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。     

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.     

纳米材料提高水基钻井液页岩稳定性研究进展

维持井壁稳定一直是油气钻探过程中的技术难题。由于页岩微纳米孔缝与层理发育、水敏性高,井壁失稳问题在页岩层尤为突出。提高钻井液的性能是减少井壁失稳的重要途径。纳米材料因其独特的尺度和性质,可作为水基钻井液添加剂以提高页岩的稳定性。通过对国内外技术的跟踪与分析,阐述纳米材料提高页岩稳定性的评价方法、纳米材料类型及其作用机制。开展纳米材料在非均质地层的基础理论研究,开发在高温高压及高盐环境下稳定有效的新型纳米材料,建立纳米材料提高页岩稳定性的微观评价方法,是纳米材料的重要发展方向。     

两性离子聚合物钻井液在吐哈油田的推广应用

就两性离子聚合物钻并液性能进行了详细分析、化验，指出了这种体系的一些优点．     

新型两性离子聚合物FA369钻井液在樊学油田的应用

介绍了樊学油田地质概况,论述了新型两性离子聚合物FA369钻井液的配方及优点,提出了现场维护要点。     

乙烯基磺酸聚合物及钻井液体系的研究与应用

介绍了乙烯基磺酸聚合物处理的设计与合成,考察了该体系的热稳定性和耐盐能力,室内及现场试验结果表明,乙烯基磺酸聚合物抗盐,降滤失和防塌能力强,热稳定性好,适用于各种水基泥浆体系。     

乙烯基磺酸聚合物及钻井液体系的研究与应用

介绍了乙烯基磺酸聚合物处理剂的设计与合成,考察了该体系的热稳定性和耐盐能力.室内及现场试验结果表明,乙烯基磺酸聚合物抗盐、降滤失和防塌能力强,热稳定性好,适用于各种水基泥浆体系.     

甲基硅酸钾页岩抑制剂的性能评价与作用机理

通过线性膨胀实验、膨润土造浆实验以及热滚回收实验对甲基硅酸钾的页岩抑制性能进行了评价。结果表明,甲基硅酸钾具有优异的页岩抑制作用,明显强于目前油田常用的另一种有机硅类页岩抑制剂——甲基硅酸钠。此外,通过X射线衍射、红外光谱以及水接触角测定等表征手段对甲基硅酸钾的抑制机理进行了分析。研究结果表明,甲基硅酸钾的黏土水化抑制作用来自钾离子和甲基硅酸根阴离子的协同作用。甲基硅酸根阴离子能够吸附在蒙脱石颗粒的边、角位,使原本相对亲水的蒙脱石颗粒表面转变为相对疏水,从而阻止水向蒙脱石层间的侵入,起到抑制膨润土水化膨胀的作用。     

两性离子聚合物FA369钻井液在冀东油田的应用

以两性离子聚合物FA369为主体的聚合物钻井液具有防漏失、防粘吸卡钻、防缩径卡钻、防测井困难的功能,同时具有良好的抑制性能、润滑性能、油层保护和环保功能。在冀东油田的应用大幅度降低了事故率,提高了机械钻速,缩短了钻井周期和完井周期,并可与复合钻井配套应用。     

延长组长7段页岩水基钻井液封堵剂评价研究

针对超低孔超低渗页岩地层的井壁失稳问题,以延长组长₇段页岩为参考对象,采用x射线衍射、渗透率、孔隙度、比表面积、平均孔径测定和扫描电子显微镜等手段,分析了矿物组分、岩性特征,提出了页岩井壁维稳思路。借助模拟“标准厚泥饼”封堵评价方法,对ZD-1、JB53、EP-2和ZD-3等封堵剂最佳加量及其复配的封堵效果进行评价,优选得到了高效封堵的复配封堵剂SPA-1。在延长页岩用水基甲酸钾钻井液体系中加入4.0%SPA-1后,其流变性易于控制且渗透率降低率高达94.20%,作用前后的模拟岩芯电镜图像进一步验证了其封堵效果,并分析了封堵剂封堵作用机理。结果表明,SPA-1集合理的粒度级配和刚柔性粒子协同作用可以实现有效封堵,有利于延长组长₇段页岩井壁稳定。     

十二烷基酚两性表面活性剂合成与性能测定

以氯醇醚为核心,与环氧氯丙烷、N,N-二甲基—1,3-丙二胺、二乙醇胺综合反应合成新型十二烷基酚两性表面活性剂,对目标产物进行结构表征及性能测定。结果表明,新合成的表面活性剂具有十二烷基酚两性型表面活性剂红外光谱结构特征,具有良好的表面性能、界面性能、热稳定性能和驱油性能,临界胶束浓度值为1.58×10-3 mol/L,临界表面张力γcmc值为28.39mN/m,与原油的最低界面张力为1.5×10-3 mN/m,85℃温度环境下能较长时间与原油保持10-3 mN/m以下的超低界面张力,无论是在强碱、弱碱驱油体系下均能提高原油采收率20%以上。     

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。     

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...     

