环境友好型聚合物钻井液抑制剂的室内研究.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 钻井 液与 完井 液 2 0 1 5年 9月 重拍反应得到的聚乙烯多胺达到环境友好型聚合物钻 井液抑制剂的要求 。该合成方法是以聚丙烯酰胺为原 料 ，用溴在碱性条件下作为催化剂 ，反应过程中，具 有较高活性的溴离子取代酰胺中的一个氢原子生成酰 胺的溴胺化产物 ，在碱性条件下失去另外一个氢原子 生成溴代酰胺基负离子 ，该负离子发生 H o f ma n n重 排反应 ，最终生成聚乙烯多胺。该方法通过严格控制 原料 、催化剂、反应时间以及反应温度等工艺参数 ， 最终可获得的聚乙烯多胺胺化度大于 8 5 ％。 3 聚胺抑制剂的抑制能力评价 3 ． 1 石油天然气行业标准测试法 如表 1 所示 ，不同种类 的抑制剂在相同质量浓度 下对泥页岩的抑制能力不同 ，聚胺抑制剂溶液的线性 膨胀率 降低 5 6 ．7 9 ％，页岩滚动 回收率提高 5 6 ． 7 3 ％， 而氯 化钾 的线性膨胀率降低 2 2 ．7 5 ％，页岩滚动 回收 率提高 4 3 ．0 3 ％，说 明聚胺抑制剂具有较强的抑制 能 力 ， 且比相同浓度 的氯化钾溶液具有更强的抑制能力 。 表 1 自研 聚胺抑制剂与其他抑制剂抑制能力的对 比 抑制 加量 ／线性膨胀 线性膨胀率滚动回滚动回收率 剂 ％ 率 ／ ％ 降低率 ／ ％收率 ／ ％提高率 ／ ％ 3 ． 2 毛细 管吸人时 问测 试法 CS T 毛细管吸人时间测试法 C S T是一种可以确定 抑制剂 防止泥页岩水化膨胀能力 的方 法。C S T利 用 多孑 L 滤纸的毛细管压力对过滤速率的影响来研究处理 剂水溶液的过滤特征 。抑制剂能够防止泥页岩水化膨 胀，从而产生更多的自由水和渗透性更好的滤饼，进 而有效缩短毛细管吸人时间间隔。按表 1 配制抑制剂 溶液 ，分别测试其 CS T，结果见表 2 。由表 2可知 ， 常用抑制剂中，聚胺抑制剂的毛细管吸力时间相对较 低 ，毛细管吸人 时间仅为 2 8 ． 5 S ，毛细管吸入时间降 低率达 6 1 ．8 4 ％， 而氯化钾 的毛细管吸人时间为 4 8 ． 8 S ， 毛细管 吸入 时间降低率为 3 4 ．6 2 ％，说 明聚胺抑制剂 具有较强的抑制能力。 表 2 毛细管 吸入 时间测试 法 CS T 对 自研聚胺抑制剂抑制能力的评价 抑制剂 毛细管 吸人时间测试 毛细管吸人时间 ／ s 毛细管吸人时间降低率 ／ ％ 4 聚胺抑制剂的环境可接受性评价 生物 降解性评价法能够反应在 自然环境条件下 ， 抑制剂被微生物完全分解变成低分子化合物 的能力。 选 取糠 虾 生 物 毒性 C 5 和 生 物 降解 性 B O D ／ C O D 2方面对聚胺抑制剂的进行评价 ， 结果 见表 3 。 由表 3可以看 出， 该聚胺抑制剂糠虾生物毒性 L C 5 为 1 8 7 6 4 mg ／ L，属于实际无毒 ，生物降解性 B O D ／ C O D 为 6 8 ．2 ％，属于易降解 ，具有较好 的环境可 接受性 表 3 聚胺抑 制剂环境可接 受性 的评价 5 聚胺抑制剂对钻井液性能的影响 5 ． 1 抑制性 能 J I I 渝地 区上部 泥页岩地 层主要采用聚合物无 同 相 、KC 1 一 聚合物无 固相 和 K C 1 一 聚合 物钻井液体 系。 4套钻井液配方见表 4 。不同钻井液对页岩 的抑制能 力见表 5 。 表 4 不 同钻井液体系的实验配方 配方 钻井液类型 钻井液配方 1 KC 1 ． 聚合物无固相 2 聚胺 一 聚合物无固相 水 0 ． 6 ％KP AM 7 ％K Cl 水 0 ． 6 ％ K P AM 1 ． 5 ％ 聚胺 s 一 聚合物 4 ⋯。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 钴井 液与 完井 液 2 0 1 5年 9月 据土壤环境质量标准 、水环境质量标准和水污染物排 放控制标准 ，其环保性主要通过 p H值 、重金属含量 、 生物毒性和生物降解性方 面进行测定 ，结果见表 8 。 由表 8可知 ，上述 4套钻井液 的 p H值 、重金属含量 、 生物毒性和生物降解性均达到环保要求 ，不会对环境 造成污染。采用聚胺抑制剂的聚合物钻井液体系在生 物毒性和生物降解性方面具有更好的环保性，分析原 因主要是 由于较 高浓度氯离子对含 K C 1 的钻井液体 系生物毒性和生物降解性造成一定负面影响。 表 8 不 同钻井液环保性能 的影 响 6 结论 与建 议 1 ． 聚胺抑制剂本身具有较好的抑制能力 ，有利于 在川渝地区上部地层 的大段泥页岩地层使用 ，且其易 降解 ，对环境无影响 ，具有较好的环境可接受性 。 