钻井液用聚胺页岩抑制剂RZPA的性能与应用_郭文宇
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图 １ 露头岩屑的 Ｘ Ｒ Ｄ 衍射
页岩热滚回收率随 Ｒ １ ５ ０ ℃ 热滚后 ， Ｚ Ｐ Ａ质 量分数 变 化 曲 线 如 图 ２ 所 示 。 由 图 ２ 可 见 ： 随着 回 收 率 大 幅 提 高。 但 由 Ｚ Ｐ Ａ 质量分数 的 增 加 ， Ｒ 于聚胺插入 、 吸附在黏土片层间的空间有限 ， 最终 导致回收率随质量分数的变化趋于平缓 。 用乙 酸 或 固定工作液中 ｗ（ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ） ＝０． ８％ ， 氢氧化钠调节 ｐ ５ ０ ℃ 热滚 ， Ｈ 值 。１ Ｈ 值对页岩 ｐ 热滚回收率的影响如图 ３ 所示 。Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 中主要成 分胺化合物所含氮原子的 ｐ 电子云容易接受质子 而带正电荷 ， 甚至夺取水中的质子使溶液呈碱性 ，
＋
造浆和滤失实验 ， 结果见 图 ６。 由 图 ６ 可 以 看 出 ： 表 观 黏 度 ＡＶ 和 Ｚ Ｐ Ａ 的页岩热滚 回 收 率 最 高 ， Ｒ 动切 力 Ｙ Ｐ 以及 Ａ Ｐ Ｉ 失 水 量 最 低。 这 说 明 了 而且对钻井液 Ｚ Ｐ Ａ不仅具 有 优 异 的 抑 制 能 力 ， Ｒ 失水造壁性的负面影响也最弱 。
胺不仅作用于黏土表面 ， 而且穿透黏土夹层 ， 通过 阳离子交 换 方 式 解 吸 附 黏 土 上 带 水 化 膜 的 阳 离 子， 中和黏土颗粒上部分负电荷 ， 降低黏土亲水能 力 。 利用静电 、 氢键多点链接将相邻黏土片层束 缚在一起 ， 降低黏土层间距 ， 最终抑制黏土晶格膨
７］ 以及结构中所含非离子 胀 。 同时 ， 聚胺弱 碱 性 ［ ８］ 决定了它不会过多干扰钻井液的分 弱亲水基团 ［
１ ０］ 。 这与 Ｋ 用［ Ｃ ｌ以及 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的作用机理完全不
２． ２ 现场应用 江沙 １ １ ０ ２ ＨＦ 和 １ ０ ２ ＨＦ 是 西 南 油 气 分 公 司 － 部署在四川盆地川西坳陷中江鼻状构造上相邻的 一口评价／水平 气 井 和 一 口 开 发／水 平 气 井 ， 大部 分井 段 含 泥 页 岩 ， 易 水 化 分 散， 造 浆 性 强， 对钻井 液抑制性要求高 。 江沙 １ ０ ２ Ｈ Ｆ 井的二开钻井液组分为Ｃ Ｌ Ａ Ｙ＋ ２ ８＋ ＫＨ Ｐ Ａ Ｎ＋ＮＨ Ｐ Ａ Ｎ＋ Ｆ Ａ ３ ６ ７ ＋Ｘ Ｙ ７ ＋Ｄ Ｒ － － ４Ｈ ２＋Ｆ Ｋ Ｃ ｌ＋Ｃ ａ Ｏ＋Ｓ Ｍ Ｃ＋Ｓ Ｍ Ｐ Ｔ ３ ４ ２ ＋Ｒ Ｈ ２ ２ ０＋ － 在此 基 础 上 加 入 质 量 分 数 为０ Ｂ ａ Ｓ Ｏ ． ８ ％的 Ｒ Ｚ － ４， ／ — 、 按Ｇ 标准测密度 值 Ｐ Ａ， Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３ ． １ ２ ０ ０ ６ Ｈ ρｐ 和各种流变数据 ， 室内验证 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 对钻井液性能的 。 测试温度 ： 影响 ， 结果见表 ２ 钻井液出口温度 ５ ５ 离心机分离出钻井液液相作 ℃ 和井底温度 １ ０ ０ ℃； 为页岩热滚工作液 ， 页岩矿取自蓬莱镇组钻屑 （ 下 。 由表 ２ 可见 ： 加入 Ｒ 同） Ｚ Ｐ Ａ 并没有对钻井液体 系密度 、 流变和失水等性能产生负面影响 ， 并且 提 高页岩热 滚 回 收 率 ５ 说明 Ｒ ０ ％ 以 上， Ｚ Ｐ Ａ 在该气 田区块可以使用 。
