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石墨—高分子复合防泥包润滑剂的开发与应用研究

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石墨—高分子复合防泥包润滑剂的开发与应用研究

作者：张美画西安石油大学

学位级别：硕士

随着钻井深度的不断增加,钻遇地层复杂程度加大,深井、水平井等特殊井位逐渐增多,时常钻遇泥页岩易水化地层,引起钻具泥包,诱发众多问题。目前主要通过添加混油或增加润滑剂的投放量,来防止钻头泥包,延长钻井配件的使用寿命。但由于混... 详细信息

随着钻井深度的不断增加,钻遇地层复杂程度加大,深井、水平井等特殊井位逐渐增多,时常钻遇泥页岩易水化地层,引起钻具泥包,诱发众多问题。目前主要通过添加混油或增加润滑剂的投放量,来防止钻头泥包,延长钻井配件的使用寿命。但由于混油及润滑剂在钻具表面的吸附性较差,难以适用于高侧压水平井,且残留的油易给环境造成污染,伤害地层,限制了其应用。因此,低毒性且具有“有防有清”能力的多点吸附防泥包润滑剂成为水基钻井液防泥包润滑剂的研究热点。本文在磺酸盐表面活性剂中引入具有强吸附基团的氨基、酰胺基和多羟基季铵型阳离子,通过合成条件优化,制备了具有双亲结构的多吸附位点的功能高分子。以润滑系数降低率为评价指标,通过单因素控制确定最佳合成条件。实验结果表明,功能高分子的最佳合成条件为:n(AM):n(THAAC):n(AOS)=1:1:6、固含量为30%、反应温度为75℃、反应时间为6 h。利用微纳米石墨的自润滑性,将功能高分子对微纳米石墨进行插层修饰,进一步提高防泥包润滑剂的降摩减阻作用。最后,通过添加7%的复合酯作为助剂,进一步优化了防泥包润滑剂的性能。通过润滑实验、抗温抗盐实验、防泥包实验、配伍性实验及缓蚀实验等,对石墨-高分子复合防泥包润滑剂的性能进行了评价。实验结果表明,该防泥包润滑剂具有较好的降摩减阻性能,且具有较好的抗温抗盐性,并有一定的缓蚀效果。常温下,加入0.5%防泥包润滑剂的渤钻膨润土基浆的润滑系数降低率为87.2%;在180℃热滚16 h的淡水基浆中,润滑系数降低率为83.2%,常温下在4.0%盐水浆中,润滑系数降低率为58.5%;当加入3.0%的防泥包润滑剂后,钢柱表面的泥包质量降低率达79.3%,钢球表面的泥包质量降低率达94.0%,防泥包效果显著;与钻井液体系具有较好的配伍性,对钻井液体系的其他性能无负面影响;在90℃的泥浆环境下,缓蚀效率可达85%以上。借助表面张力实验和润湿性实验,并结合X-射线衍射光谱仪测试,探讨了防泥包润滑剂的微观作用机理。实验结果表明,石墨-高分子复合防泥包润滑剂充分利用了石墨的自润滑性能,功能高分子中极性基团和强吸附基团的优良吸附性能,在钻头表面形成油膜涂层,同时利用石墨特殊的边缘效应,铲除钻头上的泥包,实现降摩减阻,预防泥包的目的。因此,该防泥包润滑剂较好的降低摩阻及预防泥包性能,促使其具有较好的发展及应用前景。

关键词：润滑剂防泥包多点吸附润滑系数降低率

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泥页岩新型防泥包PDC钻头设计及应用

石油机械 2014年第8期42卷 12-16页

作者：徐建飞中国石油大学(华东)机电总厂

PDC钻头在泥页岩中钻进时容易出现泥包现象,岩屑粘附于切削齿和刀翼顶面,使切削齿无法有效吃入地层。为此,研究了钻头冠部轮廓、切削结构、刀翼形状和水力结构等对PDC钻头防泥包性能的影响,并设计了新型防泥包PDC钻头。通过对PDC钻头体... 详细信息

