复合盐钻井液添加剂对钻具腐蚀的影响研究

以动态模拟腐蚀失重法、电化学极化电阻法和线性极化曲线法就江汉油田常用复合盐钻井液添加剂对钻具腐蚀的影响进行了研究，并对部分抗蚀性添加剂的缓蚀机理进行了探讨。结果表明，增粘剂均减缓钻具腐蚀、降粘剂则加速腐蚀，而降失水剂具有双重作用；其中增粘剂ＨＶ－ＣＭＣ具有较强的抗复合盐、耐温和抗氧的缓蚀作用，属混合型缓蚀添加剂。它与新研制的缓蚀剂ＤＦＰ复配而成的江汉油田复合盐防腐钻井液经现场实验证明，其平均缓蚀率     

HLHT－1缓蚀剂对20G钢在模拟哈拉哈塘介质中的缓蚀效果研究

为了测定HLHT－1咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能,采用失重法和电化学测试方法测试了HLHT－1缓蚀剂在哈拉哈塘区块模拟介质中对20G钢的缓蚀效果。结果表明,当加入量为100×10－6 mg/L时,20G钢的腐蚀速率为0.047 6 mm/a,缓蚀率可达88.32%,且无明显点蚀。说明该缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。极化曲线测试结果表明该缓蚀剂是以抑制阳极反应为主的阳极型缓蚀剂。电化学阻抗结果表明,缓蚀剂具有较好的持续缓蚀效果,模拟介质中浸泡96 h仍具有较高的缓蚀性能。     

咪唑啉类缓蚀剂抑制钻具腐蚀的实验研究

本文应用滚轮失重法、动电位扫描技术、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了咪唑啉类等有机缓蚀剂在低固相、无固相泥浆和受H2S污染的泥浆中,对20号钢和N-80钢的缓蚀作用,并对H2S污染的低固相泥浆性质、硫化铁成膜机理和缓蚀剂的缓蚀机理进行了研究。结果表明,咪唑啉类缓蚀剂对钻具氧腐蚀有一定的抑制作用,与磷酸酯、苯骈三氮唑钠等缓蚀剂复配使用时,能大大降低低碳钢的腐蚀速度。在含硫泥浆中,对H2S腐蚀抑制效果较好,加入1000mg/L以上咪唑啉缓蚀剂时,低碳钢的腐蚀速度降低到1mm/y以下,缓蚀效率达到70~80%。电化学研究表明,这类缓蚀剂能够强烈抑制金属的阳极过程。试验还发现,在一定条件下,N-80钢在含硫泥浆中能够生成一层光亮、致密的硫化铁保护膜,加入缓蚀剂后,则阻止了这层膜的生成。     

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其抑制CO2腐蚀性能的研究

合成了一种咪唑啉型缓蚀剂,并将所合成的咪唑啉型缓蚀剂与其它物质进行复配得到一种抗CO2腐蚀的气-液双相缓蚀剂。利用静态失重法测定了咪唑啉型缓蚀剂在盐酸介质中对20A碳钢以及复配物在CO2介质中对N80钢的腐蚀速度和缓蚀效率。结果表明：该咪唑啉型缓蚀剂在盐酸介质中对20A碳钢具有较强的缓蚀能力,并且其与吗啉衍生物、硫脲及丙炔醇复配后对抑制CO2的腐蚀有很好的效果。在实验条件下,该复配物的加入量为500mg/l时,气相中的缓蚀效率为93.6%,液相中的缓蚀效率为96.9%。     

一种油田用咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果评价

为了评价某区块油田在用的一种咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能,对J55钢在模拟工况环境中进行了腐蚀速率测试试验。通过失重法计算均匀腐蚀速率,采用EDS、XRD、SEM技术分析其腐蚀产物组分和微观形貌,用金相显微镜测量点蚀坑深度并计算点蚀速率。结果显示,该区块以CO2腐蚀为主,腐蚀产物含有FeCO3;在添加不同浓度咪唑啉衍生物类缓蚀剂时,试样表面均以均匀腐蚀为主,但表面有不同程度的点蚀坑。失重法计算结果表明,在模拟工况腐蚀条件下,该缓蚀剂对J55钢具有良好的缓蚀效果,缓蚀率随着缓蚀剂浓度增大而提高;当缓蚀剂浓度为120 mg/L时缓蚀率最高,J55钢的均匀腐蚀速率仅为0.028 1 mm/a,试样表面未见明显点蚀,该浓度下咪唑啉缓蚀剂具有最佳的缓蚀效果。     