１． ２ 页岩热滚回收率 ／ 参考 Ｓ Ｙ Ｔ ６ ３ ３ ５—１ ９ ９ ７ 标 准。 将 烘 干 的 页 的颗粒 。 精 岩矿敲碎制成 ６～１ ２～３． ５ｍｍ） ０ 目（ 浸泡在 ３ 确称量 ５ ０ｇ 页岩颗粒 ， ５ ０ｍ Ｌ 工作液中 。 整个体系放入滚子加热炉 ， 在一定温度下热滚１ ６ 筛 。 保留下来的页岩 ｈ。 取出过 ４ ０ 目（ ０． ６ ３ｍｍ） 屑用清水 冲 洗 ， 于（ ０ ０±５）℃ 鼓 风 干 燥 至 恒 重 １ ／ Ｇ。 回收率 Ｒ ＝ （ Ｇ ５ ０） ×１ ０ ０％ 。Ｒ 越 高 说 明 抑 制性越好 。 ３ 抑制黏土造浆实验 １． 。 将钻井液置于滚子加热炉中， 在常温热滚 １ ６ｈ
＋ 中图分类号 ： Ｅ ２ ５ ４ Ａ ４ 文献标识码 ： Ｔ
容易水化 、 泥页岩地层中水敏性黏土含量高 ， 膨胀并分散 ， 从而导致钻井过程中出现井壁失稳 ， 井径 扩 大 、 卡 钻、 扭矩和阻力增大等井下复杂情 况 。 使用水基钻 井 液 钻 探 泥 页 岩 地 层 时 ， 通常可 添加无机盐 到 钻 井 液 中 抑 制 泥 页 岩 水 化 。 然 而 ， 使用大量无机盐 不 仅 会 使 黏 土 絮 凝 ， 导致钻井液 滤失量增大 ， 触变性丧失 ， 而且还会降低其他处理 剂功效 ， 同时污染环境 。 聚胺作为页岩抑制剂能兼顾传统水基钻井液 的抑制性和分散 造 壁 性 ， 缓解地层井壁稳定和钻
散造壁性 。
［ ］ 笔者对自 主 研 发 聚 胺 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ ８－９ 的 性 能 进 行 了现场应用 评 价 。 结 果 表 明 ： Ｚ Ｐ Ａ 的抑制能力 Ｒ
明显优于国内同类产品 。 １ 实验部分 １ 原料与仪器 １． 理 化 性 能 见 表 １） 和其他 页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ（ 钻井液用处理剂 ， 工业级 ， 四川仁智油田技术服务 股份有限公司 。
（ 绵阳师范学院化学与化学工程学院 ， 四川 绵阳 ６ ２ １ ０ ０ ０； １． ） 四川仁智油田技术服务股份有限公司技术中心 ， 四川 绵阳 ６ ２． ２ １ ０ ０ ０ 摘要 ： 评价了一种钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的应用性能。结果表明： Ｚ Ｐ Ａ 的抑制能力明显优于国内 Ｒ 最后变化趋于平缓。产 同类产品 ， 并且不影响钻井液滤失性 。 页岩热滚回收率随 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 用量的增加而增加，
２
精 细 石 油 化 工
２ ０ １ ４年７月 ＮＨ２ ＋Ｈ２Ｏ ＮＨ３ ＋ ＋ＯＨ－ Ｒ 幑幐Ｒ （ ） １
／ 然 后， 体 系 冷 却 至 室 温， 参考 Ｇ Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３． １— 用旋转黏度计测 量 并 计 算 钻 井 液 各 种 ２ ０ ０ ６ 标准 ， 宾汉流变参 数 。 该 实 验 模 拟 的 是 在 钻 井 过 程 中 ， 富含水敏性黏土矿的钻屑混入钻井液 。 钻屑吸水 后膨胀 、 分散 必 然 会 引 起 钻 井 液 增 稠 。 各 种 流 变 参数值越低说明抑制性越好 。 ４ Ａ Ｐ Ｉ滤失量 １． 将钻井液置于滚子加 热 炉 中 ， 在常温热滚１ ６ ） ／ 参考 Ｇ ｈ。Ａ Ｐ Ｉ失 水 量 （ Ｌ Ａ Ｐ Ｉ Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３． １— Ｆ 使用滤 失 仪 在 室 温 和 ０． ２ ０ ０ ６ 标准 ， ６ ９ ＭＰ ａ压 差 条件下获得 。Ｆ Ｌ Ａ Ｐ Ｉ值越低说明滤失性能越好 。 １． ５ Ｘ 射线衍射 电压和电流分别设为 ４ Ｋ 放射源 ， ｕ ５ｋ Ｖ和 Ｃ ４ ０ｍＡ。 ２ 结果与讨论 １ 室内性能评价 ２． Ｚ Ｐ Ａ 聚胺 Ｒ
