页岩抑制剂的抑制机理及研究进展

从胺类页岩抑制剂、离子液体页岩抑制剂、纳米复合材料以及其他新型页岩抑制剂（生物大分子类、多糖类、聚合醇类等）概述了页岩抑制剂的研究进展,分析了各种抑制剂的作用机理,总结了目前抑制效果评价方法。在此基础上展望了页岩抑制剂未来的发展趋势。      

新型超高温页岩抑制剂特性实验研究

为满足超高温深井钻井工程的需要,提升抗高温水基钻井液的抑制页岩水化能力,研选了一种新型超高温页岩抑制剂HT-HIB该抑制剂分子结构与聚醚二胺类似,端部含有2个胺基,但分子链为刚性的环烷基。通过抑制膨润土造浆实验、页岩滚动分散实验、页岩膨胀实验、压力传递测试、X射线衍射分析黏土层间距、Zeta电位测试和热重分析等,综合评价了该页岩抑制剂的抑制性能,并揭示其作用机理。结果表明,HT-HIB能抑制泥页岩水化膨胀和分散,并可在一定程度上阻止压力传递,作用优于目前高性能水基钻井液中使用的聚胺抑制剂;同时HT-HIB可在220℃下保持性能稳定。HT-HIB通过端部的胺基单层吸附插入黏土层中,破坏黏土表面水化层结构并排出层间水分子;黏土表面吸附HT-HIB后亲水性显著降低,从而阻止了水分子的吸附;此外,HT-HIB的溶解度随pH值变化,可使HT-HIB从溶液中析出并堵塞页岩微孔隙,也有利于阻止液相侵入。总之,HT-HIB借助化学抑制、润湿反转以及物理封堵协同作用,因而表现出突出的抑制性能,为开发新一代抗高温高性能水基钻井液打下了基础。      

胺类页岩抑制剂特点及研究进展

综述了胺类页岩抑制剂的发展历程,概括了不同胺类页岩抑制剂的特点,分析了其作用机理,介绍了新型高性能水基钻井液抑制性的评价方法和应用现状。对比分析表明,新型伯二胺能够有效抑制黏土水化膨胀,且具有低毒、低氨气味、热稳定性高以及与其他处理剂配伍性好的特点,是目前最具发展潜力的胺类页岩抑制剂;进一步提高抑制性和降低毒性,实现“绿色”钻井液体系将是胺类抑制剂及其钻井液体系的发展方向。      

钻井液用页岩抑制剂研究进展

钻井液处理剂中的页岩抑制剂是通过化学方法合成得到的,将其添加到钻井液体系后,从反排上来的岩石样本能够直接反馈页岩抑制剂与黏土矿物的作用行为,如何理解它的行为和它在钻井液体系中的作用原理对我们是一种挑战,因为不同形式的页岩抑制剂在体系中会发生复杂的化学和物理反应。本文综述的内容能够帮助理解页岩抑制剂的行为,该类处理剂能够有效地提高黏土抑制效果。     

羟胺页岩抑制剂的合成及其性能研究

以二乙烯三胺和环氧氯丙烷为原料,将环氧氯丙烷在酸性下的水解产物与二乙烯三胺反应合成羟胺页岩抑制剂。采用单因素法确定了适宜的合成条件,即:二乙烯三胺与环氧氯丙烷水解产物物质的量比为1∶2,反应温度为75℃,反应时间为4 h。当页岩抑制剂的加量为1%时,具有较好的抑制性能。并且该页岩抑制剂对钻井液体系的流变性影响较小,与钻井液体系具有良好的配伍性,是一种性能优良的页岩抑制剂。     

新型聚胺水基钻井液研究及应用

研制出一种聚胺抑制剂XJA-1,以XJA-1、优选出的包被抑制剂SDE(相对低分子量阳离子聚丙烯酰胺)和封堵防塌剂(铝基聚合物HA-1)为主剂构建了聚胺水基钻井液.室内实验对3种主剂和钻井液的性能进行了评价,结果表明,XJA-1抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力与国外同类产品Ultrahib接近,且在高温下的作用效果良好;SDE和HA-1能从不同方面抑制泥页岩的水化分散,综合增强钻井液的井壁稳定效果;该钻井液的抑制性和润滑性与油基钻井液接近,并具有较好的流变和滤失性能 该钻井液在TH10410CH2井成功进行了应用,有效解决了泥页岩水化导致的井壁失稳问题,提高了钻井效率,为复杂泥页岩钻井提供了新的技术对策.     