含二氧化碳地层钻井液的复合缓蚀剂研究

针对钻具在含二氧化碳地层的腐蚀特征，优选出了4种缓蚀剂作为复配组分，用正交实验法配制出了一种新的高效的复配缓蚀剂。该复合缓蚀剂抑制钻井液中二氧化碳、氧气、硫化物对钻具的腐蚀效果明显，在100℃以下缓蚀率大于80％，能用于3000m的深井；组分之间协同效应良好，而且与钻井液的配伍性能好。     

复合盐防腐钻井液的研制与现场应用

江汉油田钻井用饱和复合盐钻井液对钻具的腐蚀相当严重。研究了江汉油田常用钻井液处理剂和pH值对钻具腐蚀的影响,评价了5种缓蚀剂的抗氧、抗温及抗复合盐性能。由缓蚀剂TFC与TFE复配组成的复合缓蚀剂DFP具有良好的除氧、抗温、抗复合盐性能。经在两口试验井中应用表明,0.2％DFP防腐钻井液防腐效果明显,缓蚀率在8424以上;从井内起出的钻具表面光亮,在钻台停放12d不生锈。     

聚合物盐水钻井液缓蚀剂WJF-1性能

在钻井工程中,钻具腐蚀是普遍存在的问题,且随着钻井向高速、深井方向发展而日趋严重.利用线性极化法、极化曲线法、室内动态挂片失重法以及现场试验,考察了复配缓蚀剂WJF-1对聚合物盐水钻井液的缓蚀性能.电化学试验表明,缓蚀剂WJF-1是以阳极抑制为主的混合型缓蚀剂,它的各组分有较好的缓蚀协同效应;室内模拟试验(温度为80℃、转速为2000 r/min、连续通氧)和现场试验中,复合缓蚀剂WJF-1的缓蚀率分别达到96%和90%以上,说明缓蚀剂WJF-1对聚合物盐水钻井液有良好的缓蚀性能.     

一种新型复配酸化缓蚀剂对N80钢缓蚀性能的影响

为了研究新型复合酸化缓蚀剂对N80钢的缓蚀效果,以喹啉和氯化苄为原料,在不同温度下合成了喹啉季铵盐,并采用静态失重法和动电位极化曲线方法考察Ca2+及Ca2++Cu+的加入对合成的喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢缓蚀效果的影响,并通过扫描电镜分析了N80钢在15%HCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,合成的喹啉季铵盐的缓蚀效果随着合成反应温度的升高而增强;Ca2+的加入能有效提高喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀效果,但是未达到SY/T 5405—1996行业一级标准要求(腐蚀速率3 g/(m2·h));加入不同比例的Ca2++Cu+后,N80钢的腐蚀速率均小于行业一级标准要求;该复配缓蚀剂主要为混合抑制型缓蚀剂,90℃时对N80钢有较好的缓蚀效果,当温度升高到140℃时缓蚀效果并不理想,有点蚀坑出现。     

曼尼希碱复合缓蚀剂的缓蚀性能研究

通过CMB-4510A缓蚀剂快速评定仪研究腐蚀溶液中曼尼希碱、硅酸钠及钼酸钠的单一配方以及复配对316L钢的缓蚀作用。结果表明,曼尼希碱、硅酸钠和钼酸钠各自的单一配方对316L钢均具有一定的缓蚀作用,其中曼尼希碱质量分数为0.075%,硅酸钠和钼酸钠质量浓度分别为150 mg/L和200 mg/L时表现出较好的缓蚀效果。当曼尼希碱缓蚀剂为主剂与硅酸钠和钼酸钠复配使用时,曼尼希碱质量分数为0.05%,硅酸钠质量浓度为200 mg/L;曼尼希碱质量分数为0.05%和钼酸钠质量浓度为150 mg/L时二元复配缓蚀荆的缓蚀效果更佳,明显高于单组分缓蚀剂。曼尼希碱质量分数为0.05%,硅酸钠和钼酸钠质量浓度分别为200 mg/L与50 mg/L时缓蚀效果更好,腐蚀速率为0.04mm/a,复配缓蚀剂具有协同效应,并且对316 L钢的,羔蚀有一定的抑制作用。     

