国内聚胺类页岩抑制剂研究进展
第３３卷第２期 ２０１２年４月 ． 化学工业与工程技术 Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏＪ Ｃｈｅｒｎｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３３ ＮＯ．２ Ａｐｒ．，２０１２
国内聚胺类页岩抑制剂研究进展
储 政
（南化集团研究院，江苏南京２１００４８）
摘要：含胺优质水基钻井液是近年来提出的符合现代钻井要求的高性能水基钻井液，该钻井液体系 的实质是添加了一种新的阳离子胺基聚合物作为页岩抑制剂。综述了国内聚胺类抑制剂的研究进展， 介绍了目前国内市场上５种主要品牌的聚胺类抑制剂的开发和应用现状，分析了国内聚胺类抑制剂在 研究和应用中存在的问题，并对今后的开发和应用提出了建议。 关键词：钻井液 页岩抑制剂 聚胺研究进展 应用现状 中图分类号： ＦＥ２５４ 文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９０６（２０１２）０２—０００１—０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｎｅｓ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｉｎｌａｎｄ
ＣＨＵ Ｚｈｅｎｇ
（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ．Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １００４８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｉｓ ａ ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｔＯ ｂｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｔｒｕｅ ｎａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｄｄｉｎｇ ａ ｎｅｗ ｃａｔｉｏｎ— ｉｃ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｉｎｌａｎｄ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘ— ｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｖｅ ｍａｉｎｌｙ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｍｅ ｍａｒｋｅｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓａｌｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｎｅ ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ａｒｅ ｂｒｏｕｇｈｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ；Ｓｈａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ；Ｐｏｌｙａｍｉｎｅ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ
页岩抑制、环境保护一直是钻井液性能研究的
重要课题。至今，油基钻井液等逆乳化体系在一些
需要强抑制性的大斜度井及深井中仍被认为是最好
的体系。然而高成本和环境保护问题限制了其应
用，国外许多公司都在研究高性能水基钻井液体系
来替代油基钻井液。含胺优质水基钻井液是近年来
提出的符合现代钻井要求的高性能水基钻井液，如