［ ９］
： ） 根据 Ｈ 得式 （ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｅ ｌ ｂ ａ ｃ ｈ方程 ， ２ －Ｈ
ｌ ｏ Ｈ＝ｐ Ｋａ＋ ｇ ｐ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｏ ｗ Ｋ ＝－ Ｋ ｐ ｇ ＮＨ ｝ Ｒ ｛
３ ＋ ａ
Ｒ ＮＨ２
ａ
（ ） ２
图２ Ｚ Ｐ Ａ 质量分数变化 页岩热滚回收率随 Ｒ
＋ ２＋ ２＋ 、 是最常 钻井液施工中 ， Ｎ Ｍ Ｃ ａ ａ Ｋ＋ 、 ｇ 、
遇见的 ４ 种 金 属 离 子 。 图 ５ 为 在 常 温 热 滚 下 ， 这 些碱 （ 土） 金属氯化盐对 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 页岩热滚回收率 的影响 。 与预期 一 样 ， Ｃ ｌ的 抑 制 性 的 确 远 不 如 Ｋ ） 其回收率还不及 ｗ Ｋ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ。 即便 ｗ（ Ｃ ｌ ＝１ ８％ ，
为多乙 烯 多 胺 、 低平均相对分
子 质 量 聚 醚 胺 和 丙 烯 酸／二 烯 丙 基 二 甲 基 氯 化 铵 二元低聚 物 的 水 溶 液 混 合 物 。 将 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 溶于水 配成工作液 ， 页 岩 矿 取 自 户 外 露 头 岩 屑。露 头 岩 屑Ｘ 其 主 要 物 相 为 蒙 脱 石， 另含 Ｒ Ｄ 衍 射 见 图 １， 。 石英和白云母 ）
表 １ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 理化性能
外观 （ ·ｃ 密度／ ｍ－３） ｇ 值 Ｈ ｐ ·ｓ ） （ 黏度／ Ｐ ａ ｍ 倾倒点／℃
－１） ·ｇ （ 全胺含量／ ｏ ｌ ｍｍ ·Ｌ－１） ／ （ 生物毒性 ） Ｅ Ｃ ｍ ｇ ０（ ５
浅褐色液体 ０． ９ ５～１． ０ ８ １ ０～１ ０． ５ ８ ０～２ ０ ０ ０ ≤ －１ ５． ３ （ 无毒 ） ５ ４ ０ ０ ０
图 ３ ｐ Ｈ 值对页岩热滚回收率的影响
理论上 ， 只有当钻井液 ｐ Ｋ ａ低 或 相 Ｈ 值比 ｐ 近 时， 胺 化 合 物 才 能 质 子 化 从 而 起 到 抑 制 作 用。 页岩热滚回收率随 这就是为 什 么 当 ｐ Ｈ ≥９ 时 ， 页岩 Ｈ＜９ 时 ， Ｈ 值增 加 而 降 低 的 原 因 。 而 当 ｐ ｐ 热滚回收率反而也轻微下降 。 这可能是因为较低 的ｐ Ｚ Ｐ Ａ 中 丙 烯 酸／二 烯 丙 基 二 甲 基 Ｈ 值导致 Ｒ 氯化铵二元共聚物分子链发生卷曲的缘故 。 高温作用会导致有机处理剂分子化学结构发
］ ］ １ ３ ２ ６ － － 。 其 作 用 机 理 为［ ： 聚 井液性能 稳 定 的 矛 盾 ［
