高温老化对黏土/降滤失剂体系滤失作用研究

考察了高温老化对降滤失剂SMPFL与钠蒙脱土Na-MMT复配体系的滤失性能及影响规律,通过体系黏度、红外光谱、SEM及Zeta电位等考察了体系的高温失稳机理。老化前SMPFL在Na-MMT表面的吸附造成颗粒Zeta电势、水化膜厚度以及颗粒间斥力增加,而且使颗粒在泥饼中松散堆积增大了泥饼渗透率,滤失量的降低主要原因是体系黏度的增高;虽然高温造成Na-MMT/SMPFL体系滤失量增大,但老化后SMPFL仍具有良好的控滤失性能。高温老化造成Na-MMT与SMPFL间氢键作用力减弱,加速聚合物从颗粒表面的脱附、减小颗粒水化膜厚度,而且导致SMPFL的水解。与老化前相比,老化后体系滤失量的降低主要原因是泥饼渗透率的降低。     

抗温抗盐聚合物降滤失剂的研制及其作用机制

针对当前国内外超高温水基钻井液滤失性及高温稳定性调控难点,新研制出抗240℃高温、抗盐聚合物降滤失剂HTP–1。热重分析表明,HTP–1分子链热解温度达320℃以上,热稳定性强;在各种钻井液基浆中的降滤失作用评价结果表明,HTP–1在钻井液中具有优异的抗高温(240℃)抗盐(饱和)、抗钙(0.5%)降滤失作用,优于国内外同类产品。通过吸附实验、粒度分布测量、胶体稳定性测试和泥饼压缩性测试等手段,探讨了HTP–1的降滤失作用机理:(1)在粘土颗粒上的吸附量大且吸附牢固,受矿化度、pH值和温度的影响小;(2)老化(240℃/16 h)前后均能明显改善泥饼可压缩性,降低其渗透率;(3)增强钻井液体系的胶体稳定性,改善其中的颗粒粒径级配。     

全风化花岗岩地层膨润土-超细水泥浆液滤失特性研究

针对全风化花岗岩地层注浆加固时,遇到微小孔隙时的浆液失水问题,开展不同膨润土-超细水泥浆液配方的滤失试验,并对滤失泥饼进行微观结构对比分析研究。结果表明,膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液滤失性能;适量加入超细水泥,增加细颗粒含量,胶结体更易填充颗粒间隙,滤失量相比不加超细水泥试验组减小;超量加入超细水泥导致胶体被细颗粒包裹,则无法阻止失水,滤失量反而最大。采用有限元方法进行多孔介质内渗流的数值模拟研究,探究了胶体形态、分布对泥饼内渗流影响,发现分散块状和大、小孔隙状抗滤失性极差,完整膜状抗滤失性最佳。     

钻井液动滤失的实验研究

用自制的高温高压钻井液动滤失模拟装置对胜利油田渤深四井井浆进行了动滤失实验研究。实验发现,钻井液的动滤失与静滤失不同,静态下滤失形成的滤饼厚而虚,渗透率大;动态下滤失形成的滤饼薄而韧,渗透率小。剪切速率增加,井浆的平衡动滤失速率增大,其原因主要是高剪速下形成的滤饼明显变薄。压差增大,井浆的初滤失量增大,但平衡动滤失速率却基本不变,这是因为随压差增大,所形成滤饼的渗透率与厚度的比值相应减小。温度升高,井浆的平衡动滤失速率增加,在20～150℃范围内两者呈良好的指数关系。     

压裂液滤失深度及滤失速度计算新模型

建立了计算压裂液滤失深度及滤失速度的新模型,运用预处理共轭梯度法可对模型进行求解,得到压裂液的滤失深度,进而求得滤失速度。之后,应用该模型计算了滤失压差、压裂液黏度及界面张力对两者的影响。结果表明:随着压裂液黏度的减小,滤失深度与滤失速度均逐渐增大,两者与压裂液黏度呈幂指数关系;随着滤失压差的增大,滤失深度与滤失速度均逐渐增大,并与滤失压差呈线性关系;界面张力对两者几乎没有影响。     

新型抗高温饱和盐水泥浆处理剂LF—1树脂的合成及使用性能

本文介绍了一种新型的泥浆降滤失剂，该处理剂经１８０℃，２４小时老化，高温高压失水量仍小于２５ｍｌ，泥饼致密，厚度小于０．５ｍｍ，从而填补了抗高温饱和盐水泥浆降滤失剂的空白。     

新型抗高温饱和盐水泥浆处理剂树脂的合成及使用性能

本文介绍了一种新型的泥浆降滤失剂，该处理剂经１８０℃、２４小时老化，高温高压失水量仍小于２５ｍｌ，泥饼致密，厚度小于０．５ｍｍ，从而填补了抗高温饱和盐水泥浆降滤失剂的空白     

