钻进强水化分散地层时借鉴。

超高温(240℃)水基钻井液体系研究

针对中国目前高温深井钻井的需求,研制出了一种新型抗高温水基钻井液体系,抗温可达240℃。该体系主要由抗高温保护剂、高温降滤失剂、封堵剂、增粘剂等组成。抗高温保护剂GBH可以大幅度提高磺化聚合物的抗高温降滤失性能、高温稳定性能及钻井液体系的整体抗温性能。评价了新型抗高温水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压降滤失性能、流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。实验结果表明,该抗高温水基钻井液体系各种密度配方在240℃温度下均具有良好的高温稳定性,高温高压滤失量低,并具有良好的流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。

钻井液抗高温降滤失剂CQ-1的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为共聚单体,过硫酸铵与亚硫酸氢钠(摩尔比为1∶1)为引发剂,通过自由基水溶液聚合制备了一种抗高温聚合物降滤失剂CQ-1。利用FT-IR、^(1)H NMR及热重分析对CQ-1的结构和热稳定性进行了表征,并通过单因素实验优化了降滤失剂的合成条件。实验结果表明,优化反应条件为:n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVP)∶n(DMDAAC)=70∶20∶2∶8,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.5%,反应温度55℃,反应时间5 h。在此条件下,CQ-1抗温达240℃,在质量分数为1%时,240℃老化后钻进液中压滤失量为16.2 mL,180℃高温高压滤失量为48.8 mL,优于Driscal D、Dristemp等同类产品。

钻井液降滤失剂聚合醇PEA的研制与评价

合成出了一种用作钻井液降滤失剂的新聚合醇类产品——PEA。介绍了丙三醇与环氧氯丙烷的聚合产物PEA的最佳合成条件:ECH与丙三醇的物质的量比为1.0∶1.0;碱与ECH的物质的量比为1.2∶1.0;溶剂为丙酮,催化剂为氯化铝。评价了聚合醇PEA在淡水浆、4％盐水浆和MMH正电胶井浆中的降滤失效果。实验结果表明,聚合醇PEA可以用作水基钻井液的降滤失剂,而且PEA在4％盐水浆中的降滤失效果好于其在淡水浆中的降滤失效果,加量大于40.0 g/L时,在淡水浆中降滤失率大于84％,表观粘度有所增加,滤饼质量得到改善,在4％盐水浆中降滤失率大于89.1％,表观粘度有一定增加,但增加幅度小于淡水浆;在淡水浆中,PEA在高温高压下仍有良好的降滤失效果,可以抗120℃的高温;PEA可用于正电胶钻井液,并与其它多种处理剂配伍性较好。

正电聚醇钻井液的室内实验研究

正电聚醇钻井液是在聚合醇钻井液基础上发展起来的一种新型钻井液。正电聚醇具有浊点效应,抑制能力强,对环境无污染。通过对处理剂的筛选,优选出了一套正电聚醇钻井液配方。室内评价试验表明,与其它水基钻井液相比,正电聚醇钻井液具有滤失量小、抑制性强和润滑性好等特点。对正电聚醇钻井液的作用机理进行了初步分析,表明各种处理剂与正电聚醇具有较好的协同作用,钻井液井眼净化效果好,井壁稳定,摩阻系数易控制。

抗高温盐水泥浆的实验研究

介绍了一种室内优选出的抗高温、抗电解质、性能良好的盐水泥浆体系。