泡沫钻井液井壁稳定性评价研究

泡沫流体的结构特点虽能缓解泥页岩地层自吸水的能力,但不能阻止泥页岩地层水化的趋势,随着钻井时间的增加,泥页岩水化加剧,进而引发井壁失稳问题。因此,采用合适的评价方法寻求性能优越的抑制剂配方,成为人们普遍关注的重点。通过对泡沫流体引发井壁失稳过程进行分析可知,在对泡沫钻井液进行性能评价时应从两方面入手,即泥页岩自吸水能力以及泥页岩抑制能力。泥页岩自吸水是引发泥页岩水化的先决条件,通过泥页岩自吸水测试,可以筛选出具有一定封堵或减缓泥页岩吸水速度的泡沫钻井液配方。对于泥页岩抑制能力测试可以将膨润土抑制性测试、滚动回收实验以及硬度测试相结合,这样便于优选出抑制能力强且具有持久抑制作用的泡沫钻井液配方。     

新型有机胺抑制剂的研制及应用

目前的有机胺存在加入后使钻井液滤失量、流变参数增加以及页岩膨胀率较高的问题,通过分析设计有机胺的分子结构,研究开发了一种新型有机胺抑制剂。这种有机胺的化学结构是兼具有短烷基和长烷基的多烷基叔胺,兼顾了抑制钻屑分散和粘土的分散造壁性,能够高效抑制泥页岩钻屑的分散,页岩膨胀率明显降低,现场应用也表明其对钻井液滤失量及流变性能已基本无影响。     

环保型高效页岩抑制剂聚赖氨酸的制备与评价

为了解决泥页岩地层钻井过程中井壁失稳的难题,研制出一种兼具强抑制性和优良环保性的水基钻井液页岩抑制剂-- 聚赖氨酸,并对其性能进行了评价。评价过程及结果如下：①借助红外光谱、核磁共振、电感耦合等离子质谱、热重分析等方法对 其进行了化学表征;②通过线性膨胀实验、泥页岩热滚回收实验和膨润土造浆实验等手段,系统地评价了该抑制剂对泥页岩的抑制 性能;③抗温性能和pH 值适应性评价结果表明,温度在180 ℃以内、pH 值在7 ～ 10 范围内该抑制剂均能发挥良好的抑制作用; ④生物降解试验结果表明,该抑制剂易于降解,环保性能优异。结论认为,聚赖氨酸具有优异抑制性能的原因在于其能够有效地中 和泥页岩中膨润土表面负电荷,将表面Zeta 电位降低至接近零点,而又不会造成电性反转,从而最大限度地压缩扩散双电层,使泥 页岩不易分散;并且其抑制作用优于KCl、小阳离子、Ultrahib 等目前常用的几种抑制剂。     

两性小分子聚铵泥页岩抑制剂MPE-1的合成与抑制性能

从泥页岩抑制剂分子特性和抑制要求出发,以间苯二铵双磺酸、乙醇、环氧丙烷和环氧氯丙烷为反应物进行聚合,合成了两性小分子聚铵泥页岩抑制剂MPE-1。采用FTIR分析了MPE-1的分子结构、凝胶色谱仪测定了MPE-1的相对分子质量(约为1 805),并研究了MPE-1的抑制性能。实验结果表明,加入2.0%(w)的MPE-1可以使滚动回收率达90.24%,二次回收率也大于90%,MPE-1具有良好的防止泥页岩水化的能力,抑制性能优于NW-1,KCl,NaCOOH,KCOOH等抑制剂。粒度分析实验结果表明,在基浆中加入MPE-1后,粒径分布曲线大幅右移,比表面积持续下降,当MPE-1加量为1.2%(w)时,颗粒比表面积比加入前下降近90%,证明MPE-1对膨润土颗粒的分散造浆有优异的抑制性能。