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钻井液体系不断完善,钻井液处理剂快速发展
2017-12-18 来源:本站原创
 

钻井液体系不断完善,钻井液处理剂快速发展

此阶段,SMPSMC、磺甲基单宁(SMT)等处理剂构成的三磺钻井液体系已逐渐成熟,并在各大油田推广应用,有效降低了深井、超深井井下复杂,顺利打成了一批深井和高难度井[2]。尤其值得强调的是,PAM对钻井液及处理剂的发展起到了关键作用。首先,不同相对分子质量、不同水解度的HPAM产品(结构见式1),有效解决了固相及黏土(尤其是劣质土)含量控制的难题,保证了钻井液的清洁。

同时,以PAM水解产物为基础衍生的HPAM、大钾(水解聚丙烯酰胺钾盐)、聚丙烯酸钙(CPA)等产品,在钻井液中可起到絮凝、包被、井壁稳定、降滤失和调流型等作用,使钻井液性能控制更方便。尤其是PAM的水解、磺化、季铵化等产品的出现(如式2、式3所示),不仅促进了低固相不分散聚合物钻井液体系的发展,改变了以往以分散钻井液体系为主的现象,也使聚合物钻井液的抗温抗盐能力有了明显提高。受PAM水解、磺化和季铵化反应产物的启示,基于式2和式3,通过配方及工艺优化,先后研制并应用了与式2和式3结构相近的80A-51PAC-141/142/143SK-1/2等一系列聚合物处理剂,由于这些产品分子中的基团及相对分子质量已经进行了优化,其性能比PAM水解产物明显提高,其应用有力推动了钻井液技术的进步。可以说,HPAM不仅是聚合物处理剂发展的基础,也是形成低固相钻井液体系的基础,此时无论是钻井液的流变性、滤失性、润滑性、抑制性等,与过去相比都有了大幅提高,钻井液固相控制水平也有了进一步提高,并使钻井液由粗分散体系逐渐过度到不分散钻井液体系。低固相钻井液体系逐渐形成并完善,配合高压喷射钻井,大大提高了钻井速度。由于这些聚合物处理剂具有良好的降滤失、井壁稳定、抑制、絮凝等作用,利用其与氯化钾配合形成的钾盐聚合物钻井液,以及钾盐聚磺钻井液体系,有效解决了水敏性、易塌地层的坍塌及深井钻井的难题,聚合物处理剂也使饱和盐水钻井液体系的性能进一步提高,满足了盐膏层钻井的需要,为安全快速钻井提供了有效的技术支撑。

 

现场实践是钻井液处理剂发展的根基。受现场启发,如基于SMP只有与SMC等配合才能发挥作用,通过配方和工艺优化,研制生产了SLSPSCSPSPNH等产品,使现场应用更方便,效果更好,也在一定程度上充实了处理剂品种,奠定了抗高温聚磺钻井液体系的基础。

最早应用的淀粉改性产物是糊化或膨化淀粉,为解决其易发酵的问题,上世纪80年代中期,开发了羧甲基淀粉(CMS),并一度成为饱和盐水钻井液有效的降滤失剂。针对CMS应用中存在的问题,为提高淀粉的抗温能力,开展了一系列改性工作,但并没有取得实质性应用进展。

在栲胶及单宁碱液的应用基础上,针对存在的起泡、抗温抗盐能力差等问题,研制开发了磺甲基单宁和磺化栲胶,提高了产品的抗温抗盐能力,拓宽了应用范围。

木质素方面,从环保角度出发,研制了钛铁腐木质素磺酸盐降黏剂、接枝共聚物降黏剂等,并在现场应用中见到了一定效果,为发展环保木质素磺酸盐类处理剂奠定了基础。

从提高钻井液体系抑制性的需要出发,还开发了吸附能力强、有效期持久的阳离子化合物和聚合物处理剂,并形成阳离子聚合物钻井液体系。由于缺乏配伍的处理剂,加之缺乏有效的评价方法,以及人们对其良好的性能缺乏足够认识,阳离子聚合物钻井液最终没有大面积推广。

结合实践,对钻井液处理剂结构与性能的关系进行了探讨,为提高对聚合物处理剂的认识及处理剂的发展奠定了基础。

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