Ｄ 中压滤失仪、 Ｎ Ｎ ６ Ｂ 旋转黏度计、 Ｇ Ｒ Ｌ Ｓ Ｚ Ｂ －Ｄ － 青岛同春石油仪器有限公司 ； ９ 变频滚子加热炉， Ｌ － 长沙湘仪离心机仪器有限公司； ５ ５ ０离心机， ｅ ｒ ｔ Ｘ’ Ｐ 荷兰 Ｐ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ Ｐ Ｄ 衍射仪， Ａ Ｎ ａ ｌ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ公司。 ｙ
［ ７］ ） 所示 ： 如式 （ １
生变化 ， 包括主链的断裂 、 功能基团与主链连接键 的断裂 、 以及功能基团的一些化学变化 。 另外 ， 高 温还会降低处理 剂 与 黏 土 的 吸 附 ， 从而恶化处理 的 剂 性 能 。 在 室 温 ～２ 热 滚 温 度 范 围 内， １ ０℃ ， 见图 ４） Ｚ Ｐ Ａ均具有很好的页岩热滚wk.baidu.com收性能 （ Ｒ 说明其抗温能力 很 强 ， 能充分满足现有大部分高 温深井的要求 。
寸都小 ， 抢先进入并吸附在黏土层间 ， 导致 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 吸附量降低引起的 。
图 ４ 热滚温度对页岩热滚回收率的影响
２＋ ２＋ Ｍ ３种离子均是通过增大 ａ 、 ａ Ｎ ｇ 和Ｃ 滤液黏度 ， 降低滤液活度 ， 产生类似于油基钻井液 ＋
图 ６ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 与国内聚胺商品性能对比
膜 效 益 的 高 渗 透 压， 阻止滤液侵入页岩发挥作
第３ １卷 第４期
郭文宇 ， 等． 钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的性能与应用
３
（ ／ 在 ｗ（ Ｒ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ） ＝０． ８％ 的 １ ３。 此 外 ， Ｚ Ｐ Ａ） ＝ ， 发现抑制性不增反降 。 再加入 Ｋ Ｃ ｌ ０． ８％ 基础上 ， 这可能是因为 Ｋ 比 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 中任一组分的分子尺
第３ １卷 第４期 ０ １ ４年７月 ２
精 细 石 油 化 工
Ｓ Ｐ Ｅ Ｃ Ｉ Ａ Ｌ Ｉ Ｔ Ｙ Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ ＣＨＥＭ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｓ
１
钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的性能与应用
彭 波２＊ ， 李真伟２， 张龙军２， 彭世祥１，２， 袁秋月２， 张福成１， 李 刚１ 郭文宇１，
＋ ２＋ ２＋ 、 品抗温达 ２ 与Ｎ 已在四 氯化盐配合使用有 协 同 增 效 作 用 ， ａ １ ０ ℃， Ｈ 值使用范围为 ７～１ ０． ５， ａ Ｍ ｐ ｇ 和Ｃ
川德阳的江沙 １ ０ ２ ＨＦ 气井钻探中得到成功应用 。 １ － 关键词 ： 钻井液 聚胺 抑制剂 应用性能 现场应用
； 。 修改稿收到日期 ： １ １ ０ １ ０ １ ４ ０ ６ ２ ０ １ ４ ６ ９ ２ 收稿日期 ： － － － － ， 作者简介 ： 副教 授 ， 郭文宇 （ 硕士， 主要从事精细化学 ９ ７ ８ １ －） 品研制 ， 已发表论文 ３ ０ 余篇 。 基金项目 ： 绵阳市科 技 计 划 项 目 “ 钻井液用胺类新型页岩抑 （ 制剂产品开发 ” 和“ 四川页岩气钻井液技术研究与应 ２ Ｇ ０ １ ７） １ 。 ） 用 ”（ ３ Ｇ ０ ０ ６ １ ３ － ： ａ ｉ ｌ ｂ ｏ ． ｅ ｎ １ ９ ８ ０＠ｇ ｍ ａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ。 Ｅ－ｍ ＊ 通信联系人 ， ｐ ｇ
