抗高温油基钻井液主乳化剂的合成与评价

以妥尔油脂肪酸和马来酸酐为主要原料合成了一种油基钻井液抗高温主乳化剂HT-MUL,并确定了妥尔油脂肪酸单体的最佳酸值及马来酸酐单体的最优加量。对HT-MUL进行了单剂评价,结果表明HT-MUL的乳化能力良好,配制的油水比为60:40的油包水乳液的破乳电压最高可达490 V,90:10的乳液破乳电压最高可达1000 V。从抗温性、滤失性、乳化率方面对HT-MUL和国内外同类产品进行了对比,结果表明HT-MUL配制的乳液破乳电压更大、滤失量更小、乳化率更高,整体性能优于国内外同类产品。应用主乳化剂HT-MUL配制了高密度的油基钻井液,其性能评价表明体系的基本性能良好,在220℃高温热滚后、破乳电压高达800 V,滤失量低于5 mL。HT-MUL配制的油基钻井液具有良好的抗高温性和乳化稳定性。      

油基钻井液用高性能乳化剂的研制与评价

与传统的单链表面活性剂相比,低聚型表面活性剂作乳化剂具有更多优点。通过一种简单的方法,用有机酸、二乙烯三胺以及二氯亚砜等合成了一种三聚型酰胺类非离子表面活性剂。该乳化剂具有3个头基——酰胺基和3条烷基链,使其具备很强的分子内和分子间作用力,其分子在油水界面聚集吸附时,同时存在烷基链之间的分子内相互作用和依靠氢键而形成的分子间相互作用,极大地提高了其构建和稳定油包水乳状液的能力。研究表明:油水比为85∶15时,加入2.0%AM-1,并以0.4%十二烷基苯磺酸钠作辅乳化剂配制的乳状液在50~220℃的温度范围内具有破乳电压值高(1 000 V)、乳化率高(91.0%)、析液量低(0.7 m L)的特点,而且乳状液液滴尺寸分布均匀,没有发生明显的聚集。以这种高性能乳化剂、改性腐植酸类降滤失剂SLJ-1和自制有机土为主处理剂,形成了一种抗高温油基钻井液体系,其密度在1.2~2.0 g/cm3之间可调,抗温达220℃,流变性能好,能抗40%水或15%劣质土的污染。     

油基钻井液用固体乳化剂的研制与评价

为解决油基钻井液常用液态乳化剂黏度高、流动性差,而常见固体乳化剂乳化效果差、制备步骤复杂的问题,通过简单的酰胺化反应制备了乳化能力强的油基钻井液用固体乳化剂EmuL-S。利用红外光谱分析了其结构,通过电稳定性、乳化率、析液量以及光学显微镜等手段考察了其乳化性能,并评价了以该乳化剂为基础配制的油基钻井液的性能。结果表明:固体乳化剂EmuL-S中含有设计要求的基团;当油水比为80∶20、固体乳化剂EmuL-S加量为3.3%时,形成的油包水乳状液的破乳电压大于1 000 V,乳化率大于90%,析液量小于0.7 mL,而且能抗180℃的高温;以固体乳化剂EmuL-S为基础配制的油基钻井液,密度最高可达到2.0 kg/L,抗温能力达到180℃,沉降稳定性高、流变性能优异,动塑比在0.21以上,破乳电压大于800 V,能抗15%水、15%劣质土、9%岩屑以及9% CaCl2的污染。研究表明,固体乳化剂EmuL-S具有优异的乳化能力和抗高温能力,并且具有制备简单、易于工业化生产的特点,可以解决现有乳化剂存在的问题。      

油包水钻井液用乳化剂的研制

为提高油包水钻井液的稳定性,采用有机酸、烷醇酰胺和聚醚羧酸盐3种表面活性剂制备了一种新型抗高温乳化剂YJR-1。采用破乳电压法和近红外扫描法评价了YJR-1的乳化性能,并考察了YJR-1的抗高温老化性能和油水比对其乳化效果的影响,分析了YJR-1的作用机理。实验结果表明,YJR-1的乳化性能良好,能抗200℃高温陈化;随油水比的减小,其乳化性能未明显降低,所配制的油水体积比为6∶4的钻井液在150℃下老化16 h后,破乳电压仍达302 V。YJR-1主要通过大幅度降低油水界面张力,并在油水界面形成高强度的界面膜来维持钻井液体系的稳定性。     