强抑制高润滑丙三醇基钻井液体系研究与性能评价

针对油基钻井液存在污染环境、环保处理工艺复杂和影响录井质量等问题,利用低碳醇具有强抑制性和高润滑性、能与水以任意比例互溶的优点,开发了适用于强水敏性地层的丙三醇基钻井液。考察了膨润土在不同低碳醇溶液中浸泡24 h后的膨胀率,据此优选丙三醇做为抑制润滑剂;丙三醇体积分数越大,丙三醇溶液的抑制性、润滑性越好,黏度越高。为了降低丙三醇的用量和提高抑制性,将30%丙三醇溶液与5%KCl复配作为基液,形成了丙三醇基钻井液。性能评价结果表明,丙三醇基钻井液的抑制性、润滑性与油基钻井液接近,抗温140 ℃,抗NaCl、CaCl₂及钻屑污染,放置180 d后性能稳定,可重复使用;提高丙三醇加量,还可以进一步增强其抑制性和润滑性。丙三醇基钻井液对于强水敏性地层或对润滑性要求较高的地层具有较好的应用潜力,也为开发环保钻井液提供了新的方向。      

冀东油田水平井钻井液体系的研究与应用

针对冀东油田水平井钻井液的技术难点,设计开发了无土相钻井液体系,体系配方为：海水＋0．1％NaOH＋0．15％Na2CO3＋0．7％增粘剂HVIS＋1．5％降滤失剂HFLO＋2％抑制剂HPA＋1％润滑剂HLB＋5％KCl＋5％暂堵剂QWY。研究结果表明,该体系具有很好的抑制性、抗温性、抗污染性、润滑性及储层保护性能,热滚回收率达93％,泥饼粘滞系数0．0875,LSRV达90000mPa·s以上,破胶后渗透率恢复值达90％以上。现场应用表明,该钻井液体系能满足水平井及大斜度井钻井的技术要求,具有良好的推广应用价值。     

KCl/聚合物钻井液的改性及其在苏丹3/7区的应用

苏丹3／7区地层胶结疏松，钻进过程中常伴有严重超拉、遏阻及部分井段井径扩大等井下复杂情况。为解决这一技术难题，在对常规KCl／聚合物钻井液体系进行详细的室内试验评价的基础上，结合该地区地层失稳的特点，提出了对所用钻井液进行改性的技术思路。通过对现用KCl／聚合物钻井液改性前后性能的对比试验，提出了两套改性的Kcl／聚合物钻井液配方，并给出了相应的配制方法和维护技术。苏丹3／7区现场4口井的应用证明，改性后的KCl／聚合物钻井液体系具有抑制性能好、包被能力强、流变性优良等特点。完井电测数据表明，最大井径扩大率由68％下降至8％，同时使建井周期缩短28％。改性KCl／聚合物钻井液体系可在苏丹3／7区推广应用。     

松辽盆地陆相致密油井壁失稳机理及钻井液对策

大庆油田松辽盆地北部为陆相致密油资源,在勘探开发中存在井壁失稳难题,制约着致密油的高效开发。因此,采用扫描电镜和X-衍射分析对地层岩心的微观结构和黏土矿物成分进行分析,并对其水化特性进行研究,从而分析了大庆油田致密泥岩油地层井壁失稳机理。通过研究钻井液抑制性、封堵能力、理化参数和泥饼质量对井壁稳定性的影响,最终研发了一套氯化钾低聚胺基钻井液体系。室内实验表明,该钻井液体系的抗温达120 ℃,极压润滑性系数小于0.12,滚动回收率大于96%,能抗10%膨润土侵,在大庆油田致密油区块现场应用20口井,井壁稳定效果良好,水平段平均井径扩大率小于6%,固井优质率大于90%,起下钻、下套管作业顺利。研究成果表明,氯化钾低聚胺基钻井液体系能够有效提高松辽盆地陆相致密油地层井壁稳定性,为提高大庆油田致密油开发效率、降低井下复杂事故提供了技术支撑。      

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

空气钻井中钻具腐蚀与控制分析

在空气钻井中，井下流体多属气、液（含盐地层水、外加液体添加剂）、固（钻屑、砂子）多相混合流动的复杂状态，腐蚀性强。此外，还有地层砂子和钻屑对钻具的磨蚀和冲蚀。钻具腐蚀直接影响到钻井施工的进度和经济效益。对空气钻井中影响钻具腐蚀的主要因素和腐蚀机理进行了深入研究成果，结合现场实践和国内外有关研究成果，提出如下控制空气钻井操作中产生腐蚀的方法：通过开钻前分析，一旦证实潜在的腐蚀危险，应考虑结合机械和化学的方法来进行缓蚀；氮气产生装置在减少氧气浓度方面非常有效。建议在充气钻井过程中使用化学缓蚀剂。利用腐蚀试片和监测，同时结合专为高含氧环境设计的化学缓蚀剂组合，可减轻对钻具的腐蚀。     