页岩热滚回收率随 Ｒ １ ５ ０ ℃ 热滚后 ， Ｚ Ｐ Ａ质 量分数 变 化 曲 线 如 图 ２ 所 示 。 由 图 ２ 可 见 ： 随着 回 收 率 大 幅 提 高。 但 由 Ｚ Ｐ Ａ 质量分数 的 增 加 ， Ｒ 于聚胺插入 、 吸附在黏土片层间的空间有限 ， 最终 导致回收率随质量分数的变化趋于平缓 。 用乙 酸 或 固定工作液中 ｗ（ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ） ＝０． ８％ ， 氢氧化钠调节 ｐ ５ ０ ℃ 热滚 ， Ｈ 值 。１ Ｈ 值对页岩 ｐ 热滚回收率的影响如图 ３ 所示 。Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 中主要成 分胺化合物所含氮原子的 ｐ 电子云容易接受质子 而带正电荷 ， 甚至夺取水中的质子使溶液呈碱性 ，
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造浆和滤失实验 ， 结果见 图 ６。 由 图 ６ 可 以 看 出 ： 表 观 黏 度 ＡＶ 和 Ｚ Ｐ Ａ 的页岩热滚 回 收 率 最 高 ， Ｒ 动切 力 Ｙ Ｐ 以及 Ａ Ｐ Ｉ 失 水 量 最 低。 这 说 明 了 而且对钻井液 Ｚ Ｐ Ａ不仅具 有 优 异 的 抑 制 能 力 ， Ｒ 失水造壁性的负面影响也最弱 。
胺不仅作用于黏土表面 ， 而且穿透黏土夹层 ， 通过 阳离子交 换 方 式 解 吸 附 黏 土 上 带 水 化 膜 的 阳 离 子， 中和黏土颗粒上部分负电荷 ， 降低黏土亲水能 力 。 利用静电 、 氢键多点链接将相邻黏土片层束 缚在一起 ， 降低黏土层间距 ， 最终抑制黏土晶格膨
７］ 以及结构中所含非离子 胀 。 同时 ， 聚胺弱 碱 性 ［ ８］ 决定了它不会过多干扰钻井液的分 弱亲水基团 ［
１ ０］ 。 这与 Ｋ 用［ Ｃ ｌ以及 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的作用机理完全不
２． ２ 现场应用 江沙 １ １ ０ ２ ＨＦ 和 １ ０ ２ ＨＦ 是 西 南 油 气 分 公 司 － 部署在四川盆地川西坳陷中江鼻状构造上相邻的 一口评价／水平 气 井 和 一 口 开 发／水 平 气 井 ， 大部 分井 段 含 泥 页 岩 ， 易 水 化 分 散， 造 浆 性 强， 对钻井 液抑制性要求高 。 江沙 １ ０ ２ Ｈ Ｆ 井的二开钻井液组分为Ｃ Ｌ Ａ Ｙ＋ ２ ８＋ ＫＨ Ｐ Ａ Ｎ＋ＮＨ Ｐ Ａ Ｎ＋ Ｆ Ａ ３ ６ ７ ＋Ｘ Ｙ ７ ＋Ｄ Ｒ － － ４Ｈ ２＋Ｆ Ｋ Ｃ ｌ＋Ｃ ａ Ｏ＋Ｓ Ｍ Ｃ＋Ｓ Ｍ Ｐ Ｔ ３ ４ ２ ＋Ｒ Ｈ ２ ２ ０＋ － 在此 基 础 上 加 入 质 量 分 数 为０ Ｂ ａ Ｓ Ｏ ． ８ ％的 Ｒ Ｚ － ４， ／ — 、 按Ｇ 标准测密度 值 Ｐ Ａ， Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３ ． １ ２ ０ ０ ６ Ｈ ρｐ 和各种流变数据 ， 室内验证 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 对钻井液性能的 。 测试温度 ： 影响 ， 结果见表 ２ 钻井液出口温度 ５ ５ 离心机分离出钻井液液相作 ℃ 和井底温度 １ ０ ０ ℃； 为页岩热滚工作液 ， 页岩矿取自蓬莱镇组钻屑 （ 下 。 由表 ２ 可见 ： 加入 Ｒ 同） Ｚ Ｐ Ａ 并没有对钻井液体 系密度 、 流变和失水等性能产生负面影响 ， 并且 提 高页岩热 滚 回 收 率 ５ 说明 Ｒ ０ ％ 以 上， Ｚ Ｐ Ａ 在该气 田区块可以使用 。
