阳离子化多元醇防塌剂的研制

室内研究和现场应用表明,聚乙烯醇类防塌剂表现出较明显的增粘负效应,可引起钻井液粘度的急剧增加,严重影响其推广应用.通过金属盐催化降解和阳离子化反应,研制出了抑制性好且增粘负效应低的阳离子化改性多元醇防塌剂.考察了阳离子化试剂、反应温度、反应时间对取代度、反应效率和产品主要性能的影响,得出了阳离子化多元醇防塌剂最佳制备条件,即：PVA与阳离子化试剂物质的量比为1：1,反应温度为50℃,反应时间为4 h,阳离子度可达0.435.     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。     

聚醚多元醇钻井液研制及应用

以新研制的多功能聚醚多元醇SYP-1为主剂,对聚合物包被剂、防塌剂和降滤失剂进行了优选实验.在此基础上,研制了一种新型的聚醚多元醇钻井液.对聚醚多元醇钻井液的抑制性、流变性、滤失造壁性、润滑性以及对油气层的保护性能进行了室内评价实验,并分析了该钻井液的作用机理.在LN3-6H井和HD4-23H井进行的聚醚多元醇钻井液现场试验表明,在钻进过程中井壁稳定,井径规则,起、下钻畅通,井下安全,测井、下套管及固井作业顺利.室内实验和现场应用表明,聚醚多元醇钻井液具有优良的防塌性和润滑性,能有效地抑制岩屑分散,起到稳定井壁和保护油气层的作用,满足复杂地质条件下钻井的需要.     

油基钻井液组分对体系沉降性能的影响

研究了油基钻井液组分对其沉降稳定性能的影响。结果表明,基液类型、油水体积比、内相盐种类、加重材料粒径大小和种类会对油基钻井液的沉降稳定性能产生影响。静态沉降条件下基液黏度越大,体系油水体积比越小,体系沉降稳定性能越好。以NH4Ca(NO3)3为内相的油基钻井液体系沉降稳定性能优于甲酸盐、氯化钙和氯化钠内相钻井液体系。加重材料颗粒的粒径越小,沉降稳定性能越好,动态剪切和静态沉降条件下Mn3O4为加重材料的油基钻井液沉降稳定性能都优于其他加重材料体系。     

PIBSI对油基钻井液性能影响研究

常温条件下分别采用5号和3号两种白油配制基浆和油基钻井液体系,并在基浆和钻井液体系中加入不同质量分数的聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI),考察不同温度下PIBSI的质量分数对基浆和钻井液体系流变、沉降和滤失性能的影响。结果表明,对于基浆而言,低温条件下(4℃)PIBSI能够提高基浆的沉降稳定性能,基浆的黏度随PIBSI质量分数的增加先降低后增加。对于油基钻井液体系而言,在适当质量分数下(5号白油体系PIBSI质量分数为2%,3号白油体系PIBSI质量分数为0.2%),PIBSI能够有效降低体系低温条件下(4℃)的黏度,而对室温(25℃)和高温(65℃)条件下体系的黏度、动切力等参数影响程度较小。PIBSI质量分数越高,两种油基钻井液体系的高温高压降滤失量越低。     

新型内相油基钻井液性能实验研究

室内研制形成了以NH4Ca(NO3)3水溶液为内相的新型油基钻井液体系,并与具有相同活度的以CaCl2、NaCl、KCl水溶液为内相的油基钻井液进行了性能对比。对比研究结果表明,用NH4Ca(NO3)3溶液配制的油基钻井液流变性能好,相同剪切速率条件下,体系黏度最小,老化前后流变参数变化的幅度最小;在动态剪切和静态老化条件下,相对于其他体系,其密度的变化值最小,体系的沉降稳定性能最优,高温高压滤失量最低。分析其机理为:体系活度相同时,NH4Ca(NO3)3水相的密度最大,减少了所需的固相量,因此钻井液黏度最低;电解质浓度最高,电解质压缩液滴表面的表面活性剂,使表面活性剂排列变得紧凑,界面张力降低,乳液的粒径变小,使乳状液稳定性增强。     

泥页岩水化应力实验方法与实验装置

分析了泥页岩水化应力产生机理及其影响因素，建立了泥页岩水化应力测试方法，并通过对原有实验仪器的改进，建立了泥页岩水化应力定量测定模拟实验装置，实现了泥页岩水化应力的定量测定。实验结果表明，提出的实验方法得当，使用的实验仪器平行性好，完全可以满足泥页岩水化应力的定量测定，为泥页岩水化应力定量测定和深入研究泥页岩井壁稳定机理提供了一种室内实验研究手段和方法。实验结果证明了水化应力的存在，其最大值出现在泥页岩与水作用一定时间后，为井壁周期性坍塌提供了解释依据。     

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硅酸盐泥浆在二次大战期间的美国得到了大量应用，近年来国内外也有关于采用硅酸盐高效地稳定地层粘土的报道。应用流变性、颗粒分布、电动电位等温吸附量及化学反应等实验，探讨了硅酸盐稳定粘土的作用机理，所得结论为：在通常的应用条件下，主要机理是分布尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、沉降、扩散等途径结合到粘土表面，堵塞粘土层片之间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定了粘土；在某些极端的应用条件下，硅酸盐能与粘土进行化学反应产生无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结成坚固的块体     

井壁强化作用影响因素的数值模拟

近年来,井壁强化等先期封堵技术逐渐得到了应用和发展,但其相关影响因素及作用机理还未得到深入揭示。通过建立多孔弹性介质的有限元模型,考虑地应力各向异性、架桥位置、漏失速率及裂缝后端压力等因素的影响,对井壁强化机理及相关影响因素进行了分析。模拟结果表明,刚性封堵材料通过减缓裂缝后端由于压力下降所产生的形变,并将该形变向井壁周围传递,使架桥后裂缝附近的井壁周向应力增加,从而导致裂缝趋于闭合;地应力各向异性越小,裂缝闭合趋势越明显;漏失速率越大,越有利于封堵颗粒的快速架桥,井壁强化效果越好;封堵材料架桥时,架桥位置距离裂缝端口越近,架桥位置后端压力越接近地层孔隙压力,越有利于裂缝的闭合及抑制裂缝尖端的扩展。      

聚合物P(NaAMPS-VCL-DVB)分子结构对其温敏缔合行为的影响

采用可见分光光度计、变温核磁共振氢谱、流变仪等,从浊点和黏度变化方面研究了2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸钠(NaAMPS)/N-乙烯基己内酰胺(VCL)/二乙烯苯(DVB)聚合物PAVD在水溶液中的温敏缔合作用,揭示了PAVD分子结构对其温敏缔合作用的影响规律。可见分光光度计和变温核磁共振氢谱对PAVD水溶液相变过程的跟踪研究表明,聚合物分子中VCL含量越高,浊点越低,且变温核磁共振氢谱测试表明,PAVD分子VCL侧链上亚甲基链段会随着温度的升高而变为疏水性,进而产生疏水缔合作用;流变测试表明,只有当聚合物分子中VCL含量处于一定范围内时,其溶液会出现明显的温敏增稠现象,且VCL含量越高,临界增稠温度越低,温敏增稠现象越显著。最后基于临界增稠温度和浊点的对比分析,对聚合物水溶液的温敏缔合过程进行探讨。