保护油气层的防塌钻井液技术研究

保持井眼稳定和保护油气层不受损害涉及较多的工程环节,存在诸多影响因素,钻井液则是系统工程中的一个重要环节.钻井液是打开油气层的第一种工作液,其性能好坏不仅影响钻井施工的正常进行,而且直接影响油气层保护和油气产量.钻井液密度是钻井液的重要性能指标,直接关系到钻井压差的高低.如果按照钻井压差的大小则可把钻井液技术分为两大类,即正压差钻井液技术和负压差钻井液技术.从油气层保护的角度,分析了钻井液密度与井眼稳定和油气层保护的辩证关系,以及钻井液对油气层的损害机理和相应的保护措施,提出了多元协同防塌新原理,即在处理井眼不稳定现象时,除了要考虑钻井液的因素外,还要综合考虑地质、工程、水力学等方面的因素.重点介绍了目前国内外防塌与保护油气层的稀硅酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇(又称多元醇)钻井液和合成基钻井液等代表性钻井液新技术.     

新型聚酰胺-胺树枝状聚合物页岩抑制特性研究

树枝状聚合物由于其独特的分子结构和特性，近年来日益受到关注。聚酰胺-胺（PAMAM）作为研究最为成熟的树枝状聚合物，目前已在各领域得到应用，并在油田化学方向发挥潜力。采用抑制膨润土造浆实验、页岩滚动分散实验和粒度分布测试综合评价不同代数聚酰胺-胺树枝状聚合物的抑制性，借助表面张力、Zeta电位测试和X-射线衍射等表征测试了不同代数聚酰胺-胺的特性。结果表明，不同代数（G0~G5）聚酰胺-胺树枝状聚合物均具有优良的抑制性，其中G0和G5抑制性优于传统的KCl和国外聚胺Ultrahib。不同代数树枝状聚合物在黏土层间的吸附状态与其浓度有关，低浓度下为单层吸附，高浓度下为双层吸附。聚酰胺-胺树枝状聚合物表面胺基密度高，水溶液中部分质子化后，通过静电作用、氢键作用等强吸附在泥页岩表面，降低黏土水化斥力，排挤出层间水分子，抑制泥页岩水化分散。      

一种新型多元醇钻井液的研制及应用

基于钻井工程中安全快速钻进及油气层保护对钻井液的严格要求,开发出了改性多元醇防塌剂,在此基础上通过优选其他处理剂和配方优化研制出了一种新型醇类钻井液。改性多元醇防塌剂抑制性强,润滑性好,利于环保,而且具有较好保护油气层效果。改性多元醇的防塌作用机理表现为：（1）吸水机理,多元醇的强吸水性抑制水化物的形成,降低了泥页岩中粘土的吸水趋势;（2）渗透机理,通过降低钻井液滤液的化学活性,阻止水分子向泥页岩内渗透而稳定井壁;（3）竞争吸附机理,通过与水分子争抢页岩中粘土矿物上的吸附位置,阻止水分子与粘土反应形成可使粘土膨胀分散的有机结构;（4）成膜机理,通过吸附交联、粘附形成连续致密 膜,该膜渗透率特别低,对井壁起固结作用。

     

欠饱和复合盐硅酸盐钻井液KSN配方研究

欠饱和盐水钻井液具有较强的抗盐能力和抑制性能,而硅酸盐钻井液具有费用低、抑制性强、保护环境等优点,因此考虑用欠饱和复合盐硅酸盐体系解决盐膏层的井壁不稳定问题.通过室内实验,研制出了一种防塌能力强的欠饱和复合盐硅酸盐钻井液(KSN)体系.该体系稳定盐膏层井壁机理为:Na2SiO3/GXL-1协同封固井壁,阻缓压力传递及滤液传递;KCl/Na2SiO3协同抑制石膏溶解;KCl/Na2SiO3/NaCl协同抑制地层水化,防塌作用效果显著.评价了该体系的抗石膏和抗劣土污染性能、阻缓压力传递和滤液传递能力、抑制石膏溶解能力、抑制水化以及稳定井壁效果.实验结果表明,所研制的KSN体系具有优异的护壁防塌能力和滤失造壁性能,动塑比高,携带能力强.     