贝克休斯研发的ＨＰＷＢＭ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｗａ—
ｔｅｒ～ｂａｓｅｄ Ｍｕｄ）体系以及麦克巴（Ｍａｇｃｏｂｏｒ）公司
ＵＬＴＲＡＤＲＩＬＩ 体系，这种水基钻井液具备油基钻
井液优异的抑制性和润滑性，钻井作业产生的钻屑
可直接排放人海，完钻后钻井液可回收再使用，大大
降低了钻井成本，在墨西哥湾、美国大陆、巴西、利比
亚、澳大利亚、沙特区块应用，均取得了很好的效果。
麦克巴公司ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ钻井液体系主要由
ＵＬＴＲＡＨＩＢ（碱性抑制剂）、ＵＬＴＲＡＣＡＰ（一种分 子量适度的阳离子丙烯酰胺包被剂）、ＵＬＴＲＡ—
ＦＲＥＥ（钻速增效剂，防粘结和润滑剂，是一种表面
活性剂混和物）、Ｐ０ＬＹＰＡＣＵＬ（降滤失剂，一种纯
净的高分子量的低黏聚阴离子纤维素聚合物）、ＭＣ
ＶＩＳ（黄原胶类生物聚合物）等环境友好型的处理
剂组成，其实质是加入了一种不水解、完全水溶、低
毒并与其他常用水基添加剂配伍的一种新的阳离子
胺基聚合物，该聚胺具有更强的抑制能力和防泥包 能力，符合环保要求口 ］。
国内钻井液研究人员也高度重视这种新型结构
聚胺类页岩抑制剂的开发，从２０世纪９Ｏ年代初期
就开展研究工作。本文详细介绍了国内聚胺类抑制
剂的研究进展，分析了目前国内聚胺类抑制剂应用
收稿日期：２０１１—１ｌ一２２。 作者简介：储政（１９６６…），男，江苏东台人，博士在读，高级工程师 现从事化工管理工作。
・ ２ ・ 化学工业与工程技术 ２０１２年第３３卷第２期
研究中存在的问题，最后对国内今后聚胺类抑制剂
的研究提出了一些建议。
１ 国内聚胺类抑制剂研究进展 早在１９９２年，石油大学（华东）泥浆研究室高锦
屏等便用环氧氯丙烷和多乙烯多胺为原料，通过缩
聚法合成了阳离子页岩抑制剂ＰＱ，并进行了室内
岩心滚动回收率试验和泥浆体系配伍性试验［引。
２００３年，国外公司有关胺基钻井液（Ａｍｉｎｅ
ｂａｓｅｄ ｍｕｄ）的介绍引起了张克勤等国内专家的重
视 ］，之后，随着麦克巴公司ＵＬＴＲＡＤＲＩＩ Ｉ 体系
在国内油田的宣传以及在大港、冀东及湛江等油田 现场应用研究 ］，国内开始了ＵＩ ＴＲＡＤＲＩＩ Ｉ 体系
及其聚胺抑制剂的连续报道。２００４年，中海油田服
务公司黄浩清率先介绍了麦克巴公司ＵＬＴＲＡ— ＤＲＩＬＬ体系的组成和现场施工工艺［６］。２００７年，
张克勤教授详细介绍了国外聚胺抑制剂发展历程、
新胺盐的特点和作用机理及ＵＬＴＲＡＤＲＩＩ Ｉ 体系
性能 。此后，国内学者纷纷撰文介绍胺基钻井液 体系Ｅｍ ］。
２００７年后国内开始大规模开展新型结构聚胺
类页岩抑制剂研究，主要研究单位有中海油、中石
油、中石化的科研院所以及国内一些跟油田相关的
大学，如中国石油大学、长江大学和山东大学，基本
上都采用院企合作或校企合作研究的形式。其中报
道较多、应用效果较好的主要有以下几种品牌：（１）
ＮＨ １聚胺抑制剂；（２）ＳＩＡＴ胺基抑制剂；（３）聚
胺抑制剂ＵＨＩＢ；（４）聚胺强水化抑制剂ＳＤＰＡ；（５）
有机胺抑制剂ＢＺ—ＡＮ１。
１．１ ＮＨ一１聚胺抑制剂 ＮＨ一１聚胺抑制剂由南化集团研究院开发。
２００９年，南化集团研究院与油田单位合作承担了聚
胺类页岩抑制剂开发的任务，经过两年的研究，研制
出ＮＨ一１聚胺类抑制剂。实验研究表明，该处理
剂在岩心滚动回收率、抗二级膨润土污染能力、防膨
率等性能均超过国外同类产品；同时ＮＨ一１聚胺 类抑制剂和油田常用的聚磺钻井液体系配伍性能较
好。２０１１年，ＮＨ一１聚胺类抑制剂在四川高庙４
井３ ３７５～３ ７８６ ｍ井段使用，加量仅为０．２ ，成功
解决了该井段井壁失稳的技术难题。目前，该抑制
剂正在四川地区进行大规模的推广应用。
１．２ ＳＩＡＴ胺基抑制剂 中国石油集团钻井工程技术研究院屈沅治等研 制了代号为ＳＩＡＴ的胺基抑制剂Ｅｇ－ 】，选用ＫＣ１和
胺基聚合物ＳＩＡＴ作为体系的抑制剂，ＫＰＡＭ作为
包被剂，ＰＡＣ—ＬＶ作为降滤失剂，ＭＣ—ＶＩＳ为流
