MMH/KCl和MMH/AlCl_3钻井液性能研究

研究了MMH/KCl和MMH/AlCl_3,钻井液体系的抑制性、流变性和滤失性能,考察了传统降滤失剂的作用效果。实验结果表明,KCl和AlCl_3,可提高MMH正电胶钻井液的抑制性,采用MMH/KCl或MMH/AlCl_3钻井液可更有效地抑制强造浆地层的造浆问题。常规降滤失剂在该类钻井液中具有良好的降滤失效果,但对钻井液流变性的影响较复杂。     

MMH钻井液在华北油田南部地区的应用

针对华北油田南部地区地层粘土矿物以伊蒙混居为主共夹杂石膏的特点,优选了MMH钻井液体系。加入MMH正电胶的目的是提高钻井液的流变性、抑制性,为了控制滤失量还必需加入降滤失剂。加入降滤失剂后,影响到正电胶的正电性能。为了解决这一矛盾,经3年来大量的室内试验和12口井的现场应用,摸索出了以MMH为主体处理剂、BXJ为降滤失剂、NPAN为辅助降粘剂所组成的MMH钻井液体系。一般地层控制MMH的加量为0.2~0.3kg/m,降滤失剂BXJ一般加量为0.4%,需要降粘时加入少量NPAN。该体系具有独特的流变性,携砂能力强,能明显提高机械钻速,提高对油层的保护效果。     

无土相硅酸盐-烷基葡萄糖苷钻井液

针对硅酸盐钻井液的流变性和高温高压滤失量不易控制的问题,在钻井液中引入了烷基葡萄糖苷APG,并对配伍的处理剂进行了优选。通过处理剂优选得到,在硅酸盐溶液中,XC和HV-PAC具有较好的提黏切能力,LV-CMC、CPS2000是较为理想的低分子量和中分子量降滤失剂,可用FD-1、乳化沥青和聚合物凝胶作封堵剂,多羟基天然酚K-1是合适的分散剂,APG胶束吸附在处理剂和固相颗粒表面形成的憎水屏障,可阻止或降低硅酸盐与重晶石表面作用及硅酸盐自身的聚集作用,从而改善硅酸盐钻井液的流变性,降低钻井液高温高压滤失量。硅酸盐-烷基葡萄糖苷钻井液对不同区块岩屑的滚动回收率较高,具有良好的抑制性,且该钻井液在低孔低渗岩心中的封堵率接近100%,具有较强的物理、化学封固性能。该钻井液在内蒙意7和意11井进行了应用,解决了火山岩和泥岩的井壁稳定问题。     

表面具有不同官能团的可分散二氧化硅纳米微粒对钻井液滤失性能的影响*

目前不同类型的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅在水基钻井液中的降滤失性研究尚不十分充分,其与商用降滤失剂的配伍性也有待进一步研究。因此,本文通过API滤失实验分别研究了带有氨基、双键和环氧基团的纳米二氧化硅(分别记作SiO_2-A、SiO_2-D和SiO_2-E)与商用降滤失剂(酚醛树脂、磺化沥青、低黏度CMC和腐殖酸钾)复配后对水基钻井液滤失量的影响及它们的配伍性。借助红外光谱仪、透射电子显微镜和接触角测量仪分别研究了3种表面修饰剂的分子结构、二氧化硅纳米微粒的形貌及纳米微粒的亲/疏水性能。研究结果表明,SiO_2-D与低黏度CMC和腐殖酸钾分别按质量比2∶1和1∶1复配后钻井液滤失量较单独使用商用降滤失剂分别减少41%和29%。180℃老化后,SiO_2-D与腐殖酸钾之间仍具有较好的配伍性,其滤失量与单独使用腐殖酸钾相比减少28%。SiO_2-D与腐殖酸钾之间较好配伍性的原因在于腐殖酸钾含有的极性基团(如—OH、—OCH_3、=CO等)能与SiO_2-D表面的羟基进行氢键吸附,能够较好地稳定钻井液黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,在滤失过程中形成薄而致密的泥饼,从而有效地控制钻井液的API滤失量。图24表2参30     