低毒高性能油基钻井液研制与评价

针对常规油基钻井液毒性高、污染能力强、常规乳化剂乳化性能差等问题,采用大庆油田长垣重烃,经分离、洗涤、加氢、脱硫、脱芳精制处理后,研制出一种低毒高性能基油,合成了两种相互配伍、乳化性能好的乳化剂,确定了一种低毒高性能油基钻井液配方,并对钻井液进行了性能评价.研制的低毒高性能油基钻井液在高温高压下的滤失量≤10 mL,破...     

抗高温油包水型乳化剂的研制与应用

提高乳化剂的抗温能力是目前抗高温油基钻井液发展面临的技术难题之一.通过对表面活性剂的优选和复配,研制出了一种适用于白油的抗高温油包水型乳化剂,其中的主乳化剂由多元醇酯类与长链烷基脂肪酸类等3种表面活性剂组成,辅乳化剂由2种脂肪酸盐类表面活性剂组成,主、辅乳化剂的复配比例为4∶1.通过电稳定性评价法、乳化率评价法、离心评价法、高温老化实验以及显微镜技术,系统考察了该乳化剂的性能及其乳状液的稳定性.研究结果表明:由该乳化剂配制的乳状液,在60/40～90/10的油水比范围内、在120～220℃的温度范围内,破乳电压值高(＞850V),乳化率高(＞87.0％),析液量低(＜1.0 mL),而且乳状液液滴尺寸分布均匀.以该乳化剂为基础配制的抗高温白油基钻井液,在150～220℃范围内具有流变性良好、破乳电压值高、滤失量低、高温老化前后性能稳定的特点.     

抗温抗污染油基钻井液乳化剂的研制及在阳101区块的应用

针对页岩气地层埋深不断增加和其它工作液因施工不当侵入油基钻井液体系中导致其性能下降,且目前市场上的乳化剂不能很好的解决此问题,开展抗温抗污染乳化剂的研究。以天然松香酸、多烯多胺、马来酸酐为主要原料,通过酰胺化、Diels-Alder两步法反应合成一种抗高温抗污染乳化剂NY-4。对NY-4进行结构表征、性能评价及机理分析。红外图谱分析表明松香酸、多烯多胺及马来酸酐均参与了反应,使乳化剂具有抗高温抗污染结构基团。乳化剂加量为3%～5%时可配制出油水比为60:40至90:10、密度为1.50～2.71 g/cm3的油基钻井液,该剂配出的油基钻井液抗温可达230℃;密度为2.3 g/cm³时,在230℃下静置5 d,沉降因子SF小于0.51;抗岩屑污染为10%,抗现场水基钻井液、水泥浆前置液和水泥浆侵污为8%。通过在阳101H2-8井的应用,该乳化剂能够在185℃温度下保持钻井液性能的稳定,协助钻井工程刷新了当时中国石油页岩气井深、储层埋深4 000 m以深水平位移最长两项记录。     

一种高效油基钻井液乳化剂的加量极限

介绍了一种具有超低乳化剂加量的新型油基钻井液,并对该油基钻井液的乳化剂加量极限进行了研究。结果显示,采用特种油包水乳化剂NR配制的油基钻井液,具有极低的加量和优异的乳液稳定效果。1.2%的乳化剂加量,在120℃×16h热滚老化后,钻井液体系的破乳电压可以达到520V,高温高压滤失量为4.7ml;在150℃热滚老化后,仍具有498V的破乳电压,体现了该油基钻井液乳化剂在体系中具有极低的乳化剂加量极限。该体系同时具有良好的抗海水、钻屑侵污能力。     

