1、中石油鉆井院中石油鉆井院高性能胺基鉆井液技術高性能胺基鉆井液技術技術交流與匯報技術交流與匯報中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院l井壁坍塌井壁坍塌l井徑擴大井徑擴大l卡鉆卡鉆l扭矩及阻力增大扭矩及阻力增大一、研究背景一、研究背景井壁失穩造成的井徑擴大井壁失穩造成的井徑擴大 鉆井過程中泥頁巖地層常出現：鉆井過程中泥頁巖地層常出現：l油基鉆井液成本高，污染大）油基鉆井液成本高，污染大）l強抑制性的水基鉆井液強抑制性的水基鉆井液有效解決方法：有效解決方法： 世界范圍內所鉆地層中超過世界范圍內所鉆地層中超過90%90%為泥頁巖地層，鉆井過程為泥頁巖地層，鉆井過程中約中約75%75%的工程問

2、題與泥頁巖有關。的工程問題與泥頁巖有關。中石油鉆井院中石油鉆井院l抑制性能不理想抑制性能不理想l易水解，穩定性差易水解，穩定性差N+RRRRCOOHNHNNHHOOCCOOH兩親性聚胺酸兩親性聚胺酸 NH2NH2CH2CHCH3CH3CH3CH2NOCl+-.l與其它處理劑配伍性差與其它處理劑配伍性差l生物毒性大，受環保限制生物毒性大，受環保限制季銨鹽季銨鹽烷基二胺類已二胺）烷基二胺類已二胺） 小陽離子小陽離子 缺乏：缺乏： 銨鹽或胺類化合物作為泥頁巖抑制劑的研究由來已久：銨鹽或胺類化合物作為泥頁巖抑制劑的研究由來已久：一、研究背景一、研究背景中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院所

3、設計的胺類抑制劑的分子結構特征：所設計的胺類抑制劑的分子結構特征：二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制分子結構設計分子結構設計中石油鉆井院中石油鉆井院u新型胺類抑制劑的合成優選催化胺化法的工藝路線新型胺類抑制劑的合成優選催化胺化法的工藝路線 缺陷：設備要求高，安全生產要求高缺陷：設備要求高，安全生產要求高胺基抑制劑胺基抑制劑SIATSIAT的合成的合成二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院胺基抑制劑胺基抑制劑SIAT的生產工藝流程：的生產工藝流程：二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院胺基抑制劑胺基抑制劑-SIAT中試產品：中試產品：二、胺基抑制劑研

4、制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院IRIR分析：分析：u 兩者兩者IRIR譜圖形狀相似，均分別在波數譜圖形狀相似，均分別在波數33603360、29702970、28752875、15801580、14561456、11071107、920920、860860、833833及及443cm-1443cm-1附近出現特征吸收峰附近出現特征吸收峰 二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院ESI-MSESI-MS分析分析有機化合物或聚合物的分子量分析分析有機化合物或聚合物的分子量 ）：）：uSIATSIAT與與UltraHibUltraHib的的ESI-MSESI-MS圖

5、中都出現了圖中都出現了m/zm/z分別為分別為249249、307307、365365、423423、481481的主峰，依次相差的主峰，依次相差5858，說明兩者均屬于混合物，由聚合度不同、，說明兩者均屬于混合物，由聚合度不同、結構單元相同的低聚物組成，且聚合物的最大分子量不超過結構單元相同的低聚物組成，且聚合物的最大分子量不超過10001000。二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院GC/MSGC/MS分析：分析：u兩種化合物的氣相色譜圖基本一致，出峰的兩種化合物的氣相色譜圖基本一致，出峰的保留時間及峰形都非常相近。保留時間及峰形都非常相近。二、胺基抑制劑研制二、胺基

6、抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院u兩種化合物的兩種化合物的GC/MSGC/MS譜圖基本一致，譜圖基本一致，GCGC中出峰的保留時間及峰形相同，中出峰的保留時間及峰形相同，且且EI-MSEI-MS中的碎片峰也相同，均出現了脂肪胺類化合物的系列特征碎片離中的碎片峰也相同，均出現了脂肪胺類化合物的系列特征碎片離子子m/z 30m/z 30、4444、5858。二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院二、胺基抑制劑研制二、胺基抑制劑研制中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院三、胺基抑制劑性能評價三、胺基抑制劑性能評價1 1、SIATSIAT對膨潤土抑制性能評價對膨潤土抑

