水泥浆聚合物降滤失剂的合成及性能评价

以丙烯酸(AA)、顺丁烯二酸酐(MA)和丙烯酰胺(AM)等3种单体为主要原料,采用水溶液自由基聚合的方法合成了一系列聚合物水泥浆降滤失剂,并研究了单体配比、反应温度、引发剂浓度对聚合物水泥浆降滤失剂性能的影响。结果表明,最佳单体质量比(AA∶MA∶AM )为25∶10∶65,反应温度为40℃,引发剂加量为单体总量的1.0%。与常用的几种水泥浆降滤失剂相比,合成样品 JLS 的降滤失性能最好;JLS在水泥浆中加量为0.8%(以水泥的质量计)时,高温高压滤失量为72.3ml,比标准要求低77.7ml,且对表观黏度影响小;JLS 抗温性达120℃;抗盐性满足标准(SY/T 5504.2-2005)要求;JLS和模拟水泥浆体系中的外加剂具有良好的配伍性。     

钻井液温度稳定剂WDW的研制与应用

针对常用钻井液聚合物增粘剂及降滤失剂高温降解后导致钻井液流变性及滤失性发生很大变化的问题，在室内开展了钻井液温度稳定剂的研制。利用丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和苯乙烯基硫脲3种单体。采用自由基水溶液共聚法合成温度稳定剂（WDW），评价了WDW对聚合物增粘剂、降滤失剂及磺化类降滤失剂抗温性的影响，并分析其作用机理。结果表明，该剂能提高聚合物增粘剂、降滤失剂及磺化类降滤失剂抗温能力10～20℃，有效地解决了磺化类降滤失剂高温交联问题。该剂应用在江汉油田、华北油田无固相钻井液体系中，取得了良好效果。     

抗高温磺化沥青降滤失剂的室内研究

选择3种软化点的沥青、发烟硫酸和催化剂LFG-1等为主要原料,用捏合反应方法合成样品。按标准Q/SHCG 3-2011评价其油溶率、水溶率、磺酸钠含量及高温高压滤失量。结果表明,软化点为110℃的沥青、反应温度为40℃、沥青与发烟硫酸和煤油的比例为12∶8∶1、催化剂的加量为2%时合成出的样品15#性能均能满足标准要求,且高温高压滤失量只有17.2ml,比标准产品要求低7.8ml。对比评价现场产品FT-1和15#在模拟聚合物钻井液中的最佳加量、抗温性及抗盐性结果表明,15#最佳加量为3%,抗盐为15%,抗温为170℃;FT-1最佳加量为4%,抗盐为15%,抗温为150℃,说明15#具有很好的高温降滤失性。     

不同缔合强度聚合物的合成及性能评价

采用自由基聚合合成了丙烯酰胺-丙烯酸钠-烷基烯丙基氯化铵的三元疏水缔合共聚物,通过改变疏水单体的种类和疏水单体含量合成了不同缔合强度的缔合聚合物。考察了聚合物分子结构中疏水单体含量及种类对聚合物缔合强度的影响规律,并从增黏性能、抗温性能、抗盐性能等3个方面对聚合物进行了性能评价。试验结果表明,疏水单体含量和烷基链长度对缔合效应的强弱有着显著的影响,随着缔合强度增大,其增黏能力迅速增加,其抗温、抗盐能力也显著提升;在75℃或25000mg/L的盐浓度下,当疏水单体含量大于0.8%时,系列缔合聚合物的表观黏度均高于40mPa·s,并且随着缔合强度的增加其增黏、抗温、抗盐性能会进一步提升。     

新型降粘剂LS-AA的合成与评价

木质素磺酸钙（LS）与丙烯酸（AA）单体在一定的条件下发生聚合，生成丙烯酸一木质素磺酸钙接枝共聚物（LS-AA）。对木质素磺酸钙接枝丙烯酸反应的引发剂和工艺条件进行优选并评价了产品性能。研究表明．质量分数为2％的K2S208可作为引发剂；反应的最佳工艺条件是丙烯酸质量分数为10％，反应温度为90℃，反应时间为3h；合成的产品有良好的降粘、降滤失性能以及抗钙和抗盐性能。     

钻井液降滤失剂研究述论

介绍了国内油田用钻井液降滤失剂的研究近况,包括改性天然产物降滤失剂、合成聚合物类降滤失剂、合成树脂类降滤失剂、有机-无机复合降滤失剂、成膜降滤失剂和其他新型降滤失剂。总结了近年来钻井液降滤失剂研究的思路和方法,探讨了钻井液降滤失剂的发展趋势。     

