镶嵌屏蔽钻井液研究及评价

摘要

油气储层损伤是造成油气减产的重要原因之一，加强油气储层保护有利于提高油气采收率。镶嵌屏蔽钻井液利用镶嵌屏蔽剂对储层孔隙进行屏蔽，能有效阻止钻井液流体和固相颗粒侵入油气储层，达到保护油气储层目的。
　　以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和无机试剂A为原料，合成新型镶嵌屏蔽剂。通过单因素实验确定了合成镶嵌屏蔽剂的最佳实验条件，并对其性能进行评价。实验结果表明，合成镶嵌屏蔽剂的最佳实验条件为，单体浓度为30％、反应温度为40℃、体系pH值为7～8、交联剂浓度为0.04％、引发剂浓度为0.6％、单体配比为n(AM)∶n(AMPS)=6∶1和无机试剂A浓度为50％;合成的镶嵌屏蔽剂具有较好的封堵性和降滤失性，0.5％镶嵌屏蔽剂在40～60目砂层侵入深度为5.9cm，在80～100目砂层侵入深度为2.3cm，API滤失量为8.5ml;将镶嵌屏蔽剂、磺化沥青和LV-CMC进行复配能显著提高钻井液体系封堵性和降滤失性，说明镶嵌屏蔽剂、磺化沥青和LV-CMC具有较好的协同增效作用，能有效阻止钻井液流体和固相颗粒侵入油气储层孔隙。
　　以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料，氧化还原引发剂水溶液聚合法，合成钻井液用增粘剂。通过单因素和正交实验确定了合成最优条件，用红外光谱对聚合物分子基团进行了表征，并对产品的增粘、耐温、耐盐、稳定性和降滤失性能进行评价。实验结果表明，当单体浓度为37.5％、n(SSS)∶n(AMPS)∶n(AM)∶n(DMC)=1.5∶4.5∶9∶1、反应温度为45℃、引发剂用量为0.75％和pH=9时合成的聚合物具有较好的转化率、耐温性、耐盐性、快速增粘性、稳定性、降滤失和粘土抑制性，并与钻井液体系中其它添加剂具有较好的配伍性。红外图谱结果表明合成的聚合物为AM/AMPS/SSS/DMC四元共聚物。
　　将新型镶嵌屏蔽剂和增粘剂添加到传统无固相钻井液体系中，配制出一种新型镶嵌屏蔽钻井液体系，并对该钻井液体系性能进行室内评价。实验结果表明，该钻井液体系具有良好的抗污染性、加重性、封堵性、抑制性和防塌性，能有效抑制泥页岩水化膨胀，防止井壁坍塌，达到保护油气储层目的。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 钻井液

1．2 钻井液分类

1．4 井壁坍塌的原因及应对措施

1．4．1 井壁坍塌的原因

1．4．2 井壁坍塌的应对措施

1．5 油气储层损伤的原因及应对措施

1．5．1 油气储层伤害的原因

1．5．2 保护油气储层损伤的有效措施

1．6 国内外油气储层保护钻井液研究进展

1．6．1 无固相钻井液

1．6．2 超低渗透钻井液

1．6．3 水基成膜钻井液

1．6．4 屏蔽暂堵钻井液

1．7 本课题研究意义

1．8 研究内容

1．9 研究方法

1．10 本文的创新点

2 镶嵌屏蔽剂制备及性能评价

2．1 引言

2．1．1 丙烯酰胺

2．1．2 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

2．2 聚合反应化学方程式

2．3 镶嵌屏蔽剂制备

2．3．1 实验原料

2．3．2 实验仪器

2．3．3 合成实验步骤

2．4 合成条件确定

2．4．1 基浆和待测浆液配制

2．4．2 砂层封堵实验

2．4．3 单因素实验

2．5 镶嵌屏蔽剂性能评价

2．5．1 镶嵌屏蔽剂宏观结构

2．5．2 镶嵌屏蔽剂对基浆流变性影响

2．5．3 砂层封堵实验

5．3．5 嵌屏蔽剂、磺化沥青和LV-CMC协同性能评价

2．5．6 岩芯渗透率暂堵与恢复性能评价

2．6 本章小结

3 钻井液用增粘剂的合成及性能评价

3．1 引言

3．1．2 合成类聚合物

3．2 增粘剂分子结构设计

3．2．1 主链结构

3．2．2 侧链结构

3．3 聚合反应单体

3．3．1 对苯乙烯磺酸钠

3．3．2 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵

3．4 聚合反应化学方程式

3．5．1 实验原料

3．5．2 实验仪器

3．5．3 实验装置图

3．5．4 增粘剂合成步骤

3．6 合成条件确定

3．6．1 增粘剂特性粘数测定

3．6．2 黏度保留率

3．6．3 单因素实验

3．6．4 正交实验

3．6．5 重复性实验

3．7 增粘剂性能评价

3．7．1 聚合物XJH-II红外结构谱图，

3．7．2 聚合物转化率

3．7．3 聚合物加量对表观黏度的影响

3．7．4 聚合物耐温性

3．7．5 聚合物耐盐性

3．7．6 聚合物快速增粘性

3．7．7 聚合物稳定性

3．7．8 聚合物降滤失性

3．7．9 聚合物抑制性

3．8 本章小结

4 新型镶嵌屏蔽钻井液配方优化

4．1 钻井液配方筛选

4．2 最优配方抗污染实验

4．3 最优配方加重实验

4．4 最优配方砂层封堵实验

4．5 最优配方抑制性实验

4．5．1 最优配方页岩回收率实验

4．5．2 最优配方页岩膨胀实验

4．6 最优配方岩芯渗透率恢复实验

4．7 本章小结

5 结论

6 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