美国页岩气水平井水基钻井液研究与应用进展

 水平井钻井是推动美国页岩气大规模开发的核心技术之一,美国在页岩气水平井初期使用油基钻井液成功钻探页岩水平井。迫于油基钻井液环保和成本高的压力,美国对页岩气水平井水基钻井液进行了研究并推广应用。介绍了美国典型的3个页岩气区块水基钻井液研究情况。Haynesville地区选用更接近井下环境1.38 MPa分压的CO₂侵、12%低密度固相污染和204℃、48 h条件评价钻井液抗污染能力;通过模拟钻井液流入、井底静止和流出过程中井温和压力变化的新方法测试钻井液在井眼中的流变性。而Fayetteville和Barnett地区采用扫描电子显微镜（SEM）分析浸泡后岩石的形貌研究钻井液与岩石的作用机理,进而研究水基钻井液配方。Haynesville地区现场应用时,在CO₂侵和井底204℃高温条件下,机械钻速比使用油基钻井液的邻井提高8.5%;Fayetteville和Barnett地区应用钠米硅醇封堵水基钻井液时,滑动钻速分别是9.2~15.4 m/h和7.4~24.6 m/h,复合钻钻速30.8~77.0 m/h。     

驱油剂用磺化聚丙烯酰胺的合成及其性能研究

针对驱油用部分水解聚丙烯酰胺 ( HPAM)耐温抗盐性差的缺点 ,合成了磺化聚丙烯酰胺( SPAM) .探讨了丙烯酰胺单体 ( AM)浓度、引发剂、聚合反应温度、磺化反应温度、体系 p H值等因素对 SPAM制备的影响 ,得出了最佳反应条件 ;产物提纯后用红外光谱进行了表征 .结果表明磺酸基团确实被引入分子中 ,测得 SPAM的分子量在 60 0万以上 .SPAM的溶解性能良好 ,耐盐、抗温性能均比 HPAM有较大提高 ,有望应用于工业实践 .     

新型绿色阻垢剂ESA/AA/AMPS的合成及性能研究

以马来酸酐为原料,双氧水为氧化剂,钨酸钠为催化剂合成了中间体环氧琥珀酸(ESA),再以环氧琥珀酸(ESA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,过硫酸铵为引发剂,合成了新型绿色阻垢剂ESA/AA/AMPS三元共聚物。用静态阻垢法评价了该产品的综合阻垢性能和稳锌能力,结果表明:ESA/AA/AMPS三元共聚物阻碳酸钙垢的效果与聚环氧琥珀酸(PESA)基本相当,而阻磷酸钙垢、硫酸钙垢及稳锌能力均明显优于PESA。     

强抑制性聚胺类页岩抑制剂NH-1的性能研究

为了解决在膨润土含量较高的地层钻井过程中出现井壁失稳的技术难题,根据添加页岩抑制剂抑制膨润土水化膨胀和分散的机理,通过分子设计研制了一种强抑制性聚胺类页岩抑制剂NH-1,并采用X-射线衍射(XRD)法和扫描电镜(SEM)法研究了NH-1对膨润土的抑制机理,采用岩心滚动回收实验、抗二级膨润土污染实验、相对抑制率实验、防膨胀率实验评价了NH-1的抑制效果.结果表明:膨润土被3.0%NH-1溶液浸泡烘干后,蒙脱石001晶面层间距从12.11增加到13.77;在2.5%NH-1溶液中,一次岩心回收率为89.52%,相对于清水提高了83.32%;在2.5%NH-1溶液中,当膨润土添加量为20%时,Φ600读数为9,而同等条件下在清水中Φ600读数超出了仪器量程;0.5%NH-1溶液对10%的膨润土浆的相对抑制率达到98.5%;2.5%NH-1溶液防膨率为80.37%.围绕NH-1聚胺抑制剂开发的聚胺防塌钻井液体系在四川高庙4井3 375～3 786 m井段进行了先导性试验,划眼时间仅仅只有20.8 h,只占总钻进时间的3.98%,成功解决了高庙4井井下井壁失稳的技术难题.     

确定泥页岩粘土矿物组分的新方法及对钻井液性能的优化

油气井钻进过程中,水敏粘土矿物是泥页岩发生水化失稳的主要因素。依据粘土矿物各组分对粘土矿物的放射性贡献不同,在对西部某油田志留系泥页岩岩屑进行X射线衍射分析的基础上,利用多元非线性回归方法确定了粘土矿物组分与伽马能谱的关系。结果表明：利用该模型可方便、准确地确定研究井所在地层水敏粘土矿物组分的分布情况,且该井的钻井液使用情况可用来指导邻井对应地层钻井液体系的优选,防止了井壁水化失稳,有效保护了储层。     

基于返排动态分析的页岩油井压后评估方法

通过挖掘早期返排数据资源的潜力,提出基于返排动态分析的页岩油水平井压后评估方法。考虑页岩裂缝复杂支撑模式,将有效裂缝划分为砂支撑主缝和液支撑次缝,然后基于流动物质平衡方程,建立数学模型和迭代求解方法,并利用数值模拟验证新方法的适用性。以吉木萨尔页岩油藏四口分段压裂水平井为例,详细介绍了新方法的分析流程,反演出有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率;计算发现,压裂后形成的水力裂缝网络以液支撑的次缝为主,仅有平均约34%的压裂液对投产后裂缝导流能力有贡献,压裂液效率和返排率随着用液强度的提高而降低。结果表明：该方法能够充分利用返排数据及时评价有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率,在压后评估方面具有实用性。