超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制及应用

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,研制出超高温抗盐聚合物降滤失剂HTP-1,对其作用机制进行分析,并在胜科1超深井和泌深1超深井进行应用试验。HTP-1的作用机制主要有两方面,一是在黏土颗粒上的吸附量大并且吸附牢固,在化学环境和温度改变情况下吸附量变化小,二是改善钻井液体系中的颗粒粒径级配、降低滤饼的渗透率和改善其可压缩性;HTP-1抗温达240℃,抗盐超过20%,在各种基浆中的降滤失效果优于国内外同类处理剂,可以满足超深井超高温钻井需要。     

泥饼抗冲刷能力强弱的机理研究

本文提出,在有压差作用时,泥饼颗粒之问的粘结力由两部分组成;一部分是以范德华力为主的内聚力;另一部分则足与泥饼上压差有关的附加粘结力。泥拼的宏观特性如渗透率、孔隙度、厚度、压缩性以及泥饼上的压差等都将影响这两种粘结力的大小,从而形响泥饼的杭冲刷能力,以及滤失量的大小。     

越江泥水盾构隧道泥浆改性及泥膜渗透性状试验研究

为指导越江泥水盾构隧道施工过程中的泥浆性质动态调节，以羧甲基纤维素钠(CMC)和粉细砂为主要调控材料，对不同配比泥浆进行密度、黏度、胶体率测试，并基于API滤失试验研究各配比泥浆的滤失性状及泥膜的渗透特性.结果表明：钠基膨润土-粉细砂-CMC泥浆体系具有良好的分散性，泥浆胶体率普遍在98%以上；对于生成泥皮+渗透带型的砂砾地层，虽然通过掺加粉细砂可有效堵塞地层，减小滤失量，但其形成的泥膜渗透系数和滤失量则相对较大；对于需要快速在开挖面形成泥皮型泥膜的地层，增加CMC的掺量可以有效减小泥膜形成时的滤失量，降低泥膜渗透系数；但CMC掺量过大后所成泥膜孔隙比增大，结构疏松，渗透系数反而呈增长趋势.施工过程中可结合实际需求对泥浆性质进行动态调整，以保障泥水盾构掘进和开舱安全.     

改性多元醇防塌剂的研制及其作用机理研究

通过降解和阳离子化反应，研制出了抑制性好而增粘负效应较低的改性多元醇防塌剂SD-306；通过红外光谱分析了改性多元醇防塌剂的分子结构，证明阳离子化反应引入了正氮基团；通过滚动分散、电动电位测量、粒度分布测量、吸附以及压力传递等实验手段，探讨了改性多元醇防塌剂的作用机理。结果表明，改性多元醇的防塌机理主要为：通过吸附包被防止泥页岩颗粒水化分散；多元醇吸附在泥页岩颗粒表面，改变其表面电荷，压缩扩散双电层，抑制泥页岩颗粒水化；吸附于地层岩石表面成膜，覆盖裂缝和孔隙表面，从而阻缓压力和钻井液滤液传递。     

泥饼厚度影响因素研究

使用 Ｆ Ｃ Ｐ ２０００ 泥饼针入度仪,对吐哈油田常用泥浆体系进行系统评价实验,建立了反映泥饼不同力学特征的泥饼层状结构理论模型．认识到影响泥饼实厚的最主要因素是钻井液的固相含量,但只有增加级配合理的惰性粒子而不是膨润土才能切实提高泥饼的综合质量,聚合物稀释剂和包被剂对泥饼实厚有重要影响,但影响规律视其种类和加量的不同而有很大的变化,主要取决于不同条件下聚合物分子与固相颗粒的不同作用机理．对水基钻井液体系而言,泥饼实厚为０．５ ～ １．５ｍ ｍ 是较合适的．     

低(无)荧光惰性降滤失剂DJ-3的实验研究

为了兼顾探井、生产井(开发井)和环境保护等要求,以直链饱和烃为原料,采用分散与聚集相平衡原理,研制成功了低(无)荧光、低(无)毒的钻井液惰性降滤失剂DJ-3。对DJ-3在淡水、正电胶和高密度盐水泥浆中的作用效能进行了综合评价,并与磺化沥青进行了对比实验。结果表明,DJ-3惰性降滤失剂具有良好的降失水、润滑、防塌、封堵能力,抗温能力强(150℃以上)、抗盐能力强(7%NaCL+7%KCOOH),与疏水缔合聚合物AP-P1、甲酸钾等处理剂配伍性好,并在高温(150℃)高密度(ρ=2.0 g/cm³)泥浆体系中表现出良好的降滤失效果和改善流变性能力;它是正电胶MMH泥浆体系中可取的降滤失剂,且无荧光、低(无)毒,其整体效果明显优于磺化沥青HL-Ⅱ、SAS,是磺化沥青的看好替代品。     

