盐水钻井液高温老化后pH值与亚甲基蓝容量的变化

测定了含盐量不同的3％黏土钻井液在150℃滚动老化16小时后，pH值和亚甲基蓝容量Cm的变化，及加入0．3％表面活性剂单剂、0．4％二元复配剂的影响。随含盐量的增大，钻井液的pH值持续降低，含盐量由0％增至35％时。原始pH值和老化后pH值的降幅分别为1．86和2．33，老化引起的pH降幅由0．46增至0．93；含盐量由0％增至25％时，原始CMB值由1．38增至1．75，老化后Cm值由1．52增至1．75，35％含盐量时分别降至1．70和1．72，老化引起的CMB变幅，0％含盐量时最大，为＋0．14，含盐量1％～35％时在-0．03～＋0．03间波动。加入表面活性剂单剂一般情况下使老化前后钻井液的pH值略有降低，老化引起的pH值降幅增大；单剂使含盐量增大引起的C№值降幅和老化引起的Cm变幅均减小，减小程度以SP-80最显著，OP-10次之，ABS最小。加入筛选的复配剂（OP-10＋SP-80，ABS＋SP-80，ABS＋OP-10）特别是后2种，使钻井液原始Cm值普遍减小，含盐量增大引起的CMB值变幅减小，老化引起的Cm值变幅由负变正，35％含盐量钻井液老化后pH值降幅小，CMB值小。表1参1。     

磺化苯乙烯-水解马来酸酐共聚物降粘剂SSHMA的研制

报道了用作水基钻井液降粘剂的磺化苯乙烯-水解马来酸酐共聚物SSHMA的合成方法。以甲苯、二甲苯混合物为溶剂,苯乙烯、马来酸酐摩尔比1.0~1.2∶1.0,引发剂BPO用量0.7%~1.2%,溶液共聚温度95℃,时间3小时,得到苯乙烯-马来酸酐共聚物,其重均分子量在3000~5500范围,化学结构由红外光谱证实。在NaOH存在下,该共聚物与三氧化硫按摩尔比1.0∶1.0~1.2在50℃进行磺化、水解反应1小时,生成降粘剂SSHMA。该剂具有良好的耐温抗盐性:加入0.2%SSHMA使淡水钻井液的表观粘度由75 mPa.s降至30mPa.s以下,加入0.3%SSHMA使淡水钻井液在230℃老化16小时后的表观粘度由64mPa.s降至28mPa.s以下,加入0.4%SSHMA使15%盐水钻井液230℃老化16小时后的表观粘度由35mPa.s降至18mPa.s以下。图5参4。     

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。     

SMP-Ⅰ与SMP-Ⅱ的抗温抗盐性能对比

规范钻井液处理剂产品的使用范围,使处理剂达到更好的使用效果,是当前需要重视的问题。以SMP-Ⅰ和SMP-Ⅱ为例,从其组构特征、生产工艺及其在钻井液中降低滤失量和抗盐的作用机理等方面分析,讨论了磺甲基酚醛树脂SMP-Ⅰ和SMP-Ⅱ的应用范围,并比较了不同生产工艺的产品其抗盐抗温性能的差别。实验结果表明,在含盐量低于2%的钻井液中、井温不大于180℃的情况下,SMP-Ⅰ比SMP-Ⅱ的使用效果好;在井温为120℃与150℃时,SMP-Ⅰ可用于不同含盐量直至饱和的盐水钻井液,而SMP-Ⅱ只适用于含盐量高于25%的近饱和/饱和盐水钻井液;在井温为180℃下,SMP-Ⅰ可用于含盐量低于20%的盐水钻井液,而SMP-Ⅱ适用于含盐量高于20%的近饱和/饱和盐水钻井液。      