PDC钻头在泥页岩中钻进时容易出现泥包现象,岩屑粘附于切削齿和刀翼顶面,使切削齿无法有效吃入地层。为此,研究了钻头冠部轮廓、切削结构、刀翼形状和水力结构等对PDC钻头防泥包性能的影响,并设计了新型防泥包PDC钻头。通过对PDC钻头体三维造型进行特殊设计,可以有效解决水眼堵塞、钻头泥包的难题,钢体PDC钻头以其无可比拟的优点应用会越来越广泛。滨深24X1井的现场试验结果表明,新型防泥包PDC钻头具有显著的防泥包性能,机械钻速高,在大港油田泥岩作业中有很高的推广应用价值。

关键词：泥页岩 PDC钻头防泥包冠部轮廓水力结构切削齿

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水基钻井液防泥包剂的研制

辽宁化工 2017年第7期46卷 632-633,636页

作者：崔晓艳中石油长城钻探工程技术研究院钻井液研究所辽宁盘锦124010

针对钻井过程中的钻头泥包问题,从改变泥浆润湿性出发,搜集了目前国内外常用的润湿翻转剂,对其进行复配,通过实验优选出了最佳配方:十二烷基三甲基溴化铵+OT+OP-10,该配方对钻井液性能影响较小,能有效降低表面张力以及接触角。

关键词：防泥包润湿翻转接触角表面张力

塔河10、12区三叠系地层PDC钻头防泥包技术研究

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新疆石油天然气 2011年第4期7卷 89-94,110页

作者：陈涛于洋飞魏强郑义平胡新兴李鸿雁中石油西部钻探钻井工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中石油新疆油田分公司开发公司新疆克拉玛依834000

近年来,PDC钻头在新疆塔河油田10、12区的钻井过程中大都不同程度地出现过泥包现象,且其中以三叠系地层的泥包问题尤为突出,而泥包后往往严重制约提速及可能导致钻头损坏。本文从地质岩性、钻井液性能、钻头设计、工程参数及操作水平等... 详细信息

近年来,PDC钻头在新疆塔河油田10、12区的钻井过程中大都不同程度地出现过泥包现象,且其中以三叠系地层的泥包问题尤为突出,而泥包后往往严重制约提速及可能导致钻头损坏。本文从地质岩性、钻井液性能、钻头设计、工程参数及操作水平等方面入手,深入分析了PDC钻头钻遇三叠系地层时泥包问题频发的主要原因,并结合本地区现场实际施工情况,提出了针对性防泥包的技术措施及优化方向。

关键词： PDC钻头防泥包三叠系

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新疆塔河油田PDC钻头防泥包技术研究

化工管理 2015年第2期 155-155页

作者：薛春来塔里木油田第六勘探公司新疆库尔勒841000

在塔河油田随着钻井新工艺、新技术的不断推广应用,给钻井液工作提出了更高的要求,长裸眼井、PDC钻头的应用不仅极大的节约了钻井成本,提高了机械钻速。但是在使用PDC钻头时,多种原因造成钻头泥包严重,影响正常钻井施工,甚至造成泥包卡... 详细信息

在塔河油田随着钻井新工艺、新技术的不断推广应用,给钻井液工作提出了更高的要求,长裸眼井、PDC钻头的应用不仅极大的节约了钻井成本,提高了机械钻速。但是在使用PDC钻头时,多种原因造成钻头泥包严重,影响正常钻井施工,甚至造成泥包卡钻事故。此类事故已经成为严重影响钻井速度的的原因,形成了一套解决PDC钻头泥包的办法。

关键词：塔河油田 PDC钻头防泥包

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新型水基润滑剂的合成与性能研究

当代化工研究 2023年第3期 61-63页

作者：张小平陈磊贾俊中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院陕西710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西710018

为了解决钻头泥包难题以提高深井钻探效率,采用胶束共聚法合成了一种新型的水基润滑剂。研究了单体配比、引发剂浓度和聚合时间对水基润滑剂的润滑性能的影响。研究结果表明,该水基润滑剂的最佳合成条件为丙烯酰胺、α-烯烃磺酸钠和三... 详细信息