中原油田油井水泥浆降滤失剂评价研究

阐述了油井水泥浆降滤失剂的作用机理,介绍了中原油田降滤失剂现状。利用降滤失剂评价方法,从不同角度对中原油田降滤失剂进行了评价,确定出了降滤失剂的加量范围,引入降滤失剂经济性能评价系数对降滤失剂进行了经济性评价,优选出了适用于中原油田现场使用的降滤失剂。     

一种能改善盐岩层固井胶结质量的饱和盐水胶乳水泥浆体系的研制

固井水泥浆与盐岩地层间难以形成有效胶结,是造成盐岩层固井质量差的主要原因。为解决这个问题,提出用饱和盐水胶乳水泥浆体系来改善盐岩层固井胶结面的胶结质量。通过试验优选出抗盐胶乳GR1、降滤失剂CG88L等添加剂材料,构建了一套饱和盐水胶乳水泥浆体系,室内对水泥浆体系的抗温性能及其与地层的胶结性能进行了评价。评价结果显示,饱和盐水胶乳水泥浆体系具有广泛的温度适应性和较高的胶结强度。与常规聚合物抗盐水泥浆相比,该水泥浆体系可将水泥浆与模拟盐岩地层的胶结强度提高20%以上,能够有效改善盐岩层固井胶结质量。     

CAM的最优合成条件及其性能研究

以木质素磺酸钙为原料,合成木质素——丙烯酰胺接枝共聚物(CAM),根据接枝共聚反应机理,通过正交试验确定形成木质素的最优合成条件为:丙烯酰胺单体浓度为0.88mol/L,引发剂浓度为6.3×10-3mol/L,反应温度50℃,反应时间2h。并对其合成产品进行了系列性能评价。试验证明,CAM具有较好的抗盐抗钙能力,抗温能力可达140℃。     

无黏土相盐水储层钻井液体系研究

针对伊拉克Missan油田群储层段钻井作业中存在着卡钻、漏失、气侵、溢流、井壁失稳、井径扩大等复杂事故,为了减少作业事故的发生,提高储层保护的效果,室内通过外加剂的优选,建立了一套无黏土相盐水储层钻井液体系。该体系以改性生物聚合物为流型调节剂,可降解的抗温淀粉作为降滤失剂,并采用NaCl盐水基液和CaCO3复合加重的方式进行体系的密度调节。钻井液性能评价结果表明,该体系抗温可达140℃,滚动回收率达到了95.46%,同时体系还具有较好的抗侵污能力和储层保护效果。     

CAM的最优合成条件及其性能研究

以木质素磺酸钙为原料,合成木质素——丙烯酰胺接枝共聚物（CAM）,根据接枝共聚反应机理,通过正交试验确定形成木质素的最优合成条件为：丙烯酰胺单体浓度为0．88mol／L,引发剂浓度为6．3×10^-2mol／L,反应温度50℃,反应时间2h。并对其合成产品进行了系列性能评价。试验证明,CAM具有较好的抗盐抗钙能力,抗温能力可达140℃。     

一种抗高温高密度水基钻井液体系的优选及室内评价研究

针对深井、超深井温度和压力高,地层结构复杂等因素,结合深井钻井液的技术特点,通过对抑制剂、抗高温稳定剂、抗高温降滤失剂、抗高温增黏剂、润滑剂等添加剂的优化,研制了一套密度在1.80~2.20g/cm3可调、具有现场可操作性的抗高温高密度水基钻井液体系HTDF,其配方如下:4%膨润土+0.1%NaOH+0.5%乙醇胺+0.5%PADS+3%CSMP-2(视博)+3%SPR(视博)+0.2%KPAM+0.3%PAMS+1.5%TEX+重晶石,并对其高温稳定性、抗污染性、抑制性、润滑性、油层保护性和高温高压滤失性能等进行了室内评价。结果表明,该体系具有长时间的抗温稳定性(抗200℃),能有效抑制泥岩的水化膨胀,具有较强的封堵性,滤失量低,对储层伤害小,可以满足钻进时工程地质要求。     

不同密度条件下的抗高温白油基钻井液性能研究

为了成功的钻探高温超压复杂地层和满足环境保护的要求，研究使用低毒性、抗高温高密度的白油基钻井液体系是非常必要的。对不同老化温度、不同密度的白油基钻井液性能进行了研究，考查了白油基钻井液在不同密度条件下的抗温稳定性、电稳定性、流变性及高温高压滤失量等性能参数。研究表明，该白油基钻井液体系的流变性好且可调、电稳定性好、抗温能力强。     

聚合物低密度水泥浆体系的优化评价

介绍了一种以AMPS为基料的聚合物降滤失剂(CG88L)来配制低密度水泥浆。该聚合物低密度水泥浆体系具有降滤失效果明显,自由液为零,早期强度高,抗污染性能好等特点,并且具有较好的环境适应性。     

