聚合醇在钻井液中的应用现状分析

延安职业技术学院毕业论文

题目：聚合醇在钻井液中的应用现状分析所属系部：石油工程系

专业：应用化工

年级/班级： 07应用化工4班

*者：**

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目录

第1章绪论 (2)

第2章聚合醇的应用体系

1.1 聚合醇／氯化钾聚合物体系 (2)

1.2 聚合醇／沥青体系 (3)

1.3 聚合醇／羟基铝体系 (3)

第3章聚合醇(多元醇)的作用机制 (4)

2.1 浊点效应 (4)

2.2 降低滤液化学活性 (5)

2.3 吸附机制 (5)

第4章聚合醇(多元醇)钻井液的作用特点 (4)

3.1 聚合醇体系具有较强的抑制性(稳定井眼) (6)

3.2 良好的润滑性 (8)

3.3 钻速快 (8)

3.4 防止和消除钻头泥包 (8)

3.5 对地层损害小(用于打开油层的完井液) (8)

3.6 环保性能好 (9)

3.7 配伍性好 (9)

第5章聚合醇钻井液体系的现场应用 (11)

4.1甲酸盐／正电聚醇钻井液 (11)

4.2 聚合醇／正电胶聚合物钻井液 (12)

4.3铝盐聚合醇钻井液 (12)

4.4聚合醇饱和盐水钻井液 (12)

4.5小阳离子聚合醇钻井液 (13)

4．6聚醚多元醇钻井液 (13)

4.7充(氮)气多元醇防塌钻井液 (13)

第6章结论 (14)

参考文献 (14)

致谢 (15)

聚合醇在钻井液中应用现状分析

摘要：

综述了聚合醇(多元醇)钻井液的作用机理和特点。聚合醇(多元醇)的作用机制包括浊点效应、降低滤液化学活性和吸附机理等。聚合醇(多元醇)钻井液体系具有较强的抑制性、良好的润滑性、钻速快、防止和消除钻头泥包、对地层损害小、环保性能好和配伍性好等特点，对此作了详细评述。

关键词：聚合醇；钻井液；抑制性；研究进展

第一章绪论

近年来，我国石油钻探开发逐渐由浅层向深层、由简单地层向复杂地层发展。由于深井、超深井的井下温度和压力比较高，尤其钻遇复杂地层时，井下钻井液性能易发生较大变化，极易导致一些井下复杂情况的发生，如坍塌、卡钻等。因而，寻求更有效的抑制地层膨胀和稳定井壁的新型钻井液体系是钻井液研究的主要发展方向。聚合醇(多元醇)用于钻井液处理剂，国外自20世纪80年代开始室内研究，90年代初投入应用。最早主要用于钻井液防泥包、润滑防卡等。后来发现，其在稳定井壁、保护油层和环境等方面也有很好的作用，于是在江河、湖泊和滩海钻井工程中最先得到广泛应用。在我国，江汉石油学院于90年代初开始研究，开发出聚合醇产品和聚合醇钻井液体系，1995年首先在渤海油田得到广泛应用，继之在南海、辽河、江苏、中原、新疆、大庆等油田得到推广应用。聚合醇包括聚乙二醇 [H(OCH2CH2)nOH]、聚丙三醇[H(OCH2CHOHCH2)nOH]和乙二醇-丙三醇共聚物等，分子量一般在6OO～2000之间，通常为黏稠状液体。聚合醇(多元醇)增效钻井液是近年来研制成功的较理想的防塌钻井液体系，本文对聚合醇钻井液的作用机理和特点进行了较为全面的综述，旨在对其防塌机制获得深刻认识，为完善该体系并为开发适合各种地层钻探需要的新型钻井液体系提供指导。

第二章聚合醇的应用体系

作为一种水基抑制润滑剂，聚合醇最初因为加量大价格高等缺陷，仅限海洋等环境敏感使用近年来随研究的深化，在降低成本提高功效的前提下，已形成了几种与之配套的体系，使聚合醇的大规模应用得以实现