型调节剂，成膜剂ＣＭＪ一２和超低渗透剂ＪＹｗ一１
为储层保护剂，采用ＮａＣ１加重，通过对各种处理剂
的加量优选，得到低固相高性能水基钻井液，应用于
洪浩尔舒特凹陷达林洪６９井［ ］，该井的腾格尔组
和阿尔善组地层均以泥岩和砂砾岩为主，钻进腾格
尔组地层后逐步加入胺基抑制剂ＳＩＡＴ，将井浆转 化成高性能水基钻井液，使洪６９井的钻井周期大幅
度减少，机械钻速成倍增加，井径扩大率大幅度
降低。
１．３ 聚胺抑制剂ＵＨＩＢ
２００７年，长江大学的王昌军、许明标和中海油
田服务股份有限公司的苗海龙等合作开发了代号为
ＵＨＩＢ的聚胺抑制剂ｕ ，分析比较了ＵＨＩＢ和ＵＩ
ＴＲＡＤＲＩＬＬ体系中ＵＬＴＲＡＤＨＩＢ抑制剂的性能。
２００７年，中海油田服务股份有限公司胡进军等开发
了ＰＤＦ—ＰＩ ＵＳ聚胺聚合物钻井液［ ，将该体系应
用于Ｒ岛北部ＲＭ１９井夺３ｌ１．１ ｍｍ井段。Ｒ岛北
部地层岩性主要为含蒙脱石、伊／蒙混层的软泥岩。
ＰＤＦ—ＰＬＵＳ配方为：１ 膨润土＋０．１ ＮａＯＨ十
０．１ Ｎａ ＣＯ。＋０．４ ＰＦ—ＰＡＣ—ＬＶ（黏度调节剂）
＋２ ＰＦ—ＴＥＭＰ（降滤失剂）＋２ ＰＦ—ＰＨＩＢ（低
分子量聚胺，抑制剂）十２ ９／６ＰＦ一儿 Ｘ（聚合醇）４－１
ＰＦ—ＬＵＢＥ（润滑剂）４－２ ＰＦ—ＤＹＦＴ—ＩＩ（氧化沥
青降滤失剂）４－２ ＰＦ—ＨＪＺ（表面活性剂，减阻剂）
＋５ ０ ｏＫＣ１＋０．４ ＰＦ—ＰＩ ＵＳ（聚合物包被剂）＋重
晶石（至ｐ一２．０ ｇ／ｃｍ。）十铁矿粉（至需要）。
渤海油田渤中地区明化镇组泥岩中黏土含量较
高，水敏性较强，岩性主要为黄褐色黏土与灰色粉砂
岩互层，褐色泥岩与灰色粉砂岩、泥质粉砂岩互层。 钻井时易发生泵压上升、扭矩增大、憋漏地层或卡钻
等复杂情况。为解决上述作业风险，苗海龙等采用
聚胺（ＰＦ—ＵＨＩＢ）作为主要的抑制剂，研制开发出
了ＧＩＤ钻井液口 。ＧＩＤ钻井液采用聚胺（ＰＦ—
ＵＨＩＢ）作为主要处理剂，利用聚胺和大分子包被剂
（ＰＦ—ＰＬＨ）的协同作用，达到防止高活性泥页岩
水化膨胀和分散的目的。同时体系中加有非离子聚
合物降滤失剂（ＰＦ—ＰＳＬ）和低渗透成膜封堵剂（ＰＦ
—ＬＰＦ），该体主要配方为：３ 海水膨润土浆＋
０．５ ＰＦ—ＵＩ ＴＲＡ＋０．４％ＰＦ—ＰＩ
Ｈ＋１．５ ＰＦ—
聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用
第ｌ３卷第１０期２０１３年４月 １６７１—１８１５（２０１３）１０—２８０３－０５ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．１０ Ａｐｒ．２０１３ ＠２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｅｈ．Ｅｎｇｒｇ．
聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用
钟汉毅 邱正松 黄维安 李海斌 毛惠
（中国石油大学（华东）石油３２程学院 ，东营２５７０６１；中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院 ，东营２５７０００）
摘要根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路，构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩 抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几 种典型防塌钻井液的性能。结果表明，聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距，有效抑制黏土水化膨 胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突 出，与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田３０５区块进行了成功应用，解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。 关键词 聚胺页岩抑制剂 多元协同 高性能钻井液 特性评价 应用 中图法分类号ＴＥ２５４．３； 文献标志码Ａ
