两性离子型页岩抑制剂LM-1的合成及应用

以甲基丙烯醇(MP)、小分子有机胺(HLA-3)、2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体合成了一种新型页岩抑制剂LM-1,红外光谱表征结果显示该抑制剂为一种新型两性离子聚合物,室内考察了其抑制性能、热失重性能、抗盐性能、对泥页岩压入硬度的影响以及与钻井液的配伍性。结果表明,当LM-1的质量分数为2.0%时,现场泥页岩钻屑的滚动回收率能够达到90%以上,在LM-1水溶液中加入膨润土后,动切力较小,说明LM-1具有良好的抑制性能;当温度达到350 ℃之前,LM-1未发生明显的热降解,具有良好的热稳定性;LM-1具有良好的抗盐性能,能够适应高盐储层的钻井作业;现场泥页岩在2.0% LM-1溶液中浸泡后的压入硬度保留率能够达到原岩的75%以上;现场钻井液中加入LM-1后,粘度、切力和滤失量变化不大,说明LM-1与现场钻井液具有良好的配伍性。现场应用效果表明,A-2井二开施工未出现井壁失稳、垮塌以及起下钻困难等问题,施工过程顺利,能够满足泥页岩地层钻井对抑制性能的要求。     

聚胺抑制剂DEG对水基钻井液抑制性的影响

端羟基改性聚醚胺DEG是一种新型页岩抑制剂。与氯化钾、甲酸钠等抑制剂盐相比,DEG对淡水钻井液和盐水钻井液的流变性及滤失性影响相对较小。对钠基膨润土的线性膨胀倍数降低率以及对新疆塔里木油田侏罗系页岩岩屑的热滚回收率实验表明,DEG具有更优的抑制性,其1%加量的抑制性等效于10%氯化钾。在经历36%氯化钠、5%无水氯化钙或5%结晶氯化镁分别在120℃下热滚16 h污染后,流变性能较为稳定。在100~150℃高温滚动老化16 h后,其流变性变化亦很小。证实DEG是一种抑制性能优异、对钻井液性能影响较小、且有一定抗温、抗盐能力的新型泥页岩抑制剂,有望用于深井、复杂地层和海洋钻探。     

聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用

根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路,构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几种典型防塌钻井液的性能。结果表明,聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距,有效抑制黏土水化膨胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突出,与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田305区块进行了成功应用,解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。     

聚胺与氯化钾抑制性的对比实验研究

近年来开发出的聚胺水基钻井液,被认为是最接近逆乳化钻井液性能的高性能水基钻井液。新型聚胺强页岩抑制剂也因其分子结构独特、抑制性能突出越来越受到人们重视。通过抑制膨润土造浆实验、屈曲硬度实验、页岩滚动分散实验、耐崩散实验、页岩膨胀实验以及X 射线衍射粘土层间距分析等实验手段,对比评价了聚胺强页岩抑制剂与传统常用抑制剂氯化钾的抑制性。结果表明,与氯化钾相比,聚胺抑制性能优异,能有效抑制粘土水化分散,在加量较少时即能发挥长期抑制作用,且具有较好的抗温性能。配伍性实验表明,聚胺与膨润土及常用处理剂具有较好的配伍性。以SDA 为主要水化抑制剂构建了聚胺水基钻井液,实验评价表明,该体系具有优良的抗盐、抗钙和抗劣土污染性能。此外,对聚胺的抑制机理进行了探讨分析。     

苏里格气田胺基聚合物防塌钻井液体系

 为解决苏里格气田水平井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆问题,开发了一种强抑制胺基防塌钻井液体系.室内性能评价实验表明,该钻井液体系具有良好的抑制性、很强的抗温、抗钙、抗污染能力,对气层伤害很小,属于清洁水基钻井液体系.在苏里格气田现场应用3 口井取得了良好的效果,表明该钻井液体系有利于提高苏里格气田泥页岩地层井壁的稳定性,解决泥页岩地层钻井液流变性难控制的难题,实现保护储层的要求,能够满足苏里格气田钻井的需要.     

PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数(G0~G5)PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析不同代数PAMAM与黏土的作用,并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂,构建新型水基钻井液体系。研究结果表明:树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散,G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂,适当降低介质p H可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同,G0为单层吸附;G1,G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关,随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变;G4和G5相对分子质量较大,由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间,主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀,G5能阻止黏土颗粒的水化分散,将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出,接近油基钻井液。     

几种有机盐溶液活度及抑制性实验研究

井壁失稳一般都发生在泥页岩、盐岩、弱胶结或未胶结的砂岩及其他破碎性岩石的地层, 最常见且影响严重的是泥页岩地层,导致泥页岩地层失稳的最重要的原因是泥页岩的水化。针对泥页岩在水溶液中的水化程度取决于水溶液的活度,分析了活度与泥页岩水化膨胀的相互关系, 认为对防止泥页岩井壁失稳非常重要。通过吸附等温线的方法测定了Weigh2、Weigh3、YJS-1、YJS-2、KCOOH、NaCOOH、NaCl、KCl、CaCl₂ 的活度,测定了上述产品的抑制膨胀性和抑制分散性,对比分析了盐溶液活度和抑制性的关系。结果表明,根据盐溶液的活度和抑制性,可以通过调节钻井液中不同的盐及其浓度,控制泥页岩水化,达到井壁稳定的目的。     

AM／AN／AA／淀粉四元接枝共聚物的合成与钻井液性能

采用丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸为单体,在一定温度和引发剂作用下,与淀粉接枝共聚制得AM／AN／AM淀粉四元接枝共聚物,初步评价了其钻井液性能。结果表明,AM／AN／AM淀粉四元接枝共聚物在淡水钻井液、饱和盐水钻井液和复合盐水钻井液中均具有优良的降滤失作用和较好的耐温（抗温≥150℃）、抗盐（抗NaCl至饱和）和抗钙（≥20％）离子污染的能力,并对泥页岩具有较强的抑制包被性。     

分子模拟有机胺页岩抑制剂碳链长度对抑制性能的影响

有机胺钻井液体系近年来在国内外备受关注,其实质是应用了新的有机胺页岩抑制剂,因此更高效地研发胺类抑制剂是有机胺钻井液技术发展的关键。为研究有机胺类页岩抑制剂碳链长度对其抑制性能的影响规律和其抑制作用产生的作用机理,通过分子模拟方法研究了不同直链状有机胺分子——乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,10-癸二胺的抑制性能变化规律,并通过分子动力学方法研究了有机胺页岩抑制剂对Na-蒙脱石水化抑制的作用机理以及有机胺页岩抑制剂对蒙脱石晶体力学性质的影响。结果表明,这些有机胺分子的抑制性能有明显的差异,1,6-己二胺的水化抑制效果最佳,乙二胺和1,10-癸二胺的抑制效果较差。可见,分子结构为直链状且两端为胺基的有机胺分子的水化抑制性随碳链长度的增加呈先增后减的趋势,且在含有6个碳原子(1,6-己二胺)时水化抑制效果和蒙脱石力学性能均达到最佳。     

水合物地层用纳米SiO2钻井液低温性能实验研究

随着全世界越来越多国家对天然气水合物勘探与开发的青睐,相关钻井技术也得到了日益重视。针对水合物地层的钻井特点,结合现有的纳米材料,通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米Si O2钻井液:海水+2%纳米Si O2+3%膨润土+1%Na-CMC(羧甲基纤维素钠)+3%SMP-2(磺甲基酚醛树脂)+1%PVP(K90)(聚乙烯吡咯烷酮)+2%KCl(氯化钾);并对其低温性能和水合物生成抑制性进行了实验评价。实验结果表明,该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性;并能够长时间有效抑制水合物地层分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物,有利保障在含水合物不稳定地层中钻井的顺利实施。     

