钻井液抗高温技术研究

钻井液抗高温技术研究

论文摘要

随着深井钻井技术的飞速发展,深井超深井钻井液面临的技术难题越来越突出。由于我国地质情况比较复杂,深井钻井液面临着高温、高密度、高盐的“三高”问题,对钻井液性能产生极大影响。本文从聚丙烯酰胺、淀粉、CMC等常用钻井液处理剂的高温失效机理出发,分析了聚合物和表面活性剂之间的相互作用,从而优选出最佳的表面活性剂和抗氧剂来抑制聚合物的高温降解;针对深井钻井液处理剂磺甲基酚醛树脂(SMP)的高温过度交联,通过分析矿化度、温度和pH值等对交联反应的影响及SMP的分子结构,找出引发高温交联的原因,研制出高温稳定剂TSA和SA。室内实验和现场试验均表明,混合表面活性剂(Tween-80:CTAB为99:1)和抗氧剂pml的使用均提高了钻井液的抗高温性能,高温稳定剂有效抑制了聚磺饱和盐钻井液体系的高温交联,改善了体系流变性。本文结合塔里木油田对深井钻井液处理剂的使用情况,优选出抗高温抗盐降滤失剂和其他处理剂,通过实验和粒度分析确定重晶石的颗粒指标,引入高温稳定剂,优化出抗150℃、180℃和200℃高温,密度从1.5g/cm3到2.5g/cm3不等的饱和盐钻井液体系,并对体系的抗钙、抗岩屑污染性能进行了评价。实验结果表明,该体系具有良好的流变性能和高温高压滤失性能,抗污染能力强。在高密度钻井液中加入有机盐能大大改善体系的流变性。最后,本文对泥饼中有机物含量和泥饼质量之间的关系进行了研究,为形成薄而韧的致密泥饼提供了依据。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 第二章 高温对水基钻井液性能的影响
  • 2.1 水基钻井液在高温下的特点
  • 2.1.1 高温恶化钻井液性能
  • 2.1.2 高温对水基钻井液热稳定性的影响
  • 2.1.3 高温对水基钻井液中粘土粒子的影响
  • 2.1.4 高温对处理剂的作用及其对钻井液性能的影响
  • 2.1.5 抗高温处理剂的基本要求及分子结构特征
  • 2.2 高密度对水基钻井液的影响
  • 2.2.1 高密度引起的钻井液技术难题
  • 2.2.2 高密度钻井液的流变性问题
  • 2.2.3 高密度钻井液流变性的调控
  • 2.3 膏盐对水基钻井液的影响
  • 2.3.1 盐对钻井液性能的影响
  • 2.3.2 饱和盐水钻井液体系的特点
  • 2.4 抗高温抗盐处理剂的研究现状
  • 2.4.1 抗高温水基降滤失剂的发展概况
  • 2.4.2 抗高温抗盐降粘剂的发展概况
  • 2.5 抗高温抗盐高密度钻井液研究现状
  • 2.6 存在问题及本文研究内容
  • 第三章 提高常规水基钻井液的抗温性能研究
  • 3.1 钻井液中聚合物的高温失效机理
  • 3.1.1 聚丙烯酰胺在水溶液中的氧化降解
  • 3.1.2 降滤失剂的耐温性研究
  • 3.1.3 提高聚合物抗温性能的措施
  • 3.2 提高钻井液中聚合物耐温性实验
  • 3.2.1 表面活性剂和抗氧剂提高聚丙烯酰胺的抗温性
  • 3.2.2 表面活性剂和抗氧剂提高淀粉的抗温性
  • 3.2.3 表面活性剂和混合抗氧剂提高CMC 的抗温性
  • 3.2.4 表面活性剂和抗氧剂的现场应用
  • 3.3 提高磺甲基酚醛树脂的抗温性能
  • 3.3.1 磺化酚醛树脂的高温交联
  • 3.3.2 高温稳定剂的室内评价
  • 3.3.3 高温稳定剂抑制交联的机理研究
  • 第四章 抗高温高密度饱和盐水钻井液体系研究
  • 4.1 抗高温处理剂的优选
  • 4.1.1 降滤失剂的优选
  • 4.1.2 膨润土含量的确定
  • 4.1.3 重晶石的优选
  • 4.2 抗高温150℃高密度近饱和盐水钻井液体系研究
  • 4.2.1 降滤失剂SMP-3 的最佳加量优选
  • 4.2.2 辅助降滤失降粘剂的优选
  • 4.2.3 沥青的优选
  • 3的超高密度下钻井液体系的加重剂复配优选'>4.2.4 在密度大于2.59/cm3的超高密度下钻井液体系的加重剂复配优选
  • 4.3 抗高温180℃高密度近饱和盐水钻井液体系研究
  • 4.3.1 处理剂加量优选
  • 4.3.2 调整膨润土加量
  • 4.3.3 180℃时体系配方抗污染实验
  • 4.3.4 180℃时稳定剂的优选实验
  • 4.4 抗高温200℃高密度近饱和盐水钻井液体系研究
  • 3时的钻井液体系研究'>4.4.1 密度为2.09/cm3时的钻井液体系研究
  • 3时的钻井液体系研究'>4.4.2 密度为2.39/cm3时的钻井液体系研究
  • 4.5 有机盐高密度钻井液体系的研究
  • 4.5.1 实验目的和方法
  • 4.5.2 室内实验研究
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 泥饼中有机物含量对钻井液滤失性能的影响
  • 5.1 泥饼质量的评价参数
  • 5.2 泥饼中有机物含量影响滤失性能的实验研究
  • 5.2.1 影响聚合物钻井液泥饼中对有机物含量的实验研究
  • 5.2.2 影响聚磺高密度钻井液泥饼中有机物含量的实验研究
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的学术成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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