针对复杂井防塌、防泥包和防阻卡等技术难
题，以及满足环保和降低钻井液成本的需求，近年
来，国外研究人员在分析油基逆乳化钻井液特性的
基础上，深入研究其主要作用机理，同时借鉴其它
行业的新技术和引入新型专利产品，率先开发出新
型聚胺高性能水基钻井液。与传统设计思路不同，
聚胺高性能水基钻井液采取了“强抑制、多功能”的
设计理念，即在稳定泥页岩的同时，全面改善其它
重要性能，如有利于预防钻具泥包、提高机械钻速、
降低扭矩和摩阻等。该体系主要由聚胺页岩抑制
剂、包被抑制剂、封堵防塌剂、清洁润滑剂、流型调
节剂和降滤失剂等组成，综合性能与油基钻井液相 近，目前已在国内外推广应用 Ｊ。
钻井液用页岩抑制剂聚醚多元醇研究进展
第３０卷第１期
２０１３年１月 钻井液与完井液 ＤＲＩＬＬＩＮＧ ＦＬＵＩＤ＆ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮ ＦＬＵＩＤ Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１３
【专论】
钻井液用页岩抑制剂聚醚多元醇研究进展
刘晓栋
（天津中油渤星工程科技有限公司，天津）
刘晓栋．钻井液用页岩抑制剂聚醚多元醇研究进展［Ｊ】．钻井液与完井液，２０１３，３０（１）：７５．７９． 摘要环氧乙烷、环氧丙烷共聚聚醚多元醇是一种性能优异的钻井液用页岩抑制剂、润滑剂、防泥包剂和低 温流变调节剂，其无毒、易生物降解。介绍了聚醚多元醇的分子结构、国内外研究现状和中国产品现存质量问题、 以及近年来在环境保护、油气层保护、深水钻井、替代油基钻井液、页岩气井钻井等钻井液体系中的应用。建议 中国尽快加强钻井液用聚醚多元醇的分子结构设计和产品性能持续改进等方面的研究，以改善现有产品存在的不 足，提高产品质量和技术使用标准。 关键词 钻井液页岩抑制剂；聚醚多元醇；浊点；抑制性能；润滑性能；低温流变性能
中图分类号：ＴＥ２５４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—５６２０（２０１３）０１—００７５—０５
聚醚多元醇具有众多的钻井液优越性能，但是
多元醇种类繁多，存在着各种不同分子量和分子结
构的衍生物。因此，如何选用更适宜于钻井液用的
多元醇就成了人们关心的问题，而目前中国油田对
多元醇处理剂的分子结构、作用机理、相关性能方
面都没有一个统一的定论。在查阅大量文献资料基
础上，针对钻井液用聚醚多元醇，分析了其分子结
构、钻井液性能和作用机理、及其近年来在钻井液
中的应用进展，对于科学研究多元醇产品结构，提
高钻井液产品质量和技术服务水平，具有重要的理
论意义和应用价值。
１ 聚醚多元醇的种类及分子结构
环氧乙烷、环氧丙烷共聚形成的聚醚可以分为
嵌段共聚醚和无规共聚醚两大类，其中，嵌段共聚 醚可以分为ＰＥＰ、ＲＥＰ／ＲＰＥ、“Ｐｌｕｒｏｎｉｃ”和“Ｔｅｔｒｏｎｉｃ”
天长深层泥页岩井壁失稳机理及防塌对策
天长深层泥页岩井壁失稳机理及防塌对策
何竹梅;贾万根;宋碧涛;杨雪山;曹敏
【摘 要】天长地区深层泥页岩钻井中发生井壁失稳,造成起下钻遏阻、长时间划眼、电测阻卡、填井侧钻等复杂事故,大幅增加钻探成本,影响钻井速度和电测资料的获取,延误该区深层油气藏勘探开发进程.为此,通过对已钻井资料及坍塌层组构特性分析,探讨了阜宁组泥页岩井壁失稳机理,研究提出整体抑制、分级封堵、协同增效的钻井液防塌对策.在室内研究基础上,采用聚胺、聚醚多元醇及纳米封堵剂与江苏油田常用复合金属离子聚合物钻井液体系复配,建立了强抑制强封堵聚醚醇胺钻井液体系配方.室内研究与现场应用表明,该体系能有效抑制天长地区深层阜宁组硬脆性泥页岩井壁失稳,为深层硬脆性泥页岩地层钻井施工提供了钻井液技术借鉴.
