西安石油大学教授团队在抗高温水基钻井液研究方面取得新进展

  据了解,西安石油大学张洁教授团队研发了无机插层聚合物、改性石墨作为抗高温钻井液抑制剂、提切剂、润滑剂,其抗温性可达200℃以上,为我国深层、超深层和非常规油气层开发提供了新思路。其相关研究成果发表在Nanomaterials(IF=5.719)、Materials(IF=3.748)、Minerals(IF=2.818)期刊上,化学化工学院硕士研究生张博文、王全得分别为论文第一作者,导师分别为张洁教授和顾雪凡教授。

  水基膨润土钻井液中的粘土在高温下易发生聚结、表面钝化等作用,超高温还会导致处理剂降解或者分解,削弱甚至消除处理剂在粘土表面的吸附作用,致使钻井液抗温性差,因此,超高温钻井液技术是实现深层超深层钻井的关键技术之一。该课题组针对高温钻井液的技术需求开展研究工作。采用表面活性剂改性石墨制备高度分散的滑润剂。由于石墨表面改性后出现扩散双电层,使得石墨在水中和水基钻井液中表现出强分散性。

  该课题组同时对抗高温环保型钻井液抑制剂进行了研究,在现有镁铝插层聚合物(MMH)的基础上,优化制备条件。当镁铝比为3时插层聚合物表现出优异的性能,在钻井液中添加量为0.3%时钻井液的抑制性能参数较添加4%KCl的钻井液提高了136.2%。经过200℃老化16h后,添加了镁铝插层聚合物的钻井液仍表现出良好的抑制性和提切性。

  该插层聚合物仍存在许多不足,比如造浆能力不强和携岩性差。为了解决这些问题,该课题组通过引入Cu、Fe、Zn等离子制备多元插层聚合物(M-MMH),评价了其抑制粘土分散的作用,并研究了其作为抗高温钻井液基浆组分的可能性。

  实验表明,多种M-MMH具有强抑制作用,线性膨胀较4%KCl溶液中降低70%以上。进而对M-MMH浆作为钻井液基浆的性能进行了评价,发现M-MMH浆具有低粘度和高切力的特点。在200℃下老化16小时后,其粘度和动塑比稳定,表明其作为基浆具有很强的提高热稳定性作用。目前正在进行抗250℃水基钻井液材料的研究,并且将基于该材料进一步开展具有抗高温和强携岩能力水基钻井液体系研究,以解决我国高温、超深钻井液的技术需求。(通讯员:西安石油大学 蒋胜)


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