马深1 井超深井钻井液技术

马深1 井是中石化部署在川东北地区的一口重点预探直井,完钻井深8 418 m。本井四开、五开井段6 225.4~8 418.0 m,井底温度高达175 ℃,存在高温污染、泥页岩井壁失稳、酸根污染以及携砂问题,常规钻井液性能已无法满足正常施工要求。鉴于以上技术难点,通过材料优选、配方优化,成功研制了KCl 聚胺磺化钻井液体系和抗高温聚磺钻井液体系。经过体系验证: KCl 聚胺磺化钻井液具有良好的抑制能力;抗高温聚磺钻井液体系抗温达200 ℃。同时,在应用过程中形成了成熟的超深井钻井液处理技术。现场应用表明,四开平均井径扩大率3.1%,五开平均井径扩大率5.1%,有效地解决了该区块超深井钻井液技术难题,具有一定的推广价值。     

KCl—有机盐钻井液在高石梯—磨溪区块上部井段钻井提速中的应用

四川盆地川中地区高石梯—磨溪区块因上部地层出水而使气体钻井受到限制,在上部大尺寸(311.2mm)长井段(500~2 300m)采用钻井液钻进情况下,如何提高钻井速度成为加快该区深部气藏勘探开发进程的主要问题。为此,从加强钻井液抑制性能的研究入手,在保证井眼稳定的前提下,采用降低钻井液密度的技术路线,来实现钻井提速。措施如下:①在KCl—聚合物钻井液的基础上,通过对引入有机盐的钻井液综合性能测试与经济性评价,优选出5%KCl+10%有机盐聚合物钻井液配方,该配方具有抑制性能强、封堵性能好、流变性能优良且易于调控等优点;②现场钻井液管理,按钻进速度来调整控制钻井液性能和钻井液的维护补充量,以及防塌抑制剂的浓度;③同时做好钻井液劣质固相的清除,保证入井钻井液的清洁及低密度钻井液的回收利用。磨溪11等井现场应用的效果表明,采用该钻井液技术顺利钻过了上三叠统须家河组,井眼畅通、井壁稳定,井径规则、电测顺利,助推了震旦系钻井提速目标的实现。     

沁水盆地煤层气提速钻井液体系设计与性能评价

由于山西沁水盆地地层的复杂性,常常钻遇易漏、易卡地层,钻井事故频发,会造成钻井周期长,钻井效益低,这极大地阻碍了中海油进军煤层气勘探开发的脚步。为解决煤层气钻井的提速增效问题,本文针对煤层气钻井的技术特点,根据现场钻井的地质、钻井资料的分析,首先对地区岩样进行了矿物成分与化学分析,以此为基础设计了两套煤层气提速钻井液体系配方,并进行了室内性能评价,最终获得了煤层气提速钻井液组成为絮凝剂、渗透剂、防泥包剂和抑制剂,优选出絮凝剂聚丙烯酰胺PLUS和聚铝PAC,渗透剂和防泥包剂JFC,抑制剂氯化钾,推荐煤层气提速钻井液配方为:配浆水+0.01%PAC+0.5%JFC+2%~3%KCl,此外通过防漏堵漏分析,针对沁水盆地渗透性漏失,推荐采用0.5%PLUS+3%~5%QWY来进行堵漏。上述技术成果在现场两口井进行了应用,取得了较好的提速效果。     

适用于水平预探井的聚硅氟钻井液

预探水平5井用膨润土浆一开；二开使用聚合物钻井液，配方为：0．3％HFB401 0．3％NPAN 1．0％HFT 201 1．5％HRTl0l 4．0％HFB10l 0．5％抗盐降滤失剂 0．3％固体润滑剂 0．4％液体降粘剂；三开使用聚硅氟钻井液，利用聚合醇和硅氟的双重抑制性，解决了该井水平段二叠系含碳质、煤质泥岩地层的垮塌问题，并通过加液体极压润滑剂HFB10l，配合少量固体润滑剂，以接近水平生产井混油钻井液的成本完成施工．其配方为：2．0％GFWJ 1．5％GFXJ 2．5%HRT10l 3．0％HFT201 0．2％HFX10l 3．0％HFBl0l 2％聚合醇 0．3％固体润滑剂。实践表明：聚硅氟钻井液润滑性能好，净化能力高。能够适应水平5井的地层特点．较好她满足了各项施工需要．