抗高温成膜降滤失剂CMJ-1的研制及其性能

以乙烯、乙酸、甲醇和磺化剂为主要原料，通过高温氧化、酯化、聚合、醇解及磺化合成了一种新型抗高温能形成致密隔离膜的降滤失剂CMJ-1。优选出了产品的最佳磺化度，经红外光谱确认了该聚合物的基本结构，通过冷冻扫描电镜(SEM)分析，证实了CMJ-1在钻井液中能够形成致密的隔离膜，并对其成膜降滤失机理做了初步探讨。评价了它在淡水钻井液、1％和4％盐水钻井液、MMH正电胶钻井液和无机硅酸盐钻井液中的降滤失效果。实验结果表明：CMJ-1可以用作水基钻井液降滤失剂，抗温达180℃，在淡水钻井液中的最佳加量为1．O％；CMJ-1在1％和4％的盐水钻井液中也具有良好的降滤失效果，其最佳加量为2．0％；CMJ-1可用于正电胶、硅酸盐等各种水基钻井液，并与其它各种处理剂配伍性较好。     

抗高温微交联聚合物降滤失剂的制备与性能评价

为提高聚合物降滤失剂耐温抗盐性和与高密度高固相深井钻井液体系的配伍性,以自制的六烯基单体TDED为交联剂,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行自由基共聚反应,制得微交联共聚物降滤失剂PTAPN。通过红外光谱仪表征了产物结构,研究了PTAPN的抗温耐盐性及与不同密度钻井液的配伍性。结果表明,产物分子结构与设计相符。PTAPN在高温、高矿化度环境中具备良好的降滤失性能。加入2%PTAPN后,淡水与复合盐水基浆240℃老化前后的黏度增加,滤失量大幅降低。PTAPN与不同密度水基钻井液的配伍性良好,可有效控制密度为2.30 g/cm3的加重钻井液在高温环境中的流变性与滤失量。当老化温度为240℃时,加重钻井液的API滤失量与高温高压滤失量分别为2.6 mL和12.6 mL,远小于含常规线性聚合物降滤失剂的钻井液。PTAPN适于作为高温高密度钻井液体系的降滤失剂。     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成与性能评价

钻井液用降滤失剂在高温、盐水等复杂环境下失效是深井、超深井钻探开发过程中遇到的突出问题。采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,合成了水基钻井液用抗高温降滤失剂JLS200,并对其进行了红外光谱和热重分析,评价了其在钻井液中的性能。结果表明,所合成的抗高温降滤失剂热稳定性好,抗温达200℃,抗盐至饱和;在KCl钻井液中具有良好的配伍性,滤失量低、流变性好,加入1% JLS200后,200℃老化后的API滤失量由12 mL降至3.2 mL,高温高压滤失量由54 mL降至15 mL,高温老化前后钻井液黏度和切力变化不大。该钻井液用降滤失剂具有较好的应用前景。      

非离子降滤失剂BXJ在正电胶钻井液中的应用

MMH钻井液能提高机械钻速、保持井壁稳定,解决了复杂地层及特殊井的钻井及保护油气层等问题。但传统的降滤失剂对MMH钻井液的降滤失效果不理想,尤其是在华北油田南部地区,地层中含有丰富的石膏层,用CMC、CMS和SPNH等虽然能降低滤失量,但这些降滤失剂带有很强的负电性,对MMH钻井液会产生一定的影响。为此,研制出了BXJ降滤失剂。通过在3口井中试用,取得了良好的效果,满足了该地区的钻井施工要求。     

降滤失剂H-QA的制备与性能评价

为进一步改善腐植酸类产品在油包水乳化钻井液中的抗温能力、分散能力和降滤失能力,采用十八烷基三甲基氯化铵对腐植酸进行改性制备降滤失剂H-QA,用作低毒油包水乳化钻井液降滤失剂。探索了合成条件对降滤失剂性能的影响,按照石油天然气行业标准评价了其在低毒油包水乳化钻井液中的性能。结果表明,降滤失剂H-QA的最佳合成条件为:反应物的配比KHu（腐植酸钾） : 1831（十八烷基三甲基氯化铵）为 3 : 1,反应体系pH=8.86,反应温度40 ℃,裂解反应时间4 h。降滤失剂H-QA在加量为4%时,常温中压滤失量从6.4 mL降到4.0 mL,150 ℃高温高压滤失量从8.6 mL降到6.8 mL,在油包水乳化钻井液中具有明显的降滤失效果。此降滤失剂对钻井液流变性影响较小,有较好的分散能力,具有一定的应用和研究价值。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂

采用有机胺对腐植酸进行改性,用做油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了在油基钻井液中的性能。改性腐植酸降滤失剂最佳合成条件为:腐植酸与有机胺 H60B 摩尔比15:6,反应温度190℃,反应时间8～9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

