抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂

井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明：柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。     

纳米-膜结构新型水基钻井液技术研究

从纳米技术与钻井液技术相结合的角度出发,通过在水基钻井液中添加纳米复合型抗高温降滤失剂NC（两亲性嵌段聚合物／蒙脱土纳米复合材料）,优化设计出了具有优良降滤失性能及高膜效率的纳米-膜结构新型水基钻井液。性能评价和膜效率测试结果表明,优选出的NC加量为1％的纳米-膜结构新型水基钻井液在220℃高温下具有优良的降滤失性和抑制性能,能抗2％NaCl或0．5％CaCl2的污染,模效率为78．2％。借助SEM从微观角度探讨了纳米复合型抗高温降滤失剂的作用机理。     

改变润湿消除钻头泥包钻井液技术研究

钻井过程中钻屑颗粒吸附钻头、BHA面形成泥包导致重复破碎,严重影响钻井速度。为此,提出改变润湿钻井液需具备功能及处理剂分子结构要求,研发了改变润湿防止钻头泥包剂(KSZJ-1)。通过润湿性、表面张力、吸附效应等试验对改变润湿防止钻头泥包剂的润湿性和改善钻头泥包的性能进行了评价,试验结果表明,KSZJ-1一方面在钻屑表面形成单分子吸附层防止钻屑附聚造成重复切削;另一方面改变岩石表面及孔隙内部的润湿性,降低岩石的表面张力;而且在钻头、BHA面以有机膦定向吸附的形式形成强定向多分子层物理和化学吸附,显著减少钻头泥包的现象。     

隔离膜水基钻井液技术研究与应用

隔离膜水基钻井液以隔离膜降滤失剂CMJ-2、高效高分子包被絮凝剂JH-1、降滤失剂CFJ-1、降粘剂JN-1为主要处理剂配制而成.其中,隔离膜降滤失剂CMJ-2是一种新型有机胺天然纤维聚合物,它由天然纤维经碱化,在高温条件下裂解后,在催化剂作用下与不饱和有机胺化合物进行缩聚反应而制得.介绍了CMJ-2的膜结构特征、抗高温降滤失性和润滑性能.评价了隔离膜水基钻井液的抑制性、抗盐、抗温、抗污染及油气层保护性能.室内评价结果表明,CMJ-2能有效降低钻井液的动滤失量和动滤失速率,可以减缓或阻止钻井液及其滤液渗入泥页岩体内,延缓孔隙压力的扩散,有效防止地层水化膨胀及坍塌;隔离膜水基钻井液具有较强的抗温、抗盐、抗污染能力,在高密度条件下也具有良好的封堵能力;无荧光、无毒性,满足环境保护要求.该钻井液在青海油田马海区块的马105井和涩南2井以及新疆油田T85388井进行了应用.现场应用表明,隔离膜钻井液在井壁外围形成隔离膜保护层,阻止钻井液及其滤液进入地层,从而有效地防止了地层的水化膨胀,封堵地层裂缝,防止井壁坍塌.     

低荧光阳离子防塌剂WFT─666的合成与性能

ＷＦＴ－６６６是由磺甲基腐殖酸钾、有机硅聚合物、低分子阳离子有机化合物、苯酚、甲醛缩聚而成的一种新型阳离子低荧光防塌剂。本文介绍了ＷＦＴ－６６６的合成及室内性能评定结果。ＷＦＴ－６６６可抗盐至饱和盐水，抗钙和镁，耐２００℃高温，荧光显示低。用该剂处理的钻井液性能稳定，流变参数合理，页岩回收率高，页岩相对膨胀率低，页岩稳定指数高，与其它处理剂的配伍性好。     

抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明：弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4 804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm³的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。     

钻井液活度对川滇页岩气地层水化膨胀与分散的影响

降低水基钻井液活度是解决钻井过程中泥页岩井段井壁失稳的重要技术手段,川滇地区页岩气地层泥质含量高、水敏性强,层理与微裂缝发育,井壁易失稳。以氯化钙等无机盐、甲酸钾等有机盐及丙三醇等有机化合物作为活度调节剂,通过线性膨胀实验、热滚回收实验研究了钻井液活度对宜宾龙马溪组、宜宾五峰组等页岩水化膨胀与分散的影响。结果发现,钻井液活度对页岩水化膨胀和水化分散影响小,泥页岩渗透水化不是上述地区页岩地层井壁失稳的主要原因。解决其井壁失稳问题,应从表面水化、毛管压力及微裂缝等其他机理入手。      

井壁稳定的化学动力学分析

钻井液体系与泥页岩井壁之间存在化学作用.但是,在钻井液研究中,各种化学作用力多以文字的形式表述出来,很少见到有系统的数学公式表达.通过研究各种化学作用力的公式,如范德华力、静电引力、平行板电势能、毛细管张力、基质吸力、渗透压及浓差极化边界阻力等,并运用这些公式,定量描述了化学驱动力的大小.同时,还引用一些实验数据,验证...     

水基钻井液用抗超高温聚合物刷润滑剂的研制

深部复杂地层油气钻探过程中,为了满足钻井液抗高温、抗盐的技术要求,以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯为主要原料,偶氮二异丁腈作为引发剂,制备了一种水基钻井液用聚合物刷润滑剂HLM。通过傅里叶红外光谱、核磁共振、热重分析和凝胶色谱分析对产物进行了表征。然后评价了HLM与钻井液的配伍性以及高温、高盐、高密度条件下的润滑性能,利用多功能材料表面性能测试仪和四球摩擦实验仪进一步分析了润滑性。实验结果表明,HLM的热稳定性较好,重均分子质量为3494;HLM在室温下与基浆配伍性良好,对流变性基本没影响,抗温可达260℃;加量2%时,常温下润滑系数降低率达91.16%, 260℃老化后润滑系数降低率达88.24%;在饱和盐水基浆中润滑系数降低率为75.69%,在高密度基浆中润滑系数降低率大于40%。表面摩擦实验进一步证明了HLM可以大幅度降低金属-金属间的摩擦力,四球摩擦实验证明了HLM可在金属表面形成稳定的润滑膜。由于HLM具有多个吸附位点且吸附能力强,在高温、高盐条件下吸附膜仍具有一定的强度,因此赋予HLM良好的润滑性能。可为深层超深层钻井液体系的构建提供技术借鉴。     

聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)/有机蒙脱土纳米复合材料的合成及表征

 采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成两亲性聚(苯乙烯-b-丙烯酰胺)(P(St-b-Am))的过程中，为改善嵌段聚合物的热稳定性能，添加有机蒙脱土(O-MMT)，成功制备了两亲性纳米复合材料P(St-b-Am)/O-MMT。通过GPC、IR、XRD、TEM、TG测试表明，采用RAFT法能有效控制PSt/O-MMT大分子链转移剂中聚苯乙烯(PSt)的相对分子质量及其分布，其聚合分散度PDI<1.3；由于蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性聚合物基体中形成了纳米复合材料，从而有效提高了P(St-b-Am)/O-MMT的热稳定性能。