影响钻井液pH值的因素研究

研究了钻井液各种组分对体系pH值的影响,结果表明:在淡水体系中,氯化钠、石膏、铁矿粉使体系的初始pH值下降,而重晶石对体系pH值没有影响;有机盐使淡水体系和饱和盐水体系的初始pH值上升,在饱和盐水体系中表现一定的缓冲作用;表面活性剂使淡水体系和饱和盐水体系的初始pH值上升;HPAM、CMC、XC使淡水体系和饱和盐水体系的初始pH值上升;在淡水体系和饱和盐水体系中,SMP-Ⅱ有显著的缓冲作用,其原因是SMP-Ⅲ分子上的酚羟基与酚钠构成缓冲体系。     

盐水钻井液pH值影响因素和缓冲方法研究

在深井钻井中钻遇盐膏层、盐膏泥复合盐层、高压盐水层等地层时,极易发生井下复杂情况,盐水钻井液在钻遇此类地层时,pH值极易快速降低,难以调节。实验考察了盐类、表面活性剂、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值的调控作用。结果表明,强碱弱酸盐、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂及2者间复配体系、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值均具有一定的缓冲效果。探究了矿化度及聚合物类处理剂、磺化处理剂等盐水钻井液常用处理剂对体系pH值的影响规律。结果表明,膨润土基浆矿化度增大会导致pH值的快速下降;聚合物类处理剂对饱和盐水基浆pH值影响较大;磺化处理剂对体系pH值有一定的缓冲作用。提出一种表面活性剂体系“0.3% WJG+0.1% SDBS”的pH缓冲办法,其对海水钻井液、高密度饱和盐水钻井液、高密度有机盐体系老化前后pH值具有较好的缓冲作用。      

低pH值钻井液用除钙剂

CaCO3和CaSiO3的溶解度受pH值影响较大,在钻井液pH值较低时,传统的除钙剂Na2CO3和Na2SiO3的除钙效果较差.针对pH值较低的钻井液体系,优选了新型除钙剂.实验发现,CaC2O4的溶解度受pH值影响较小,且溶解度较低;Na2C2O4在低pH值淡水钻井液中表现出良好的除钙效果,而K2C2O4在低pH值淡水钻井液和盐水钻井液中均表现出良好的除钙效果.因此,在低pH值淡水体系中可选用Na2C2O4作除钙剂,在低pH值盐水体系中可选用K2C2O4作除钙剂.     

钻井液降滤失剂P(AMPS-IPAM-AM)的合成与评价

采用氧化-还原引发体系,以丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料,合成了P(AMPS-IPAM-AM)共聚物抗高温抗钙钻井液降滤失剂。探讨了单体配比和反应温度对产物性能的影响,借助红外光谱研究了聚合物的结构,初步评价了共聚物对钻井液性能的影响。结果表明,P(AMPS-IPAM-AM)的最佳合成条件为:n(IPAM)∶n(AM+IPAM)=0.7～0.8,n(IPAM+AM)∶n(AMPS)=0.8～1.0,聚合反应温度为35℃;合成的P(AMPS-IPAM-AM)的热稳定性好,在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基钻井液中均具有较好的降滤失作用,在220℃下老化后仍能较好地控制钻井液的滤失量;而且对比实验表明,P(AMPS-AM)聚合物在温度超过180℃后的降滤失效果明显降低,而P(AMPS-IPAM-AM)在老化温度达到200℃时仍然具有较强的降滤失作用,其在复合盐水钻井液中的抗温能力明显优于P(AMPS-AM)聚合物,因此该降滤失剂具有良好的抗温、抗盐和抗钙性能。     

高密度水基钻井液高温高压流变性研究

高密度水基钻井液属于较稠的胶体-悬浮体分散体系,固相含量大,固相颗粒分散程度高,自由水量少,在深井高温高压条件下流变性容易失控。以室内研制的抗高温高密度淡水基和盐水基钻井液为基础,采用Fann50SL高温高压流变仪对钻井液在不同温度下的流变性进行了测试。结果表明,温度是影响高密度水基钻井液流变性的主要因素。随着温度升高,淡水基钻井液的表观黏度和塑性黏度都出现降低趋势;而盐水基钻井液的塑性黏度在150℃达到最低值,然后升高,表观黏度呈降低趋势。利用测试数据,运用宾汉、幂律、卡森和赫 巴4种流变模式进行线性拟合发现,无论是淡水基还是盐水基钻井液,赫-巴模式最佳,幂律模式最差。建立了预测淡水基钻井液表观黏度与温度、压力关系的数学模型,实测数据验证表明,该模型可以应用于生产实际。     