2.1 聚合醇／氯化钾聚合物体系

这是目前使用最为广泛的一种聚合醇用体系，作为油基钻井液的替代品，可用于直井、定向井、水平井、大分支井的钻探。钻探领域也逐渐由海洋扩展至陆地。

该体系与传统的KCl／聚合物体系相比，①钻井速度提高，稀释次数减少；②钻屑质地改善；③抗石膏侵、气侵、水泥侵和固相侵的能力增强。

聚合醇可改善常规流型调节剂和降滤失剂的高温高压稳定性。vanOort[3]提出聚合醇通过疏水缔合以及氢键作用，沿聚合物链聚集，与聚合物形成珍珠串，增加聚合物的动力学尺寸，掩蔽氧对聚合物链的影响，提高聚合物的耐温耐盐性。这种分子间的结合随聚合醇的种类、聚合物的不同以及钻井液的矿化度等条件的改变而改变，不同聚合醇产品在不同体系中对聚合物耐温性的影响不同。

2.2 聚合醇／沥青体系

在衰竭砂岩的定向钻探中，由于泥饼厚、滤失量大，经常会发生压差卡钻、钻头泥包等井下事故。为解决此问题，EP公司在 Louisiana地区尝试使用了聚合醇沥青体系。该体系是将一种有浊点的聚合醇与可变形沥青混合，依靠聚合醇的乳化作用，在不添加表面活性剂的情况下使氧化沥青稳定地分散在水基钻井液中。该体系中的可变形沥青能封堵地层孔隙、微裂缝和层面，并可在井壁上形成致密疏水膜，阻止水对地层的侵蚀，起稳定井壁的作用，而聚合醇在浊点以上温度可形成油滴，为体系提供相应的润滑性，使该体系具有较好的润滑性能和较低的高温高压滤失量。

该体系成功地解决了高压衰竭定向井的钻探。如钻PeltoBlock86井时曾遇2层高压层并造斜46。，使用木质素磺酸盐／聚合醇／沥青体系成功地控制了钻井液的高温高压滤失量，降低了钻柱扭矩和拉力，电测一次成功。

2.3 聚合醇／羟基铝体系

在墨西哥湾等地区的钻探中，钻头泥包和压差卡钻是钻井中经常遇到的问题。以

往主要采用油基钻井液，受环境政策的限制，不得不改用多种水基体系，但未能完全解决该地区遇到的问题。从1992年起采用了聚合醇／羟基铝体系，与以往使用水基钻井液相比，钻头使用量减少，钻井周期缩短，钻井费用下降，因而一直沿用至今。

该体系主要特点是共同使用水不溶的聚合醇和羟基铝。羟基铝作为抑制剂，与水接触时形成多核羟桥络合离子，络合离子紧密吸附在粘土表面，形成结构致在墨西哥湾等地区的钻探中，钻头泥包和压差卡钻是钻井中经常遇到的问题。以往主要采用油基钻井液，受环境政策的限制，不得不改用多种水基体系，但未能完全解决该地区遇到的问题。从1992年起采用了聚合醇／羟基铝体系，与以往使用水基钻井液相比，钻头使用量减少，钻井周期缩短，钻井费用下降，因而一直沿用至今。

密的复合物层，取代已吸附的水分子，阻断页岩与水的接触，控制粘土的水化分散；体系中不溶的聚合醇附着在钻头表面，形成憎水膜，阻止已水化分散的页岩粘附在钻头上形成泥包，从而加快钻井度，减少压差卡钻的发生。

第三章聚合醇(多元醇)的作用机制

3.1浊点效应

聚合醇作为非离子表面活性剂具有浊点行为。其水溶液被加热到一定温度时，会由透明变混浊，降温时又由混浊变透明。混浊与透明间的平衡温度即为浊点。浊点的严格测定是指1％的水溶液。

影响聚合醇浊点的因素主要有泥浆矿化度、聚合醇分子量和浓度等，增大这些参数均可降低浊点温度。聚合醇浓度增大时，尤其高浊点的产品会形成更多胶束，胶束聚结发生相分离的倾向更大，导致浊点下降。无机盐浓度增大，亦使浊点下降；影响程度ca2+、Mg2+相当，NaC1、KC1相当；Ca2+、Mg2+大于NaC1、KC1。有机处理剂如80A51、LV-Drispac和NH4-HPAN等，在浓度低时，使浊点上升，浓度高时，使浊点下降。浊点下降的原因，可能是由于有机处理剂多为聚阴离子化合物，在水溶液中电离出离子所致；而浊点上升则应归因聚合醇钻井液作用机理的研究进展于聚合醇与聚合物之间复杂的相互作用。文献提出了“珍珠窜”作用机理，认为微小的聚合醇胶束束缚在聚合物分子链上，支配聚合物一聚合醇缔合的力为憎水基之间的相互作用，即