7、制性能評價中石油鉆井院中石油鉆井院膨潤土添加量與膨潤土添加量與600600的關系圖的關系圖 膨潤土添加量與膨潤土添加量與3 3的關系圖的關系圖 膨潤土添加量與靜切力膨潤土添加量與靜切力G10G10的關系的關系圖圖 膨潤土添加量與膨潤土添加量與AVAV的關系圖的關系圖 三、胺基抑制劑性能評價三、胺基抑制劑性能評價中石油鉆井院中石油鉆井院采用玉門油田長采用玉門油田長-301-301井的同一批鉆屑進行鉆屑回收率試驗。井的同一批鉆屑進行鉆屑回收率試驗。2 2、SIATSIAT對泥頁巖鉆屑抑制性評價對泥頁巖鉆屑抑制性評價三、胺基抑制劑性能評價三、胺基抑制劑性能評價中石油鉆井院中石油鉆井院3 3、SIAT

8、SIAT配伍性能評價配伍性能評價三、胺基抑制劑性能評價三、胺基抑制劑性能評價中石油鉆井院中石油鉆井院三、胺基抑制劑性能評價三、胺基抑制劑性能評價中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院胺基抑制劑胺基抑制劑SIAT的抑制機理表現在：的抑制機理表現在：四、抑制作用機理分析四、抑制作用機理分析中石油鉆井院中石油鉆井院四、抑制作用機理分析四、抑制作用機理分析中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院l通過添加通過添加SIATSIAT，優化設計出了無粘土的高性能胺基鉆，優化設計出了無粘土的高性能胺基鉆井液體系。井液體系。l體系的配方組成為：體系的配方組成為：2%2%5%KCl+1%5%KC

9、l+1%2%SIAT+2%SIAT+l0.5%CHM+1%PAC-LV+0.3%0.5%CHM+1%PAC-LV+0.3%0.5%XC+1%0.5%XC+1%潤滑劑，并用重潤滑劑，并用重晶石加重晶石加重, ,密度范圍：密度范圍：1.11.11.4g/cm31.4g/cm3。 五、高性能胺基鉆井液體系優化五、高性能胺基鉆井液體系優化體系優化：體系優化：中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院中石油鉆井院六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價流變性能評價：流變性能評價：對比評價高性能胺基鉆井液體系與油田現場對比評價高性能胺基鉆井液體系與油田現場用鉆井液體系的流變性能。油田現場用鉆井液用鉆

10、井液體系的流變性能。油田現場用鉆井液體系包括：體系包括：UltraDrillUltraDrill鉆井液、聚磺鉆井液、鉆井液、聚磺鉆井液、鉀銨鉆井液、鹽水聚合物鉆井液及油基鉆井液。鉀銨鉆井液、鹽水聚合物鉆井液及油基鉆井液。中石油鉆井院中石油鉆井院鉆井液類型鉆井液類型配配 方方密度密度(g/cm(g/cm3 3) )所使用井所使用井高性能胺基高性能胺基鉆井液鉆井液2%KCl+1%SIAT+0.5%CHM+1%PAC-LV+0.5%XC+1%2%KCl+1%SIAT+0.5%CHM+1%PAC-LV+0.5%XC+1%潤滑劑潤滑劑+ +重晶石重晶石1.151.15UltraDrillUltraDri

11、ll鉆井液鉆井液5%KCl+2%UltraHib+0.5%UltraCap+1%PAC-5%KCl+2%UltraHib+0.5%UltraCap+1%PAC-LV+0.5%MC-Vis+1%UltraFree+LV+0.5%MC-Vis+1%UltraFree+重晶石重晶石1.151.15大港埕海、冀東南堡、大港埕海、冀東南堡、海洋等海洋等聚磺鉆井液聚磺鉆井液I I4%4%土粉土粉+0.3%Na+0.3%Na2 2COCO3 3+0.4%KPAM+0.5-+0.4%KPAM+0.5-1%NaHPAN+0.5%CMC1%NaHPAN+0.5%CMC+0.5%LY-102+3%QCX+2%+0.

12、5%LY-102+3%QCX+2%白瀝青白瀝青+0.5%DF-1+1.5-+0.5%DF-1+1.5-2%SPNH+2%QCX+0.5%DF-1+1.5-2%LY-1022%SPNH+2%QCX+0.5%DF-1+1.5-2%LY-102低熒光瀝青低熒光瀝青1.12-1.12-1.151.15吐哈油田條吐哈油田條13131515井、井、馬馬29293838井井聚磺鉆井液聚磺鉆井液IIII4%4%坂土漿坂土漿+0.6%SP-8+0.6%SP-85%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-2+0.5%NPAN+2%KR-n+3%SMP-12+0.

