水基钻井液用耐高温纳米聚合物封堵剂的研制

深井超深井钻井过程中,纳米聚合物封堵剂对解决微孔隙、微裂缝发育地层的井壁失稳问题至关重要,然而高分子聚合物类封堵剂高温易降解失效。优选N,N-二酰胺(DMAM)、2-酰胺-2-丙磺酸(AMPS)、(ST)和二二化铵(DMDAAC)为反应单体,过***铵为引发剂,N,N-亚双酰胺(MBA)为交联剂,采用乳液聚合法合成了一种纳米聚合物封堵剂。红外光谱显示合成材料为目标产物,粒度分析表明中值粒径为129 nm。通过砂盘封堵实验以及高温老化前后的API、高温高压滤失量对其高温封堵性能进行评价,180℃高温老化后,加入1%纳米聚合物封堵剂的钻井液API滤失量为24.4 mL,高温高压滤失量为92 mL,高温高压砂盘滤失量为66 mL。实验结果表明,通过优化分子结构解决了纳米聚合物封堵剂高温易降解的问题,合成的纳米聚合物封堵剂具有优异的抗温和封堵性能。

一种页岩地层环保型纳米封堵剂的研制及性能评价

以酰胺、2-酰胺-2-丙磺酸和液体石蜡为原料,在以偶氮二异庚腈为引发剂的条件下合成出一种页岩地层用纳米封堵剂LNM,通过红外光谱分析、热重分析和粒度实验对其结构进行表征,同时对其封堵性能和环保性能进行评价。结果表明:在1 625 cm~(-1)处没有出现峰值,表明C=C的伸缩振动峰消失并打开,、醚基、羰基、亚等基团峰值均存在;产物在320℃以下不容易发生分解,结构稳定;LNM粒度中值在未使用分散手段前达到132nm,已经达到了纳米级别。建立模拟页岩地层微裂缝评价封堵性能评价方法,在各类纳米封堵材料评价中,纳米封堵材料LNM具有优异的封堵能力,堵剂加量1%渗透率降低超过40%。当加量超过5%时,渗透率降低率接近70%。当加量为9%时,泥饼封堵时测试的渗透率可以达到2.862×10~(-4) mD,较封堵前的1.316 4×10~(-3) mD下降了78.26%;EC50=48 091 mg·L~(-1),表明LNM***,对环境无害,达到环保要求。

FDM-1成膜封堵剂的实验评价及应用

哈得逊地区石炭系地层以泥岩为主,夹薄层砂岩、角砾岩。钻井过程中剥落掉块严重,造成挂卡,岩屑代表性差,影响地质录井;增斜段和水平段钻井托压严重,定向和钻井效率很低。为此,钻井液引入了成膜封堵技术,对FDM-1新型成膜封堵剂进行了室内评价实验,建立了溶液漏失量和滤膜透失量评价成膜效率的方法,并对其在土浆中的作用机理进行研究。实验评价和现场应用结果表明,FDM-1是一种纳米-微米级高分子聚合物乳液,可在多孔介质表面通过滤失形成致密的高分子膜,这种高分子膜具有非渗透、可变形的特征,在地层孔隙中形成致密的封堵层,降低滤失量,有效地稳定井壁,解决泥页岩掉块问题。同时,通过改善泥饼质量起到润滑减阻,有效地解决定向托压的问题。

储气库防气窜增韧高强度封堵剂研究与应用

针对目前不同地层特点的储气库老井封堵作业需要,研制出适合于地下储气库老井封堵用防气窜增韧高强度系列封堵剂,即根据地层特点添加纤维增韧材料、纳米防气窜材料和可固结防漏失材料,并且研发了储气库老井封堵工艺。封堵剂性能评价结果表明,该防气窜增韧高强度封堵剂具有较好性能:初始流动度为28 cm、稠化时间6 h、抗压强度32 MPa、抗折强度8.2 MPa、气测渗透率为0.04×10~(-3)μm~2等。采用"高压挤堵、带压候凝"的工艺措施,保证了老井封堵质量。截至目前,采用防气窜增韧高强度系列堵剂及工艺先后在大港储气库等进行了187口老井的封堵施工,成功率100%,有力保障了储气库安全运行。