一种新型抗盐聚合物的合成与性能评价

为解决中低分子量部分水解聚丙烯酰胺抗盐性差、污水配制溶液黏度不足的问题,针对有效渗透率200~500mD的中等渗透率油层,以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及自制疏水单体为主要原料,设计并合成了一种新型抗盐聚合物,并对其性能进行了评价。结果表明,新型抗盐聚合物的增黏性好于相对分子量为1500万的部分水解聚丙烯酰胺,采用现场污水配制溶液,在浓度为1000mg/L时,黏度可达58.2mPa·s。同时,该聚合物在地层剪切速率范围内(0~10s-1)可表现出剪切增黏性。此外,天然岩心物理模拟试验表明,该聚合物具有较高的工作黏度,同时具有较好的提高采收率能力。     

固井水泥浆胶乳的合成及性能评价

针对常用的胶乳水泥浆抗盐性能较差、其性能易因盐侵而大幅下降、不利于水泥浆的泵送作业等问题,以丙烯酸丁酯、苯乙烯、衣康酸和功能单体为原料,利用水溶液聚合法合成了一种适用于固井作业水泥浆的胶乳。对产物进行了红外光谱分析,综合评价了胶乳水泥浆体系的性能。研究结果表明,该胶乳沉降稳定性好,抗盐性能优良,加入到水泥浆中可有效降低胶乳水泥浆的游离液量和滤失量,并有效提升水泥石的力学性能。与丁苯胶乳和氯丁胶乳相比,合成的胶乳综合性能更为优良,可有效解决普通固井水泥浆体系稳定性差、脆性大等问题。     

木质素磺酸盐的接枝改性及其应用研究

木质素磺酸盐SFP在钻井液中可起降粘、起泡及絮凝3种作用。主要对木质素磺酸钙与丙烯酸的接枝共聚及改性后的产物作为钻井液处理剂进行了试验研究。对木质素磺酸盐进行接枝改性，可以提高其作用效果，扩大其应用范围。改性后的木质素磺酸盐作为钻井液处理剂，有较好的降粘及降滤失作用，并具有较好的耐温抗钙污染能力。     

聚合物氯化钾水泥浆体系性能评价及应用研究

GK-1井位于江陵凹陷涴市断裂带南岗一号断鼻构造,完钻井深3581m,固井目的层位为含钾石岩、石膏以及芒硝的粉质泥岩地层。使用常规盐水水泥浆固井其与地层的胶结质量差,制约着固井质量的提高。为提高含钾石岩地层的固井质量,利用抗盐降失水剂CG80S、防窜增强剂GS12L、抗盐分散剂CF44S、抗盐缓凝剂H21L以及复合加重剂材料CD26F构建了以10%氯化钾盐水作为配浆水的聚合物氯化钾盐水水泥浆体系,并对聚合物氯化钾水泥浆体系的物理性能和抗污染性能进行了评价。室内试验评价结果和GK-1井的现场应用表明,氯化钾水泥浆体系的性能可以满足含钾石岩以及含石岩、石膏以及芒硝的粉质泥岩地层固井要求,具有推广应用的价值。     

低乳化剂加量气制油基钻井液体系优化评价

为了确定低乳化剂加量气制油基钻井液体系的最佳配方,对主、辅乳化剂的比例以及各处理剂的加量进行了优化评价。优化配方为：320ml气制油＋80ml 30％CaCl2水溶液＋3％乳化剂（ZR4：FR2=60：40）＋0．5％润湿剂RSF51．5％CaO＋2％～3％有机土＋1％～2％降滤失剂CLF＋加重剂（石灰石）。该钻井液体系同时具有流变性能好、电稳定性强、高温高压滤失量低等优点。     

正电胶钻井液性能影响因素分析

针对正电胶钻井液在现场应用过程中钻井液携砂、悬砂困难等问题,室内研究了降滤失剂的类型、膨润土和钻屑质量分数、pH值等对正电胶钻井液流变特性和滤失量的影响。研究结果表明,常用的阴离子降滤失剂在降低正电胶钻井液滤失量的同时导致钻井液切力急剧下降,携砂和悬砂困难;非离子型和阳离子降滤失剂能很好地维持钻井液切力不变。膨润土和钻屑质量分数过高时,不利于钻井液流变性的控制,膨润土和钻屑的质量分数都应控制在4.0%以下。pH值过高或过低也会使钻井液失去良好的流变特性,一般应控制在9~11之间。该研究对正电胶钻井液现场应用具有理论指导意义。