超支化聚合物HP-NH2的合成及防塌机理研究

井壁稳定是当前水基钻井液钻深层页岩气的技术难点。以二乙烯三胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺为原料，通过迈克尔加成反应合成了超支化聚合物HP-NH₂。采用红外光谱法、液相色谱-质谱联用法、凝胶色谱法、粒度分析法和热失重分析法表征了HP-NH₂的结构和特征。研究发现，HP-NH₂的数均分子量为3 371 g/mol，多分散指数为2.7，分子量分布较宽，粒径280～1 900 nm，抗温能力达到280℃。通过线性膨胀实验、回收率实验、泥饼分散实验和“人造泥饼”法分析了HP-NH₂作为防塌剂的防塌性能。研究表明，随着HP-NH₂浓度的增加，膨润土的线性膨胀率逐渐降低（最低为19.11%），岩屑的滚动回收率逐渐升高（最高为75.18%），人造泥饼的渗透率逐渐下降。小分子HP NH₂能够插入蒙脱石的晶层间，交换出层间易水化的阳离子，拉紧基底间距，抑制蒙脱石的水化分散；大分子HP-NH₂能有效封堵泥饼的微纳米孔缝，起到一剂多用的功效。因此，HP-NH₂可作为一种潜在的一剂多用防塌剂应用于水基钻井液体系。     

水泥浆中高分子形态与失水关系的研究

以丙烯耽胺与丙烯磺酸钠共聚物(AwAs)、舟乙基纤维素(HEC)、聚氧化乙烯(PEO)三种水溶性高分子聚合物作水泥降失水剂,用不良溶剂来改变高分子形态,研究高分子在水泥装体系中的形态变化对水泥装降失水的影响,了解高分子降低水泥泉失水的作用机理。实验结果表明,当不良溶剂加童超过e溶剂中不良溶剂加童时,高分子在水泥颖杜表面的吸附、卷曲和沉淀,有利于堵塞失水通道,降低滤饼渗透率,水泥泉失水量大幅度减小。     

钻井液降黏剂MAA的合成与性能评价

以马来酸酐(MA)和丙烯酸(AA)为原料,采用活泼单体滴加方式,通过水溶液自由基共聚合反应制备二元共聚物(MAA),评价MAA对钻井液黏度的影响.结果表明:MAA的最佳合成条件是引发剂用量0.6、丙烯酸与马来酸酐单体摩尔比1.5∶1、滴加时间90 min、聚合温度80℃,聚合时间120 min; MAA可以显著降低钻井...     

钻井液泥饼形成及评价研究综述

钻井过程中钻井液滤失形成地层浅处的内泥饼和井壁表面的外泥饼。形成高质量泥饼可以保证顺利钻进,但也对后期固井和生产造成影响。介绍了泥饼的形成过程和结构特征,调研了泥饼形成的数值模拟研究和实验研究,总结了泥饼评价的常规方法和参数计算经验公式。内泥饼和外泥饼的形成是同时进行、相互影响的过程;目前的研究多局限于外泥饼的形成和评价,且评价结果因技术人员经验和主观认识而有较大差异;研究中通常忽略内泥饼的形成及其对外泥饼的影响。未来研究需要综合考虑影响泥饼形成的地层因素和钻井液因素;基于"数字岩心"技术,研究泥饼的颗粒、孔隙与喉道特征;建立泥饼形成的数值模型,研究各因素对泥饼形成的影响规律。从微观结构揭示泥饼形成机理,并建立泥饼评价方法,对钻井液滤失造壁性能评价和体系优选、评价泥饼对固井质量的影响等工作有重要的意义。     

泥饼强度影响因素研究

用ＦＣＰ－２０００泥饼针入度仪对吐哈油田常用聚合物泥浆和聚磺泥浆体系中影响泥饼质量的因素进行了系统研究．结果表明体系中固相颗粒的含量及其粒度分布对泥饼强度的影响最大．虽然作用机理不同,但起抑制和封堵作用的处理剂都能提高泥饼强度,而尤以含有钾铵基聚合物的泥浆的泥饼强度最大．实验中还发现一具有规律的异常现象,即压力增加时,泥饼致密层变厚,但其强度却降低．现场泥浆检测标明,钾铵基聚磺泥浆具有最好的泥饼强度,最高可达４００ｇ以上．对水基钻井液体系而言,一般泥饼强度为２００ｇ左右即能满足工程要求．