2 ． 聚胺抑制剂取代 聚合物钻井液中的 KC 1 ，不仅 没有对原钻井液流变性造成不 良影响，而且能够增强 聚合物钻井液的抑制能力 ，具有极强的抗钻屑污染的 能力。且氯离子浓度得以很大程度 的降低 ，使得钻井 液具有更好 的环保性 。 [ 2 ] [ 3 ] 参 考 文 献 张国，徐江，詹美玲，等 ． 新型聚胺水基钻井液研究及 应用 【 J 1 ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 3 ，3 0 3 2 3 2 6 ． Zh a n g Gu o，Xu J i a n g，Z h e n M e i l i n g，e t a 1 ． Re s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f p o l y a mi n e wa t e r b a s e d d r i l l i n g fl u i d s y s t e m[ J ] ． D r i l l i n gF l u i d＆C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 1 3 ， 3 0 3 2 3 2 6 ． 罗健生 ，李 白 ，李怀科，等 ．HE M 深水 聚胺钻井液 体系研究与应用 【 J J ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 1 2 O 一 2 3 ． L u o J i a n s h e n g， L i Zi l i ， Li Hu a i k e ， e t a 1 ． Re a s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f d e e p wa t e r p o l y a mi n e d r l l i n g fl u i d HE M[ J ] ． Dr i l l i n g Fl u i d ＆ Co mpl e t i o n Fl ui d，2 01 4，3 11 2 0 2 3 ． 霍宝玉，杨飞，吕烛 ，等 ． 聚胺仿油基钻井液在高位垂 比水平井的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 3 2| 一 3 ． Hu o Ba o y u，Ya n g F e i ，LV Zh u， e t a 1 ．Ap p l i c a t i o n o f p o l y a mi n e i m i t a t i o n o i l b a s e d d r i l l i n g fl u i d i n h i g h r a t i o o f d i s p l a c e me n t a n d v e r t i c a l d e p t h h o r i z o n t a l we l l s [ J ] ．Dr i l l i n g Fl u i d＆ Co m pl e t i o nFl u i d， 2 0 1 3 ，3 0 3 2 7 3 0 ． [ 4 】 钟汉毅，邱正松 ，黄维安，等 ． 胺类页岩抑制剂特点及 研究进展 [ J ] ． 石油钻探技术 ，2 0 1 0 ，3 8 1 1 0 4 1 0 8 ． Z h o n g Ha n y i ，Qi u Z h e n g s o n g，Hu a n g We i a n ，e t a 1 ． De v e l o p me n t a n d f e a t u r e s o f a mi n e s h a l e i n h i b i t o r s [ J ] ． Pe t r o l e u m Dr i l l i n g T e c h n i q u e s ，2 0 1 0，3 811 0 4 1 0 8 ． [ 5 】 张洪伟， 解经宇，左凤江，等 ． 强封堵有机盐钻井液在致 密油水平井 中的应用 ． 钻井液 与完井液 ， 2 0 1 3 ， 3 0 3 4 3 4 6 ． Z h a n g Ho n g we i ，Xi e J i n g y u ，Z u o F e n g J i a n g ，e t a 1 ． Ap p l i c a t i o n o n h i g h s e a l i n g o r g a n i c s a l t d r i l l i n g fl u i d s y s t e m i n t i g h t o i l r e s e r v o i r h o r i z o n t a l w e l l [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ Co mp l e t i o nFl u i d，2 0 1 3， 3 0 3 4 3 4 6 ． [ 6 ] 许明标，张春阳，徐博韬，等 ． 