一种用于正电胶钻井液的抗高温抗盐降滤失剂

介绍了一种与正电胶钻井液配伍的降滤失剂,分析了它的反应机理,并对该产品的性能进行了评价。结果表明,该产品对正电胶钻井液的流变性影响很小;抗盐性能好(抗15％盐),并具有一定的抗高温分散和抗热解能力。     

MMH钻井液在华北油田的应用

介绍了MMH钻井液在华北油田的研究与应用,该钻井液是由MMH胶液和DT—1组成,NPAN作为降粘剂,具有独特的流变性和抑制性,能明显提高机械钻速,满足钻井、地质、测井及固井等工艺要求。     

AMPS/AM/VAC共聚物钻井液降滤失剂合成

采用氧化－还原引发体系合成了２－丙烯酸胺基－２－甲基丙碳酸－丙烯酰胺－醋酸乙烯酯（ＡＭＰＳ／ＡＭ／ＶＡＣ）三元共聚物钻井液降滤失剂,室内研究表明：ＡＭＰＳ／ＡＭ／ＶＡＣ三元共聚钻井液降滤失荆,抗温、抗盐能力强,在淡水钻井液、饱和盐水钻井液和人工海水钻井液中均有较强的降滤失作用。评价了三元共聚物对钻井液性能的影响,选择了合适的配方,探讨了影响三元共聚物降滤失能力的因素和引发剂、ＡＭＰＳ的用量对三元共聚物降滤失性能的影响。     

MMH钻井液在塔里木DH1—4—7深井试验成功

在塔里木东河塘地区用MMH钻井液顺利钻完井深为5970m的DH1—4—7井。实验结果表明,该体系动切力、静切力、动塑比及剪切稀释指数很高,塑性粘度、极限剪切粘度、流性指数很低及结构破坏、形成快而强度不高的独特流变特性,且对粘土分散有强的抑制性和对常用处理剂有良好的配伍性。因此,全井悬浮携带钻屑均很好、井径规则,工程顺利,与邻井相比,纯钻时缩短9.1％,钻井周期缩短14.9％,节省钻头13只,取得了好的经济效益。     

水包油欠平衡钻井液在达2井的应用

经室内评价实验,确定了水包油钻井液体 系配方,即由3.5%膨润土浆 0.5%～1.0%降滤失剂PAMS601A 2%～3%高温稳定剂PAMS601B 0.5%～2.0%主乳化剂A-1 0.1%～0.2%辅助乳化剂B-1 60%柴油组成.介绍了该水包油钻 井液体系在达2井实施欠平衡钻井技术中的应用,包括水包油钻井液性能日常维护措施,初 期井段应用效果,遭遇二氧化碳气体污染、地层出水等问题时的处理措施.现场应用结果表 明,该水包油钻井液体系流变性良好,高温稳定性优,携砂能力强,抗污染能力强,起下钻畅通无阻,能够满足深井欠平衡钻井工艺的需要.     

正电胶—聚合物钻井液的室内研究与现场应用

本文介绍了正电胶-聚合物钻井液的配方组成、室内性能测试结果和现场应用实例。正电胶与聚合物复配使用时有很好的互补性，得到的钻井液抑制能力强，失水造壁性好，动塑比高，卡森极限粘度低，能显著提高泥页岩稳定性，清洁井眼，提高机械钻速，应用于定向井取得了成功。这是一种实用价值很高的钻井液。     

鄂西水井沱组页岩水平井水基钻井液的实验研究

鄂宜页1井在寒武系水井沱组获得了高产页岩气流,但缺乏与之配套的高性能水基钻井液体系。对采自湖北省秭归县的水井沱组页岩露头,开展了X射线衍射和扫描电镜分析;进行了造浆黏土、盐类、纳米材料、降滤失剂、正电胶和表面活性剂等的遴选,基于电性抑制和润湿性控制方法,研发了一套SWDF高性能水基钻井液体系;对钻井液的流变性、滤失性、润滑性、抗温能力、抑制性和抗污染性能进行了综合评价。结果发现:①水井沱组页岩以石英、长石、方解石等脆性矿物为主,含量在55%～67%;黏土矿物以伊利石为主,含量在13%～27%,无蒙脱石,属弱膨胀性地层;②页岩表面的孔隙、微裂隙发育,为钻井液的侵入提供了天然通道;③ SWDF钻井液体系黏度与切力适中,API滤失量仅为7.2 mL,摩阻系数为0.21,可抗120℃高温,对页岩水化有较好的抑制性,有良好的抗盐、抗钙、抗黏土（模拟钻屑）侵能力,能满足鄂西地区水井沱组页岩水平井钻进需求。