抗高温泡沫钻井液研究

发布时间：2019-10-22 15:15

【摘要】：在钻深井、超深井及地热钻井过程中,时常面临复杂的地质构造和变化异常的地层温度,如钻探过程井下循环温度高、井眼清洁困难、机械钻速慢、地层漏失极为严重等复杂钻井技术难题,对油气勘探开发钻井液性能提出了更高的要求。泡沫钻井液具有低滤失、储层伤害较低、体系稳定和剪切性能好的优点,这对于解决深层、超深层地区以及高温地热资源钻井难题具有积极作用。然而,针对钻井中面临的较高地层温度而言,泡沫钻井的使用面临着关键技术难题,即常规泡沫钻井流体抗高温性能不足,易致使泡沫钻井液失效,不能满足深层超深层高温地层油气钻井的需要,严重限制了泡沫钻井技术在深层高温地层中的应用。本文以理论研究和实验研究相结合,针对泡沫钻井液抗高温性能不足这一技术难题,开展了以下几个方面的研究： 深入分析了泡沫流体特点及泡沫相关理论,通过对不同种类发泡剂的性能评价,筛选出抗温、抗盐性能较好的单一发泡剂AOS和BS-12,进而将单一发泡剂进行复配,优选出泡沫性能优越、抗污染能力和高温稳定性较强的复配发泡剂HGF,采用表面张力分析泡沫膜的自修复能力,考察高温下泡沫的稳定性能,并利用显微观测法对不同温度下发泡剂的泡沫结构进行微观分析,着重考察其热稳定性能。 采用水溶液聚合法进行了四元共聚反应,合成出抗高温稳泡剂HDW,并通过正交试验和单因素实验优化得出最佳制备工艺条件,采用红外光谱分析验证共聚物分子结构,分析谱图中的特征吸收峰,发现产物分子链上含有参与反应的四种单体的各官能团,验证了合成方案的可行性和合成产物理论推导所得分子结构的正确性,并采用X射线衍射仪对高温稳泡剂进行了XRD分析,共同表征了所合成高温稳泡剂的分子结构特征。 室内对比评价不同稳泡剂与合成稳泡剂的稳泡效果和抗温性能,验证合成稳泡剂增稳效果最为明显,且具备良好的高温稳泡性能,对泡沫钻井液体系进行了泡沫综合性能评价,其较好的抗温性能、抗污染能力和高温热稳定性能,在230-C高温下泡体积达500mL,半衰期达603s,基本满足高温地层泡沫钻井施工的需要。
【图文】：

一般由长链烃基构成，以碳氢基团为主，按照一定规律排列成界面膜，起到稳定泡沫的作用。泡沫的形成过程如图2-1所示，在浮力的作用下，单层气泡有向上的力，由于表面活性剂的吸附作用，，在气液界面处形成双层膜结构，多个单层气泡通过气液界面膜而连接形成泡沫体。气体 III 泡沫I I I I ‘ I ！ I 1 ‘ I I I ！ !_」"4了少-N i 1 f ！ Mil I I I I I I I* ? ，,.个,-

本文编号：2551694