１． ２ 页岩热滚回收率 ／ 参考 Ｓ Ｙ Ｔ ６ ３ ３ ５—１ ９ ９ ７ 标 准。 将 烘 干 的 页 的颗粒 。 精 岩矿敲碎制成 ６～１ ２～３． ５ｍｍ） ０ 目（ 浸泡在 ３ 确称量 ５ ０ｇ 页岩颗粒 ， ５ ０ｍ Ｌ 工作液中 。 整个体系放入滚子加热炉 ， 在一定温度下热滚１ ６ 筛 。 保留下来的页岩 ｈ。 取出过 ４ ０ 目（ ０． ６ ３ｍｍ） 屑用清水 冲 洗 ， 于（ ０ ０±５）℃ 鼓 风 干 燥 至 恒 重 １ ／ Ｇ。 回收率 Ｒ ＝ （ Ｇ ５ ０） ×１ ０ ０％ 。Ｒ 越 高 说 明 抑 制性越好 。 ３ 抑制黏土造浆实验 １． 。 将钻井液置于滚子加热炉中， 在常温热滚 １ ６ｈ
＋ 中图分类号 ： Ｅ ２ ５ ４ Ａ ４ 文献标识码 ： Ｔ
容易水化 、 泥页岩地层中水敏性黏土含量高 ， 膨胀并分散 ， 从而导致钻井过程中出现井壁失稳 ， 井径 扩 大 、 卡 钻、 扭矩和阻力增大等井下复杂情 况 。 使用水基钻 井 液 钻 探 泥 页 岩 地 层 时 ， 通常可 添加无机盐 到 钻 井 液 中 抑 制 泥 页 岩 水 化 。 然 而 ， 使用大量无机盐 不 仅 会 使 黏 土 絮 凝 ， 导致钻井液 滤失量增大 ， 触变性丧失 ， 而且还会降低其他处理 剂功效 ， 同时污染环境 。 聚胺作为页岩抑制剂能兼顾传统水基钻井液 的抑制性和分散 造 壁 性 ， 缓解地层井壁稳定和钻
散造壁性 。
［ ］ 笔者对自 主 研 发 聚 胺 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ ８－９ 的 性 能 进 行 了现场应用 评 价 。 结 果 表 明 ： Ｚ Ｐ Ａ 的抑制能力 Ｒ
明显优于国内同类产品 。 １ 实验部分 １ 原料与仪器 １． 理 化 性 能 见 表 １） 和其他 页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ（ 钻井液用处理剂 ， 工业级 ， 四川仁智油田技术服务 股份有限公司 。
（ 绵阳师范学院化学与化学工程学院 ， 四川 绵阳 ６ ２ １ ０ ０ ０； １． ） 四川仁智油田技术服务股份有限公司技术中心 ， 四川 绵阳 ６ ２． ２ １ ０ ０ ０ 摘要 ： 评价了一种钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的应用性能。结果表明： Ｚ Ｐ Ａ 的抑制能力明显优于国内 Ｒ 最后变化趋于平缓。产 同类产品 ， 并且不影响钻井液滤失性 。 页岩热滚回收率随 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 用量的增加而增加，
２
精 细 石 油 化 工
２ ０ １ ４年７月 ＮＨ２ ＋Ｈ２Ｏ ＮＨ３ ＋ ＋ＯＨ－ Ｒ 幑幐Ｒ （ ） １
／ 然 后， 体 系 冷 却 至 室 温， 参考 Ｇ Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３． １— 用旋转黏度计测 量 并 计 算 钻 井 液 各 种 ２ ０ ０ ６ 标准 ， 宾汉流变参 数 。 该 实 验 模 拟 的 是 在 钻 井 过 程 中 ， 富含水敏性黏土矿的钻屑混入钻井液 。 钻屑吸水 后膨胀 、 分散 必 然 会 引 起 钻 井 液 增 稠 。 各 种 流 变 参数值越低说明抑制性越好 。 ４ Ａ Ｐ Ｉ滤失量 １． 将钻井液置于滚子加 热 炉 中 ， 在常温热滚１ ６ ） ／ 参考 Ｇ ｈ。Ａ Ｐ Ｉ失 水 量 （ Ｌ Ａ Ｐ Ｉ Ｂ Ｔ １ ６ ７ ８ ３． １— Ｆ 使用滤 失 仪 在 室 温 和 ０． ２ ０ ０ ６ 标准 ， ６ ９ ＭＰ ａ压 差 条件下获得 。Ｆ Ｌ Ａ Ｐ Ｉ值越低说明滤失性能越好 。 １． ５ Ｘ 射线衍射 电压和电流分别设为 ４ Ｋ 放射源 ， ｕ ５ｋ Ｖ和 Ｃ ４ ０ｍＡ。 ２ 结果与讨论 １ 室内性能评价 ２． Ｚ Ｐ Ａ 聚胺 Ｒ