【期刊名称】《复杂油气藏》
【年(卷),期】2017(010)001
【总页数】5页(P64-68)
【关键词】天长地区;泥页岩;垮塌机理;强抑制封堵钻井液;聚醚多元醇
【作 者】何竹梅;贾万根;宋碧涛;杨雪山;曹敏
【作者单位】中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院,江苏扬州225009;中国石化江苏油田概预算中心,江苏扬州225009;中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院,江苏扬州225009;中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院,江苏扬州225009;中国石化华东石油工程公司江苏钻井处,江苏扬州225261
【正文语种】中 文 【中图分类】TE254.6
2012年以来，江苏油田在位于天长的汊涧、铜城等地区的金湖凹陷东阳次凹、铜城断裂带、杨村断裂带、西斜坡沈庄等断块上共钻井50口，垂深1 534.8～3
212.41 m(平均垂深2 587.5 m)，井深1 800～3 530 m(平均井深2 760 m)。井深3 000 m以上的较深井3口，其中有2口井在阜宁组地层钻井中发生了泥页岩井壁垮塌，造成起下钻阻卡、划眼、憋泵、井垮、井漏、再划眼的恶性循环。2013年钻探的成X2井完钻井深3 279 m，因井下垮塌，被迫填井侧钻两次，报废进尺3 128 m，损失时间约115 d；2015年钻探的天X100井完钻井深3 230
聚胺完井液的研制与应用
第２４卷第５期 ２０１２年１０月 中国海上油气 ＣＨＩＮＡ ＯＦＦＳＨＯＲＥ ＯＩＬ ＡＮＤ ＧＡＳ Ｖｏ１．２４ ＮＯ．５ ０ｃｔ．２０１２
聚胺完井液的研制与应用
王 健 邓义成 苗海龙 胡进军 耿 铁 罗健生 张 伟
（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部） 摘 要 研制了一种以聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ为主剂的清洁无固相完井液——聚胺完井液。室内 评价与现场应用结果表明：聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ具有很好的粘土膨胀抑制性和降低油水界面张力 能力，所研制的聚胺完井液呈弱碱性，具有油水界面张力低、防膨能力与高价离子螯合能力强、储层 保护性能与防腐蚀性能好的特点，适用于低孔低渗储层、酸敏性地层以及疏松砂岩储层的完井作 业。目前所研制的聚胺完井液已成功应用于ＬＤ３２—２、ＳＺ３６—１、ＪＺ２５—１等油田完井作业，取得了良好 的储层保护效果。 关键词 聚胺完井液性能评价现场应用 储层保护 近２Ｏ年来，新材料、新技术的不断研发推动了 钻探技术的发展，中国海上油田完井液已从无固相 清洁盐水完井液发展为无固相聚合物盐水完井 液ｌ＿１。］。作为国际上第三代高性能水基钻井液的主 剂，有关聚胺抑制剂的研究正在逐年升温。聚胺抑 制剂是一种结构独特的多元聚胺，含有较多的胺基 （一ＮＨ ），具有完全水溶、低毒、水溶液呈碱性、可与 其它添加剂一起使用等特点，可充填在粘土晶片之 间并将晶片束缚在一起，有效地减少页岩从周围的 溶液中吸附水分子的倾向，从而抑制页岩膨胀。 针对海上疏松砂岩储层＿４ ］、酸敏性储层及低孔 低渗储层 ］，结合有关聚胺抑制剂的研究 ］，中海油 田服务股份有限公司研制出了一种以聚胺抑制剂 ＰＦ—ＨＡＢｌ８］为主剂，呈弱碱性、具有较强的高价金属 离子螯合能力和低油水界面张力等特点的新型完井 液——聚胺完井液，该聚胺完井液已经获国家发明 专利＿９Ｊ，目前已在ＬＤ３２—２、ＳＺ３６—１、ＪＺ２５—１等油田应 用，取得了良好的储层保护效果。 １ 聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ性能评价 １．１吸附量测定 聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ在膨润土表层的吸附量 测试结果见图１。从图１可以看出，ＰＦ—ＨＡＢ在膨 润土表层吸附量较大，说明所研制的聚胺能快速吸 附在膨润土表面，有利于阻止泥页岩的水化。 图１ 聚胺抑制剂ＰＦ－ＨＡＢ吸附量测试结果 １．２ ＸＲＤ测试 吸附了聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ的膨润土的ＸＲＤ 衍射曲线见图２。从图２可知，ＰＦ—ＨＡＢ能进入膨 润土的晶层，从而可以阻止水分的进入，防止泥页岩 的膨胀。 １．３界面张力测试 油水界面张力采用铂金环法测试，油相采用煤 油，试验采用ＺＬＹ－０１Ｆ型自动界面张力测定仪。图３ 为不同加量时不同处理剂的油水界面张力测试结 果，其中，ＦＣ、ＨＡＲ、ＳＤ一９０５、ＳＡＴＲＯ、ＨＤＲ为表面 活性剂，ＵＨＩＢ为另一种聚胺抑制剂。从图３可以 看出，ＰＦ—ＨＡＢ具有明显的降低界面张力的能力。 １．４防膨抑制性测试 选取聚胺抑制剂ＰＦ—ＨＡＢ、ＵＨＩＢ和粘土稳定 剂ＨＣＳ作为测试对象，作防膨抑制性实验，试验方 第一作者简介：王健，男，工程师，２００７年毕业于天津大学应用化学专业，获硕士学位，目前从事钻完井液及储层保护研究工作。地址：天 津市红桥区芥园道明华里１７号楼Ａ座５０３（邮编：３０００００）。 一
胺基钻井液技术进展
２０１１年８月 胺基钻井液技术进展 ７ 胺基钻井液技术进展 周双君 （西部钻探钻井工程技术研究院，鄯善８３８２０２） ［摘要］ 介绍了胺基钻井液的发展历程，主要特点及其国内外的研究与应用情况。指出胺 基钻井液在钻井过程中所表现出的防止井壁坍塌性、页岩稳定性等性能可接近油基钻井液；而对 比油基钻井液，不仅有明显的环保优势，还能大幅降低钻井成本。 ［关键词］ 胺基钻井液水基钻井液油基钻井液抑制性 为满足环保要求和降低钻井液成本，国外科 研机构在寻求一种具有油基钻井液性能的水基钻 井液时，开发出了一种新型的高性能水基钻井液 （ＨＰＷＢＭ），其实质是采用了一种新的阳离子胺 基聚合物，又称胺基钻井液¨Ｊ，它是利用胺盐的 高抑制能力、防泥包能力以及成膜作用，达到与油 基钻井液相当的效果。 １发展历程 胺基钻井液的发展历程最早可以追溯到铵盐 的使用。很早以前，铵盐或胺类化合物就被用作 钻井液的泥页岩抑制剂。其中，结构最简单的为 ＮＨ Ｃ１，它提供的ＮＨ 的水化能低，其被黏土优 先吸附后，会促使黏土晶层间脱水，使晶层受到压 缩，从而有效地抑制黏土水化；且ＮＨ 的直径与 黏土硅氧四面体氧原子六角环网络的直径相当， 因此很容易嵌入此网络中，依靠离子的晶格固定 作用，使黏土晶层形成类似伊利石的紧密结构，阻 止水分子进入晶层而抑制黏土水化。从氯化铵到 目前的胺基钻井液，进程约略为：氯化铵——铵盐 钻井液体系——有机阳离子物质季胺阳离子聚合 物——部分水解聚丙烯酰胺——有机阳离子物质 季烷基胺——有机阳离子物质季羟基胺——两性 聚胺酸——烷基二胺——聚胺乙二醇类——醚乙 二醇聚胺类¨。Ｊ ｏ 中国科研工作者对胺（铵）类抑制剂进行了 多项研究 ，并取得了许多阶段性的研究成果， 成功研制出大、小阳离子处理剂。大阳离子即阳 离子聚丙烯酰胺，它的相对分子质量在１００万左 右，分子链长，桥联作用好，带有的阳离子基团可 降低钻屑的负电性，减小粒子间的静电排斥作用， 絮凝钻屑，清除无用固相。