为了解决钻头泥包难题以提高深井钻探效率,采用胶束共聚法合成了一种新型的水基润滑剂。研究了单体配比、引发剂浓度和聚合时间对水基润滑剂的润滑性能的影响。研究结果表明,该水基润滑剂的最佳合成条件为丙烯酰胺、α-烯烃磺酸钠和三羟乙基烯丙基氯化铵的最佳摩尔比为1:1:6,引发剂过硫酸铵的加量为0.3%,聚合时间为3h。当水基润滑剂加量为2.0%时,具有较好的防泥包效果,且在渤钻土中的润滑系数降低率达到70%以上。该水基润滑剂具有典型的低分子量结构,在现场浆中对模拟钻头(钨钢棒)具有显著的防泥包效果,在放大实验中具有稳定的可重复性能,具有潜在的实际现场应用价值。

关键词：水基润滑剂润滑系数防泥包

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大庆长垣西部Φ311.2mm井眼钻井技术

石油和化工设备 2021年第8期24卷 40-41页

作者：于艇雷大庆钻探工程公司钻井一公司黑龙江大庆163411

松辽盆地长垣西部大段泥岩发育,水敏性含量高达90%以上,该区块在钻井过程中普遍存在嫩三段以上易泥包,出泥环,下部青山口组井壁失稳等问题,通过对现有钻井液配方及工程措施进行优化和改进,通过五口井现场应用表明形成适合大庆长垣西部... 详细信息

松辽盆地长垣西部大段泥岩发育,水敏性含量高达90%以上,该区块在钻井过程中普遍存在嫩三段以上易泥包,出泥环,下部青山口组井壁失稳等问题,通过对现有钻井液配方及工程措施进行优化和改进,通过五口井现场应用表明形成适合大庆长垣西部大井眼施工的钻井技术,能有效稳定井壁和预防井下复杂。

关键词：抑制性防泥包井眼净化井壁稳定

HEM钻井液室内研究与在BD气田的成功应用

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非常规油气 2018年第3期5卷 80-83,79页

作者：张文彬王洪伟王雪松中海油田服务股份有限公司油田化学事业部湛江作业公司广东湛江524057

为了满足BD区块复杂地层钻井需求,筛选出适宜该区块特点的高性能钻井液体系,通过室内试验模拟和评估钻井液的抑制性、防泥包性能、抗污染性能,确定以聚胺为抑制剂的高性能HEM钻井液体系并应用于现场。结果表明,HEM钻井液线性膨胀率可控... 详细信息

为了满足BD区块复杂地层钻井需求,筛选出适宜该区块特点的高性能钻井液体系,通过室内试验模拟和评估钻井液的抑制性、防泥包性能、抗污染性能,确定以聚胺为抑制剂的高性能HEM钻井液体系并应用于现场。结果表明,HEM钻井液线性膨胀率可控制在20%,钻具泥包概率为常规钻井液泥包概率的4%;室内使用71.25kg/m^3评价土进行污染试验,污染前后流变性波动可控制在25%范围之内。HEM钻井液体系在BD区块4口井的现场成功应用,钻井液密度达到1.85g/cm^3,常温常压失水控制在6mL之内。研究表明,高密度HEM钻井液体系可以有效解决BD区块的井下复杂情况,为后续区块开发钻井液体系的选择提供参考依据。

关键词：聚胺强抑制性防泥包抗污染

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轨迹连续控制技术在常规定向井中的应用

西部探矿工程 2010年第10期22卷 55-58页

作者：张巧喜牛大可袁建平王正江苏石油勘探局钻井处江苏江都225261

江苏油田地层复杂,定向井所占比率高,轨迹控制难度大。为提高钻井速度,在现有技术条件下,对无玄武岩、辉绿岩特殊岩芯的井及无取芯作业的井,应用螺杆+PDC+MWD钻具组合的井眼轨迹连续控制技术,完成所钻井二开以后全部工序的施工。实践证... 详细信息

江苏油田地层复杂,定向井所占比率高,轨迹控制难度大。为提高钻井速度,在现有技术条件下,对无玄武岩、辉绿岩特殊岩芯的井及无取芯作业的井,应用螺杆+PDC+MWD钻具组合的井眼轨迹连续控制技术,完成所钻井二开以后全部工序的施工。实践证明,应用井眼轨迹连续控制技术能提高定向井的机械钻速,缩短了钻井周期。

关键词： MWD 轨迹连续控制剖面优化 PDC 防泥包