复杂深井井浆膨润土含量测定方法

针对复杂深井现场施工中井浆膨润土含量测定结果与实际值存在较大偏差的现象,在分析膨润土含量测定结果影响因素基础上,探索了提高复杂深井井浆膨润土含量测定精度的实验方法。分析了氯化钠质量分数、pH值和处理剂对深井井浆膨润土含量测定结果的影响,进而改进了GB/T16783-1997标准中测定膨润土含量的方法。结果表明:测试井浆的矿化度、pH值、处理剂的种类和加量均对膨润土含量测定结果有影响;矿化度增大,测定结果偏小;pH值、可吸收亚甲基蓝的处理剂含量增大,测定结果偏大。改进后的膨润土含量测定方法中,2.5 N硫酸加量为0.5 mL,5%过氧化氢加量为15 mL,测试液的pH值为9.0。改进后的膨润土含量测定方法的测试结果准确性高,平行性好。     

深水钻井液研究与评价模拟实验装置

分析了我国深水钻井的现状和未来发展趋势,调研分析了深水钻井所面临的困难和深水钻井液必须具备的基本性能。在理论推导并结合实践的基础上,研制了深水低温钻井液基本性能模拟实验装置、深水钻井液水合物生成与抑制评价实验装置以及深水钻井液循环与井壁稳定模拟实验装置等,并对模拟装置的实验可行性和平行性进行了验证。实验结果表明,新研制模拟实验装置控制精度较高、实验平行性较好,能够满足深水钻井液性能测定与评价的基本要求,为我国深水钻井液技术研究奠定了一定的室内实验研究基础。     

钻井液添加剂的荧光特性评价

钻井液添加剂的荧光发射直接影响地质荧光录井。介绍了钻井液添加剂的荧光发射机理及荧光定量分析的影响因素，并利用2种方法对近40种常用钻井液添加剂进行了荧光评价，考察了温度对添加剂荧光特性的影响。评价结果表明，所有钻井液添加剂在原油荧光发射波长范围内都存在荧光发射，其中沥青类产品荧光强度最高；温度对添加剂荧光特性的影响因添加剂类型而异。认为钻井液添加剂对原油荧光的影响既取决于添加剂本身的荧光发射强度，又取决于添加剂与岩屑的相互作用程度，提出了“荧光干扰度”的概念，建议在模拟现场实际条件下对钻井液添加剂进行荧光评价。     

疏松砂岩室内岩心制作方法

疏松砂岩存在胶结性差、结构疏松及强度小的特点，在常规取心条件下无法取得岩心流动实验所需的岩心，给疏松砂岩储层保护评价带来很大困难。研制出一套疏松砂岩岩心制备装置，并对装砂方式、压制压力和压制顺序进行了研究，形成了疏松砂岩的室内岩心制作方法。该装置能够满足疏松砂岩岩心流动实验评价的需要，而且结构合理，操作筒单方便，能在一定条件下将松散的油砂制成天然岩心，制得的油砂岩心能较好地模拟地层的孔渗特性，并能保持天然状态下的岩石矿物组分和表面性质不变，有利于进行储层损害机理的实验研究，便于优选合理有效的保护油气层钻井完井液。     

泥页岩膜效率测试装置及测试技术研究

在对泥页岩膜效率测试原理分析的基础上,推导了通过压力传递技术测定泥页岩膜效率的计算公式,并研制了泥页岩膜效率测试装置。用该装置对泥页岩膜效率进行测试,测试结果表明,该装置测试方便,精确度高,能有效测试泥页岩的膜效率,准确评价钻井液对泥页岩膜效率的影响。泥页岩膜效率测试技术的建立,为深入开展泥页岩井壁化学/力学耦合作用机理研究以及研制高效防塌水基钻井液提供了有效的试验手段。     

埕岛油田海水钻井液对钻具的腐蚀及防护

为了减少海水钻井液对钻具的腐蚀,试验研究了埕岛油田海水的性质、钻井液组成及钻具腐蚀的主要原因。结果表明,海水钻井液对钻具的腐蚀主要是其中的溶解氧和电解质引起的,pH值越低,腐蚀速度越快,当pH值大于10时,腐蚀速度显著变慢;腐蚀速度随环境温度的升高而增大,当超过一定的温度后,则随温度的升高而降低。同时筛选出几种对钻具有缓蚀作用的处理剂。