基于老化油研制钻井液用润滑剂

油田地面生产的副产品老化油具有复杂的界面特性,脱水处理困难。利用老化油的乳化稳定性能,将老化 油用于制备钻井液用润滑剂,可避免脱出老化油中的泥、砂、水。优选了该润滑剂的组分及加量,评价了润滑剂 的性能。结果表明,基于老化油研制钻井液用润滑剂的乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚（OP-4）、润湿剂为十二烷基 苯磺酸钠（ABS）、稳定剂为羧甲基纤维素钠（Na-CMC）。最佳配方为：100 mL钻井液+3 mL老化油+1.5 g OP-4+ 0.15 g ABS+0.015 g Na-CMC。在膨润土基浆中加入润滑剂,体系的密度、表观黏度和泥饼黏附系数均符合企业 标准的要求。以老化油作为基础油研制钻井液用润滑剂是一种可行的老化油资源化处理方案。     

国外高性能水基钻井液介绍

近年来高性能水基钻井液（又称胺基钻井液）在国外应用较广,它被认为是替代油基钻井液且又能安全钻进的一类高性能水基钻井液,并于2006年被列为一种新的钻井液体系分类。高性能水基钻井液的实质是应用了一种新的阳离子胺基聚合物———醚乙二醇聚胺类,该胺盐有更高的抑制能力和防泥包能力,符合环保要求,并具有成膜作用,高性能水基钻井液的应用效果与油基钻井液相当。介绍了新胺盐的抑制效果、防泥包数据、利用崩散性试验仪和硬度测试仪2种新仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数据,以及国外一家钻井液公司使用该体系的实例和在现场测定聚合物浓度的方法。     

海洋钻井水基钻井液在页岩地层的使用

钻井液已经是一门比较成熟有完整体系的技术,如今研究的重点是寻找适合钻井复杂新情况的钻井液体系及使用方法。随着海洋油气勘探开发的大力推进,水基钻井液在页岩地层的使用将成为一项影响海洋钻进效率的关键技术。根据页岩与水基钻井液的自身特点,分析了水基钻井液在页岩地层使用的技术难点和产生问题的原因,结合现场实际提出了可行的解决方法,为现阶段海洋钻井水基钻井液在页岩地层的使用提供技术帮助,并为将来的深入研究明确方向。     

国外新型钻井液的研究与应用

综述了国外以环保型水基钻井液、防塌钻井液、无黏土相水基钻井液、抗高温水基钻井液、微泡钻井液为代表的水基钻井液,以全油基钻井液、趋于零滤失量的钻井液、低毒油基钻井液、低固相油基钻井液、抗高温油基钻井液和可逆乳化钻井液为代表的油基钻井液,以及抗高温、恒流变特征的合成基钻井液体系的研究与应用情况。参50     

新型钻井液用多元醇醚润滑剂的研究

介绍了一种新型多元醇醚的性质及其作为润滑剂在各种泥浆特别是海水泥浆中的应用性能。该醇醚是经化学处理的天然物质的烷氧基化产物。室内性能评价表明 :加量 2 .0 %的该醇醚对淡水、盐水、海水泥浆流变性的影响很小 ,使 3种泥浆 2 5℃润滑系数分别降低 97% ,～ 71% ,～ 71% ;在一种实验海水泥浆中加量为 0 .5 %～ 3.0 %时 ,在 80～ 12 0℃热滚动前后润滑系数降低 5 3.6 %～ 96 .8% ,基本上不起泡 ,加量 2 .0 %时在 14 0℃热滚动后润滑系数降低率仍达 6 8.6 % ;加量 2 .0 %时的润滑系数降低率在 30～ 5 0℃时为 5 2 .9%～ 88.2 % ,在 10℃时 >30 % ;pH值为 7.0～ 11.0时在 12 0℃热滚动前后润滑系数降低率为 74 .3%～ 83.3% ,最大起泡率为 2 .3%。该醇醚无生物毒性。推荐使用温度≤ 12 0℃ ,pH值 <11。表 9参 7。     