油基钻井液用CET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液(CET体系),与大庆现用油基钻井液(大庆体系)进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少(因而生产成本较低),滤失量较低,破乳电压较高(即乳化稳定性较好)。油水比7:3的CET体系和加入2%有机胺稳定剂的油水比6:4的CET体系,破乳电压均在300 V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8:2的CET体系抗黏土(1%~4%)、地层水(1%~4%)污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

油基钻井液用OET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液（CET体系）,与大庆现用油基钻井液（大庆体系）进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少（因而生产成本较低）,滤失量较低,破乳电压较高（即乳化稳定性较好）。油水比7：3的CET体系和加入2％有机胺稳定剂的油水比6：4的CET体系,破乳电压均在300V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8：2的CET体系抗黏土（1％～4％）、地层水（1％～4％）污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD的研制与应用

针对层理和微裂缝发育的高温高压复杂井，从提高多尺度封堵效果和高温稳定性出发，研制了一种由独特的化学改性剂和磺化沥青、油溶性碳酸钙、纳米二氧化硅以及苯乙烯丙烯酸酯共聚物等组成的抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD。该封堵剂粒径分布在1～189.02 μm之间，热稳定性好，分解温度高达378℃，软化点为260℃，且能在油相中稳定分散。与传统的油基封堵剂相比，该封堵剂在压差的作用下挤入微裂缝，同时参与了“内滤饼”和“外滤饼”的形成，在高温下能对不同孔隙度的裂缝进行封堵，有效降低渗透滤失量和滤失速率。在南海海域WZ6-9、WZ12-1等区块井的应用表明，添加PF-MOSHIELD的钻井液体系流变稳定，电稳定性提高，减少页岩中孔隙压力传递效应，能够满足层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层井壁稳定要求。      

页岩气油基钻井液体系性能评估及对策

油基钻井液已成为开发页岩气水平井的关键技术之一,具有稳定井壁和保持井眼清洁的功能。通过评价中石油川渝地区油基钻井液体系的流变性、封堵性、固相含量和稳定性等性能,并结合这些井的井下复杂情况原因分析,得出封堵性是保持井壁稳定的关键,提高钻井液φ₆值和排量可以改善井眼清洁,有害低密度固相含量的增加是导致钻井液性能恶化的主要原因。针对井壁失稳、井眼清洁和性能维护等问题,建立了纳-微米封堵评价方法,确定了有害低密度固相含量计算方法,并形成了页岩气油基钻井液技术规范,有望为页岩气水平井的开发提供技术支持。      

新型抗高温油基钻井液降滤失剂的研制与性能

通过二乙烯三胺对腐植酸进行酰亚胺化交联反应,再利用十八烷基三甲基氯化铵对其进行亲油改性,制备了抗温达220℃的油基降滤失剂DR-FLCA。借助红外光谱、扫描电镜和热重分析,表征了降滤失剂DR-FLCA的分子结构、微观形貌和热稳定性,并通过实验评价了降滤失剂DR-FLCA对抗高温高密度油基钻井液流变性、电稳定性和高温高压滤失性能的影响。结果表明:降滤失剂DR-FLCA分子结构上有具有乳化功能的酰亚胺基、酚羟基和醇羟基等基团以及亲油长链铵,该降滤失剂微观结构为质地疏松的纤薄层片状聚集体颗粒,热分解温度为248℃。加有降滤失剂DR-FLCA的密度为2.4 g/cm3的油基钻井液在220℃老化16 h后高温高压滤失量仅为8.6 mL,破乳电压高达1154 V,塑性黏度为69 mPa·s,动切力为7 Pa,证明该降滤失剂在抗高温高密度油基钻井液中具有良好的降滤失性能、辅助乳化性能和降黏作用,高温高压降滤失性能(200℃)略优于贝克休斯和哈里伯顿降滤失剂产品(高温高压滤失量分别为5.4、8.2、6.5 mL),泥饼更薄、更坚韧,且对比体系老化后电稳定性均有不同程度的降低。      