［ ９］
： ） 根据 Ｈ 得式 （ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｅ ｌ ｂ ａ ｃ ｈ方程 ， ２ －Ｈ
ｌ ｏ Ｈ＝ｐ Ｋａ＋ ｇ ｐ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｏ ｗ Ｋ ＝－ Ｋ ｐ ｇ ＮＨ ｝ Ｒ ｛
３ ＋ ａ
Ｒ ＮＨ２
ａ
（ ） ２
图２ Ｚ Ｐ Ａ 质量分数变化 页岩热滚回收率随 Ｒ
＋ ２＋ ２＋ 、 是最常 钻井液施工中 ， Ｎ Ｍ Ｃ ａ ａ Ｋ＋ 、 ｇ 、
遇见的 ４ 种 金 属 离 子 。 图 ５ 为 在 常 温 热 滚 下 ， 这 些碱 （ 土） 金属氯化盐对 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 页岩热滚回收率 的影响 。 与预期 一 样 ， Ｃ ｌ的 抑 制 性 的 确 远 不 如 Ｋ ） 其回收率还不及 ｗ Ｋ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ。 即便 ｗ（ Ｃ ｌ ＝１ ８％ ，
为多乙 烯 多 胺 、 低平均相对分
子 质 量 聚 醚 胺 和 丙 烯 酸／二 烯 丙 基 二 甲 基 氯 化 铵 二元低聚 物 的 水 溶 液 混 合 物 。 将 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 溶于水 配成工作液 ， 页 岩 矿 取 自 户 外 露 头 岩 屑。露 头 岩 屑Ｘ 其 主 要 物 相 为 蒙 脱 石， 另含 Ｒ Ｄ 衍 射 见 图 １， 。 石英和白云母 ）
表 １ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 理化性能
外观 （ ·ｃ 密度／ ｍ－３） ｇ 值 Ｈ ｐ ·ｓ ） （ 黏度／ Ｐ ａ ｍ 倾倒点／℃
－１） ·ｇ （ 全胺含量／ ｏ ｌ ｍｍ ·Ｌ－１） ／ （ 生物毒性 ） Ｅ Ｃ ｍ ｇ ０（ ５
浅褐色液体 ０． ９ ５～１． ０ ８ １ ０～１ ０． ５ ８ ０～２ ０ ０ ０ ≤ －１ ５． ３ （ 无毒 ） ５ ４ ０ ０ ０
图 ３ ｐ Ｈ 值对页岩热滚回收率的影响
理论上 ， 只有当钻井液 ｐ Ｋ ａ低 或 相 Ｈ 值比 ｐ 近 时， 胺 化 合 物 才 能 质 子 化 从 而 起 到 抑 制 作 用。 页岩热滚回收率随 这就是为 什 么 当 ｐ Ｈ ≥９ 时 ， 页岩 Ｈ＜９ 时 ， Ｈ 值增 加 而 降 低 的 原 因 。 而 当 ｐ ｐ 热滚回收率反而也轻微下降 。 这可能是因为较低 的ｐ Ｚ Ｐ Ａ 中 丙 烯 酸／二 烯 丙 基 二 甲 基 Ｈ 值导致 Ｒ 氯化铵二元共聚物分子链发生卷曲的缘故 。 高温作用会导致有机处理剂分子化学结构发
］ ］ １ ３ ２ ６ － － 。 其 作 用 机 理 为［ ： 聚 井液性能 稳 定 的 矛 盾 ［