除絮凝作用外，大阳离 子也具有较强的抑制岩屑分散能力。小阳离子即 环氧丙基三甲基氯化铵，是一种阳离子型表面活 性剂，靠静电作用可吸附在岩屑表面，岩屑表面吸 附的小阳离子疏水基可形成疏水层，阻止水分子 进入岩屑粒子内部；同时，小阳离子还可以通过离 子交换作用进入岩屑层间，然后靠静电作用拉紧 片层，有效抑制岩屑水化膨胀和分散；小阳离子所 带的正电荷还可中和岩屑带的负电荷，削弱岩屑 粒子间的静电排斥作用，降低岩屑的分散趋势。 ２ｌ世纪初，Ｐａｔｅｌ等成功研究出了一种用于水 基钻井液的抑制性能优良的聚醚二胺化合物，该 化合物属胺类低分子量有机物，是一种液体型处 理剂，其抑制机理是聚醚二胺通过嵌入黏土片层， 阻止水分子进入，降低黏土的水化膨胀作用，达到 抑制效果，此外它还能提供较好的润滑性 Ｊ。 Ｙｏｕｎｇ等也研发出一种疏水性胺作为泥页岩抑制 剂，当体系的ｐＨ不超过９．５时，它可以被质子化 或部分质子化，能够很好地溶于水而具有高效的 泥页岩抑制性 。 ２胺基钻井液的特点 胺基钻井液有较高的抑制能力和防泥包能 力，符合环保要求，并具有成膜作用，其效果与油 基钻井液相当，是替代油基钻井液且又能安全钻 井的高性能水基钻井液。 ２．１抑制性强 胺盐易溶于水，低毒，可与其他添加剂一起使 用，不水解，具有成膜作用。新胺盐有独特的分子 结构，可填充黏土层间，并把它们束缚在一起，有 效地减少黏土的吸水倾向；胺基分子通过金属阳 离子吸附在黏土表面，或者是在离子交换中取代 收稿日期：２０１１—０６—２ｌ。 作者简介：周双君，毕业于长江大学油田应用化学专业，现从
深水聚胺高性能钻井液试验研究
第４１卷第３期 ２０１３年５月 石 油 钻 探 技 术 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＤＲＩＬＬＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．３ Ｍａｖ，２０１３
．＿深水钻井完井专题 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０８９０．２０１３．０３．００７
深水聚胺高性能钻井液试验研究
赵 欣 ，邱正松 ，石秉忠 ，林永学 ，高书阳
（１．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２６６５８０；２．中国石化石油工程技术研究院，北京１００１０１）
摘要：聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液，在深水钻井领域具有广阔的应用前景。 为降低钻井液成本，在研制聚胺强抑制剂的基础上，考虑水合物抑制及低温流变性等因素，通过优选处理剂，构建了 适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系，并对其进行了综合性能评价。结果表明，该钻井液可抗１５０℃高温，且低 温流变性优良，２℃和２５℃的表观黏度比和动切力比分别为１．３６和１．１４；其抑制页岩水化分散效果与油基钻井 液相当，体现了其强抑制特性；在模拟１ ５００ ｍ水深的海底低温高压（１．７℃，１７．４１ ＭＰａ）条件下，具备１２０ ｈ抑制 水合物生成的能力；抗钙、抗劣土污染能力较强；无生物毒性，能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达 到了用于深水钻井的同类钻井液水平，可满足深水钻井要求。 关键词：深水钻井聚胺钻井液钻井液添加剂钻井液性能天然气水合物 中图分类号：ＴＥ２５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｉ００１—０８９０（２０１３）０３—００３５—０５