一种新型高性能聚胺聚 合 物钻 井液 的研制 [ J ] ． 天 然气 工业，2 0 0 3 ，2 8 1 2 5l 一 53 ． Xu M i n g b i a o，Zh a n g Ch u n y a n g， Xu Bo t a o，e t a 1 ． S tud y o n a n e w h i g h p e rf o r ma n c e p o l y a mi n e p o l y me r d r i l l i n g fl u i d [ J ] ． N a t u r a l G a s I n d u s t r y ，2 0 0 3 ，2 8 1 2 5 1 5 3 ． [ 7 ] 梅宏， 席建勇 ， 赵新 ． 新型胺基抑制剂室内制备及评价 [ J ] ． 新疆石油天然气 ，2 0 1 0 ，6 2 4 7 4 9 ． M e i Ho n g，Xi J i a n y o n g， Z h a o Xi n ． S y n t h e s i s a n d e v a l u a t e o f n e w p l y a mi n e i n h i b i t o r [ J ] ． X i n j i a n g P e t o r l e u m，2 0 1 0 ，6 2 4 7 4 9 ． [ 8 ] 舒小波，孟英峰，万里平，等 ． 胺类强抑制泡沫钻井液 的研究 [ J 1 ． 现代化_丁，2 0 1 4 ，3 4 3 8 6 ． 8 9 ． S hu Xi a o bo， M e n g Yi n gf e n g， W a n Li p i ng， e t a 1 ． Re s e a r c h o n h i g h i n h i b i t i v e f o a m d r i l l i n g fl u i d b a s e d o n a mi n e d e r i v a t i v e s [ J ] ． Mo d e r n C h e mi c a l I n d u s t r y ，2 0 1 4 ，3 4 3 8 6 ． 8 9 ． [ 9 ] 胡 进 军 ，孙 强 ，夏 小 春 ，等 ． 环 境 友 好 型水 基 钻 井 液 GR E E N． DR I L L的研制与应用 [ J ] ． 石油钻探技术，2 0 1 4 ， 4 2 2 7 5 7 9 ． Hu J i n j u n ，S u n Qi a n g ，Xi a Xi a o c h u n ，e t a 1 ． D e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f e n v i r o n me n t - f r i e n d l y d r i l l i n g flu i d g r e e n - d r i l l [ J ] ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g T e c h n i q u e s ，2 0 1 4 ，4 2 2 7 5 7 9 ． [ 1 0 】郭文宇 ，彭波 ，操卫平 ，等 ． 钻井液用低聚胺类页岩抑 制剂的结构与性能 【 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 5 ，3 2 1 2 6． 2 9． Gu o W e n y u， Pe n g Bo， Ca o W e i p i n g，e t a 1 ． M ol e c u l a r s t r u c t u r e a n d p e r f o r m a n c e o f o l i g o m e r i c a mi n e s h a l e i n h i b i t o r [ J ] ．Dr i l l i n g “ ＆C o m p l e t i o n F l u i d ． 2 0 1 5 ， 3 2 1 2 6 2 9 收稿 日期2 0 1 5 - 8 2 6 ；H GF I 5 0 4 C 4 ；编辑王超 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m