13、5%NPAN+2%KR-n+3%SMP-1（粉）（粉）+1%SPNH+2%+1%SPNH+2%磺化磺化瀝青粉瀝青粉+0.2%XY-27+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%+0.2%XY-27+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%油溶性暫油溶性暫堵劑堵劑+1%+1%潤滑劑潤滑劑+0.2%ABSN+0.2%CaO+0.2%ABSN+0.2%CaO1.111.11克拉瑪依油田克拉瑪依油田鉀銨基鉆井液鉀銨基鉆井液清水清水+0.2+0.20.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3+0.1+0.10.2%NaOH+30.2%NaOH+34%4%鈉土鈉土0.30.30.50.5K-PAMK-PAM0

14、.50.51 1NH4-PANNH4-PAN1.51.52 2防防塌劑塌劑1 12%SMP+12%SMP+12%SPNH+22%SPNH+23%3%超細鈣超細鈣1.20-1.20-1.251.25中石化大牛地中石化大牛地D61-9D61-9、DP16DP16井、井、DP8DP8井井鹽水聚合物鹽水聚合物清水清水+0.2+0.20.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3+0.1+0.10.2%NaOH+30.2%NaOH+34%4%鈉土鈉土+ + 0.2%PMHA-2+0.3%NPAN-2+0.2%DFT-1+2%KJ-0.2%PMHA-2+0.3%NPAN-2+0.2%DFT-1+2%KJ-1

15、+3%KCl+3%FMP-HW1+3%KCl+3%FMP-HW1.201.20冀東油田冀東油田NP23-X2215NP23-X2215、NP23-X2220NP23-X2220等四十口等四十口井井不同鉆井液體系的配方組成不同鉆井液體系的配方組成六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院鉆井液體系鉆井液體系600/600/3003006/6/33AVAVmPa.smPa.sPVPVmPa.smPa.sYPYPIb/100ftIb/100ft2 2GelGelPaPaAPIAPI高性能胺基鉆井液高性能胺基鉆井液72/5572/5512/1012/103636171

16、719195.5/7.5.5/7.5 54.44.4UltraDrillUltraDrill鉆井液鉆井液86/6786/6717/1417/144343191924248/108/105 5聚磺鉆井液聚磺鉆井液IIII19/11 19/11 1/01/09.59.58 81.5 1.5 1.5/8 1.5/8 4.44.4鹽水聚合物鹽水聚合物26/1526/151/01/0131311112 20.25/ 0.25/ 5.55.5聚磺鉆井液聚磺鉆井液I I101/61101/617/57/550.550.5404010.510.51.5/111.5/11鉀銨鉆井液鉀銨鉆井液12/712/71/

17、0.51/0.56 65 51 10/4.50/4.5l測試結果表明，高性能胺基鉆井液體系測試結果表明，高性能胺基鉆井液體系1.15g/cm31.15g/cm3具具有良好的流變性能，其有良好的流變性能，其APIAPI濾失量也能控制在較小的數值。濾失量也能控制在較小的數值。六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院l評價方法：鉆屑回收率試驗。評價方法：鉆屑回收率試驗。l一次回收率：于一次回收率：于100100下熱滾下熱滾16h16h，用，用4040目標準篩回收，目標準篩回收，烘干后稱重；烘干后稱重；l二次回收率：將二次回收率：將4040目回收烘干的鉆屑分別加入清

18、水中，目回收烘干的鉆屑分別加入清水中，同樣于同樣于100100下熱滾下熱滾16h16h，用，用4040目標準篩回收，烘干后目標準篩回收，烘干后稱重。稱重。l鉆屑樣品：克拉瑪依油田同一批泥頁巖鉆屑鉆屑樣品：克拉瑪依油田同一批泥頁巖鉆屑l評價體系：清水、高性能胺基鉆井液、聚磺鉆井液評價體系：清水、高性能胺基鉆井液、聚磺鉆井液I I、聚磺鉆井液聚磺鉆井液IIII、鹽水聚合物鉆井液、鉀銨鉆井液及油、鹽水聚合物鉆井液、鉀銨鉆井液及油基鉆井液基鉆井液抑制性能對比：抑制性能對比：六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院不同泥漿體系的一次回收率結果克拉瑪依泥頁巖鉆屑）不同泥

19、漿體系的一次回收率結果克拉瑪依泥頁巖鉆屑）l鉆屑在清水中的一次回收率僅為鉆屑在清水中的一次回收率僅為0.83%0.83%，很容易在清水中水化分散；，很容易在清水中水化分散；現場水基泥漿的一次回收率均低于現場水基泥漿的一次回收率均低于60%60%。六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院不同泥漿體系的二次回收率結果克拉瑪依泥頁巖鉆屑）不同泥漿體系的二次回收率結果克拉瑪依泥頁巖鉆屑）l高性能胺基鉆井液的一次回收率高達高性能胺基鉆井液的一次回收率高達95.7%95.7%，其回收烘干的鉆屑，其回收烘干的鉆屑在清水中的二次回收率也高達在清水中的二次回收率也高達76.6