欠平衡钻井液多相分离技术初探

钻井液的性能对钻井速度、井壁质量、固井质量及钻井泵等水力机械的使用寿命都有很大的影响.欠平衡钻井对钻井液有着比普通钻井更高的要求,钻井液多相分离技术乃关键技术之一.介绍了多相分离的主要方法及其进展情况,并指出当前旋流分离技术是钻井液多相分离的最理想方式,同时也探讨了钻井液分离技术未来的研究方向.     

水基钻井液配方组合的回顾与展望

综合分析了我国水基钻井液技术的发展，包括：①聚磺钻井液的形成过程及包括约10种处理剂的配方组合模式；②硬脆性泥页岩地层井壁稳定厦钻井液体系（抑制剂＋封堵剂）；③从半透膜机理发展出的4种新体系（聚多醇类，甲酸盐类，甲基葡糖苷。硅酸盐粪）。介绍了国外水基钻井液最新技术：④无侵害钻井波及其处理剂，滤失量的砂床法测定蛄果及应用；⑤胺基钻井液及其处理剂，钻屑整体硬度测试和耐崩散性测试；⑥设计者钻井液。认为在押制机理上成膜和封堵是今后发展方向，在配方组合上应由聚合物＋磺化物体系转向聚合物＋封堵剂体系。图7表2参27。     

钻井液体系分类方法研究进展

综述了国内外钻井液体系分类方法,介绍了分散介质分类方法、API和IADC钻井液分类方法,提出了按钻井液密度大小分类的新方法。按密度分类主要可分为5大类,包括密度小于1.0g/cm3的低密度钻井液、密度介于1.0~1.2g/cm3之间的普通钻井液、密度介于1.2~1.6g/cm3之间的普通加重钻井液、密度介于1.6~2.3g/cm3之间的高密度钻井液、密度大于2.3g/cm3的超高密度钻井液。根据密度对钻井液体系进行分类,有利于钻井液体系的选择与使用。     

用废弃钻井液制备废水处理吸附剂

提出了高温焙烧处理废弃钻井液,制备废水处理吸附剂的方法.分别用直接焙烧法对取自井场的2种钻井液进行了处理,制备出了2种废水处理吸附剂B<,1>、B<,2>,确定其最佳焙烧温度为600℃.用B<,1>、B2处理3种染料溶液,脱色率可达69.6%～86.7%,对5种工业染料溶液的吸附容量略低于活性碳或与活性碳相当;吸附剂B<,1>、B<,2>浸出液的Cr<'6+>、Cl<'->、COD<,Cr>、pH均不超标,作为废水处理剂使用不会产生二次污染.该吸附剂的制备方法简单,成本低,并能消除废弃钻井液所产生的污染,因此具有一定的应用前景,为废弃钻井液的处理和利用提供了一条新的参考思路.     

聚合醇在钻井液中的应用

综述了聚合醇作为水基钻井液处理剂的开发背景，国外现有聚合醇主要剂种的化学结构及推荐用途(列表)，聚合醇的主要物化性质溶解性和浊点，聚合醇的抑制机理(渗透说，浊点说，吸附说)及国外3种应用效果良好的聚合醇钻井液体系(聚合醇／氯化钾／聚合物、聚合醇／沥青、聚合醇／羟基铝体系。表1参12。     

库1井钻井液工艺技术

由于山前构造地质的特殊性，库1井在钻井过程中遇到了很多复杂情况，对钻井液性能及工艺技术的要求很高。详细介绍了该井大井眼巨厚砾石层、深井段巨厚盐膏层、第三系大段泥岩井段、高压盐水层及超深井高温条件下的钻井液工艺技术并对四开钻井液密度的确定、钻井液处理剂的优选和五开井段钻井液粘切的要求进行了探讨。