Ｄ 中压滤失仪、 Ｎ Ｎ ６ Ｂ 旋转黏度计、 Ｇ Ｒ Ｌ Ｓ Ｚ Ｂ －Ｄ － 青岛同春石油仪器有限公司 ； ９ 变频滚子加热炉， Ｌ － 长沙湘仪离心机仪器有限公司； ５ ５ ０离心机， ｅ ｒ ｔ Ｘ’ Ｐ 荷兰 Ｐ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ Ｐ Ｄ 衍射仪， Ａ Ｎ ａ ｌ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ公司。 ｙ
［ ７］ ） 所示 ： 如式 （ １
生变化 ， 包括主链的断裂 、 功能基团与主链连接键 的断裂 、 以及功能基团的一些化学变化 。 另外 ， 高 温还会降低处理 剂 与 黏 土 的 吸 附 ， 从而恶化处理 的 剂 性 能 。 在 室 温 ～２ 热 滚 温 度 范 围 内， １ ０℃ ， 见图 ４） Ｚ Ｐ Ａ均具有很好的页岩热滚wk.baidu.com收性能 （ Ｒ 说明其抗温能力 很 强 ， 能充分满足现有大部分高 温深井的要求 。
寸都小 ， 抢先进入并吸附在黏土层间 ， 导致 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 吸附量降低引起的 。
图 ４ 热滚温度对页岩热滚回收率的影响
２＋ ２＋ Ｍ ３种离子均是通过增大 ａ 、 ａ Ｎ ｇ 和Ｃ 滤液黏度 ， 降低滤液活度 ， 产生类似于油基钻井液 ＋
图 ６ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 与国内聚胺商品性能对比
膜 效 益 的 高 渗 透 压， 阻止滤液侵入页岩发挥作
第３ １卷 第４期
郭文宇 ， 等． 钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的性能与应用
３
（ ／ 在 ｗ（ Ｒ Ｒ Ｚ Ｐ Ａ） ＝０． ８％ 的 １ ３。 此 外 ， Ｚ Ｐ Ａ） ＝ ， 发现抑制性不增反降 。 再加入 Ｋ Ｃ ｌ ０． ８％ 基础上 ， 这可能是因为 Ｋ 比 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 中任一组分的分子尺
第３ １卷 第４期 ０ １ ４年７月 ２
精 细 石 油 化 工
Ｓ Ｐ Ｅ Ｃ Ｉ Ａ Ｌ Ｉ Ｔ Ｙ Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ ＣＨＥＭ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｓ
１
钻井液用聚胺页岩抑制剂 Ｒ Ｚ Ｐ Ａ 的性能与应用
彭 波２＊ ， 李真伟２， 张龙军２， 彭世祥１，２， 袁秋月２， 张福成１， 李 刚１ 郭文宇１，
＋ ２＋ ２＋ 、 品抗温达 ２ 与Ｎ 已在四 氯化盐配合使用有 协 同 增 效 作 用 ， ａ １ ０ ℃， Ｈ 值使用范围为 ７～１ ０． ５， ａ Ｍ ｐ ｇ 和Ｃ
川德阳的江沙 １ ０ ２ ＨＦ 气井钻探中得到成功应用 。 １ － 关键词 ： 钻井液 聚胺 抑制剂 应用性能 现场应用
； 。 修改稿收到日期 ： １ １ ０ １ ０ １ ４ ０ ６ ２ ０ １ ４ ６ ９ ２ 收稿日期 ： － － － － ， 作者简介 ： 副教 授 ， 郭文宇 （ 硕士， 主要从事精细化学 ９ ７ ８ １ －） 品研制 ， 已发表论文 ３ ０ 余篇 。 基金项目 ： 绵阳市科 技 计 划 项 目 “ 钻井液用胺类新型页岩抑 （ 制剂产品开发 ” 和“ 四川页岩气钻井液技术研究与应 ２ Ｇ ０ １ ７） １ 。 ） 用 ”（ ３ Ｇ ０ ０ ６ １ ３ － ： ａ ｉ ｌ ｂ ｏ ． ｅ ｎ １ ９ ８ ０＠ｇ ｍ ａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ。 Ｅ－ｍ ＊ 通信联系人 ， ｐ ｇ