新型油基降滤失剂FCL的研制及评价

采用α-烯烃与苯乙烯乳液聚合的方法,利用乙酸酐与浓硫酸进行适度磺化,得到一种亲白油的高分子量聚合物,这种高聚物经过进一步氢化反应,制得一种油基钻井液降滤失剂FCL,其在白油中以胶体形式出现,不会破坏钻井液性能,同时这种胶体尺寸能封堵泥饼中的孔隙,从而达到降滤失的效果。性能评价结果表明,其最佳加量为1.5%,在180℃、3.5 MPa的高温高压滤失量为8.4 m L,优于国外同类产品phlips D21;在密度低于1.5 g/cm3时,油基降滤失剂FCL对油基钻井液的流变性影响较小,在高密度油基钻井液中,表现出更高的降切性能,可使密度为2.0 g/cm3的油基钻井液动切力维持在15 Pa以下。     

高温低密度油基钻井液体系室内研究

在高温深井中,为了保护低压油气层,合成一种新型有机土MZ,用以配制高温低密度油基钻井液体系。室内研究结果表明:有机土MZ的胶体率优于有机土A828、B500A和B38,MZ在柴油中胶体率可高达97.4%,高温热滚前后主要性能变化小,表明高温并没有破坏其聚结胶联的空间网状结构,具有较好的胶体稳定性和抗温性;MZ晶层间距为2.05 nm,季铵盐离子取代金属离子进入膨润土层间,使其晶层间距增大;MZ配制的高温低密度油基钻井液体系,热滚前后黏度变化不大,热滚后具有较高的切力,高温高压滤失量小于3 mL;MZ配制的钻井液能抗温220℃,抗50%盐水或15%泥岩钻屑的侵入污染,满足深井复杂地层钻井液技术需求。      

超高密度油基钻井液加重剂评价及现场应用

准噶尔盆地南缘区块古近系、白垩系、侏罗系等地层,压力系数高达2.40～2.65 g/cm3,为了保障异常高压地层的安全钻进,急需研发性能优异的超高密度油基钻井液。使用环境扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,分析了普通重晶石、微粉锰矿和微粉重晶石的微观形态和粒度分布。分析了微粉加重剂降低钻井液黏度的原理,实验评价出配制超高密度油基钻井液加重剂最佳复配方案为普通重晶石∶微粉锰矿=7∶3。优化出超高密度油基钻井液的配方,评价其高温沉降稳定性能、抗水污染性能。实验结果显示,配制的超高密度油基钻井液具有好的高温沉降稳定性,静恒温24 h,上下密度差值为0.01～0.02g/cm3,静恒温120 h,上下密度差值为0.10～0.14 g/cm3,上下密度差值小;具有好的抗水污染性能,能抗15%以内的水污染。现场应用表明:密度为2.65 g/cm3的超高密度油基钻井液在钻进过程中,全程钻井液性能表现良好,井下安全正常。      

钻井液用原油乳化剂YR-1的研制与性能评价

以阴离子和非离子表面活性剂复配制备原油乳化剂YR-1,并进行了性能评价。室内评价结果表明,该乳化剂可使混油后的钻井液表观黏度降低25%以上,抗盐能力强,降低钻井液滤失量,增强抑制性,有利于钻井液流变性控制,减小深井、小井眼井钻井液循环压耗。     

自交联型油基钻井液降滤失剂的研制与评价北大核心

针对传统油基钻井液降滤失剂耐温性能不足、影响体系流变等问题,基于自交联改性思路,以N-羟甲基丙烯酰胺为功能单体,与丙烯酸丁酯和苯乙烯进行乳液聚合,研制了一种自交联型油基钻井液降滤失剂(BSN)。通过红外光谱仪、激光粒度仪和透射电镜表征了BSN的主要官能团、微观形貌和自交联特征。实验结果表明,BSN含有自交联功能基团羟甲基,平均粒径为247 nm,颗粒间具有明显的交联结构。热重测试结果显示,BSN热稳定性良好,初始分解温度高达355℃,显著高于非自交联型的降滤失剂BS(278℃)。在油基钻井液体系中添加1%的BSN,不仅不影响体系流变参数而且能够提高破乳电压,180℃下的高温高压滤失量仅为4 mL,滤失控制能力明显优于非交联型的降滤失剂BS以及3%的传统油基钻井液降滤失剂有机褐煤和氧化沥青。