20、%76.6%，遠高于其余現場泥漿包括油，遠高于其余現場泥漿包括油基泥漿的二次回收率。基泥漿的二次回收率。 六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院回收鉆屑烘干后的外觀形貌泥漿體系中一次回收）回收鉆屑烘干后的外觀形貌泥漿體系中一次回收）六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院回收鉆屑烘干后的外觀形貌清水二次回收）回收鉆屑烘干后的外觀形貌清水二次回收）六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價中石油鉆井院中石油鉆井院六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價西部鉆探鉆井流體分析化驗中心檢測對比分析：西部鉆探

21、鉆井流體分析化驗中心檢測對比分析：鉆井液體系的密度均為鉆井液體系的密度均為1.30g/cm31.30g/cm3，具體組成為：，具體組成為： 配方配方1 1：4%4%坂土漿坂土漿+0.6%SP-8+5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-+0.6%SP-8+5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-2+0.5%NPAN+3%KR-n+3%SMP-1+1%SPNH+0.2%CaO+2%SDH+2%QCX-2+0.5%NPAN+3%KR-n+3%SMP-1+1%SPNH+0.2%CaO+2%SDH+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%KZD-2+1+1%WC-1+1.5%KZD-2+

22、重晶石重晶石 配方配方2 2：4%4%坂土漿坂土漿+2 % RSTF +7%KC l+0.3%FA367 +0.5%XY-+2 % RSTF +7%KC l+0.3%FA367 +0.5%XY-27+5%PHT + 2%TX+1%KOH+ 0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+ 2%QCX-27+5%PHT + 2%TX+1%KOH+ 0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+ 2%QCX-1+1%WC-1 +1+1%WC-1 +重晶石重晶石 配方配方3 3：4%4%坂土漿坂土漿+0.5%NaOH+1.2%Redul+10%KCl+0.2%IND-+0.5%NaOH+1.2%Redul+10%

23、KCl+0.2%IND-10+1%NPAN+7%PHT+3%KR-n+2%SMP-2+2%SPNH+20%OS100+2%QCX-10+1%NPAN+7%PHT+3%KR-n+2%SMP-2+2%SPNH+20%OS100+2%QCX-1+1%WC-1+1%RH101+1+1%WC-1+1%RH101+重晶石重晶石 配方配方4 4：4%4%坂土漿坂土漿+1%NaOH+2%RSTF+8%KCl+0.3%FA367+0.6%XY-+1%NaOH+2%RSTF+8%KCl+0.3%FA367+0.6%XY-27+8%PHT+1%CSW-1+3%TX0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+0.4%MF

24、G+3%KR-27+8%PHT+1%CSW-1+3%TX0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+0.4%MFG+3%KR-n+25%OS100 +n+25%OS100 +重晶石重晶石 配方配方5 5：5%KCL+2%SIAT+0.3%FA367+1.0%AP220-1+0.3%XC+1%RH-5%KCL+2%SIAT+0.3%FA367+1.0%AP220-1+0.3%XC+1%RH-3D+3D+重晶石重晶石中石油鉆井院中石油鉆井院體系體系組成組成600600/30/300 06/6/33FVFVs sAVAVmPa.smPa.sPVPVmPamPa.s.sYPYPpapaGelGelPaPa

25、pHpHAPIAPIHTHPHTHPmL(120)mL(120)一次一次/ /二次二次回收率，回收率，% %配方配方1 165/3465/341/11/157.457.432.532.531311.41.41/31/310.710.77 7484892.9/85.592.9/85.5配方配方2 281/4281/422/12/158.658.640.540.539391.41.41.5/81.5/810.210.27.27.2464677.6/7277.6/72配方配方3 3124/7124/71 13/23/292.692.6626253538.68.61/21/29.69.62 21111

26、82/59.982/59.9配方配方4 463/3363/332/12/157.457.431.531.530301.41.40.5/30.5/310.610.63.23.2151577.1/60.777.1/60.7配方配方5 5107/7107/76 610/710/7626253.5313121.621.64/54/510.210.24.44.4202099.2/98.599.2/98.5六、鉆井液體系性能對比評價六、鉆井液體系性能對比評價五種鉆井液體系常溫下的性能參數五種鉆井液體系常溫下的性能參數中石油鉆井院中石油鉆井院體系體系組成組成600600/30/300 06/6/33FVFV

27、s sAVAVmPa.smPa.sPVPVmPamPa.s.sYPYPpapaGelGelPaPapHpHAPIAPIHTHPHTHPmL(120)mL(120)配方配方1 146/2446/241/11/150.350.3232322221 11.5/21.5/210.710.76 61919配方配方2 250/2650/261/11/155.355.3252524241 11/11/110.610.67.27.22323配方配方3 3111/6111/62 23/23/283.583.555.555.549496.26.21/21/29.69.61 11010配方配方4 461/3161/312/12/153.453.430.530.530300.50.51/31/310.610.63.43.41414配方配方5 5105/7105/76 614/1014/1083.283.252.552.5292922.622.66/7.56/7.510.210.24.84.81313六、鉆井液體