新型聚胺页岩水化抑制剂的研制及应用

针对油气井钻井工程中抑制泥页岩水化的难点,基于分子结构优化设计,研制出了新型聚胺页岩抑制剂SDPA.SDPA为含有胺基和醚键等多官能团的低分子聚合物.三次岩屑回收率实验和膨润土造浆实验表明,新研制的聚胺具有优异的抑制性能,且作用时间长,优于国外同类产品.采用吸附、Zeta电位测试、XRD、接触角测量和元素分析等方法对SDPA的作用机理进行了分析.结果表明:SDPA在黏土颗粒表面为单层吸附,质子化铵离子交换出层间水化阳离子,降低黏土颗粒水化斥力;静电引力和氢键共同作用将黏土颗粒层间吸附的水分子排挤出来,压缩晶层间距;SDPA分子中疏水部分覆盖在黏土颗粒表面形成疏水屏障,防止水分子吸附;SDPA在黏土颗粒表面不易解吸,能发挥长期抑制作用.现场试验表明,聚胺水基钻井液抑制性强,性能稳定且易维护,满足现场钻井工程需要.     

盐水缓蚀剂WP—321的合成与性能评价

通过对反应物反应温度,反应时间,原料比进行筛选,合成了１种性能优良的盐水缓蚀剂Ｐ３２１并确定其最佳加量,用失重法了该缓蚀剂在盐水中对钢片的缓蚀性能,研究结果表明,ＷＰ－３２１缓蚀剂的抗盐好,在钻井液中具有良好的溶解分散性,与其它钻井处理剂配伍性良好,是１种优质的盐水缓蚀剂。     

甲基葡萄糖苷钻井液研究

以廉价的淀粉代替葡萄糖作为主要原料 ,直接与甲醇反应合成了甲基葡萄糖苷 (MEG) ,并对合成样品的部分理化性能、在粘土上的吸附规律、生物降解特性以及对岩心半透膜效率的影响规律等进行了测定。用合成的甲基葡萄糖苷配制了淡水、盐水和饱和盐水 3种钻井液配方 ,并对 3种配方的常规性能、高温性能、抗污染性能和活度进行了室内评价。结果表明 ,用淀粉合成的甲基葡萄糖苷 ,在理化性能上与用葡萄糖制备的试剂样品接近 ,用其配制成的钻井液具有活度低、高温稳定性好、流变性易调整和抗污染能力强等特点 ,且具有改善页岩膜效率的作用 ,无毒 ,易生物降解 ,是理想的环保型钻井液体系。     

钻井液用新型有机胺抑制剂的研制与性能评价

近年来,有机胺钻井液体系在国外备受关注,有机胺优质水基钻井液技术的关键在于高效胺类抑制剂的研发．通过有机胺和环氧化物发生反应,合成出了有机胺抑制剂CYZ-5．利用膨胀性、絮凝性、黏度增加和岩心浸泡等实验,对其抑制性能进行了评价．实验结果表明,新型有机胺抑制剂CYZ-5的抑制性好,能有效抑制黏土造浆和岩心及岩屑的分散,且其抑制性持久性强,从而起到防止井壁坍塌的作用．     

适于塔里木油田克拉区块高密度钻井液的配制

克拉区块生储盖层钻遇第三系吉迪克组和下第三系膏盐层,含大段泥页岩和盐膏层,平均地层压力系数高.针对这一特点,优选出一种适合该区块的高密度钻井液体系,然后对塔里木油田常用加重剂、高分子聚合物增黏剂、降滤失剂进行筛选,并对处理剂的加量进行室内试验,确定出该区块的钻井液配方.该配方抑制性好,抗温性高,具有良好的流变性,高温高压滤失量低,能够满足克拉区块钻井工程及储层保护工作需要.     

缅甸D区块非渗透性防塌钻井液研究

 针对缅甸D区块钻井过程中存在的井壁失稳问题,系统分析了缅甸D区块易塌井段泥页岩黏土矿物组分、岩石微观结构、泥页岩水化性能,结合现场实际对前期钻井液存在的问题进行分析,优化出适宜缅甸D区块特点的非渗透性防塌钻井液配方。室内性能评价表明,该非渗透性防塌钻井液具有较强的抗污染能力、抗温能力,泥页岩抑制能力以及封堵能力。在现场应用4口井过程中,该钻井液取得了较好的井眼稳定效果,可有效解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题,显著降低了井下复杂事故的发生。