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙａｍｉｎｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ
ｆｏｒ Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ
Ｚｈａｏ Ｘｉｎ ，Ｑｉｕ Ｚｈｅｎｇｓｏｎｇ ，Ｓｈｉ Ｂｉｎｇｚｈｏｎｇ２，Ｌｉｎ Ｙｏｎｇｘｕｅ。，Ｇａｏ Ｓｈｕｙａｎ￣ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｈｕａｄｏｎｇ），Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎ— ｄｏｎｇ，２６６５８０，（ ｉｎａ；２．ＳｉｎｏｐｅｃＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ０ｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉ ｉｎｇ，１００１０１，Ｃｈｉｎａ）
新型聚胺水基钻井液研究及应用
第３０卷第３期 ２０１３年５月 钻井液与完井液
ＤＲＩＬＬＩＮＧ ＦＬＵＩＤ＆ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮ ＦＬＵＩＤ 、，０１．３０ Ｎｏ．３ Ｍａｙ ２０１３
【理论研究与应用技术】
新型聚胺水基钻井液研究及应用
张国 ， 徐江 ， 詹美玲 ， 刘贵传 ， 钟汉毅 ， 马鹏
（１．中石化石油工程技术研究院，北京；２．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛）
张国等．新型聚胺水基钻井液研究及应用［Ｊ］．钻井液与完井液，２０１３，３０（３）：２３—２６． 摘要 研制出一种聚胺抑制剂ＸＪＡ一１，以ＸＪＡ一１、优选出的包被抑制剂ＳＤＥ（相对低分子量阳离子聚丙烯酰胺） 和封堵防塌剂（铝基聚合物ＨＡ—１）为主剂构建了聚胺水基钻井液。室内实验对３种主剂和钻井液的性能进行了评 价，结果表明，ＸＪＡ一１抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力与国外同类产品Ｕｌｔｒａｈｉｂ接近，且在高温下的作用效果良 好；ＳＤＥ和ＨＡ．１能从不同方面抑制泥页岩的水化分散，综合增强钻井液的井壁稳定效果；该钻井液的抑制性和 润滑性与油基钻井液接近，并具有较好的流变和滤失性能。该钻井液在ＴＨ１０４１０ＣＨ２井成功进行了应用，有效解 决了泥页岩水化导致的井壁失稳问题，提高了钻井效率，为复杂泥页岩钻井提供了新的技术对策。 关键词 聚胺水基钻井液；聚胺抑制剂；包被抑制剂；铝基聚合物；泥页岩水化；层间距 中图分类号：ＴＥ２５４－３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－５６２０（２０１３）０３—００２３—０４
从油基钻井液的基本特性出发，采用“总体
抑制”的思路，即综合抑制泥岩、黏土和岩屑水化
分散，同时引入新型专利产品，开发出了聚胺钻井
液。该体系具有强抑制性，能抑制复杂泥岩段页岩
的水化膨胀与分散，从而防止缩径阻卡；且具有良
好的清洁润滑性，能预防钻头泥包，可以减少井下
复杂情况，提高机械钻速，缩短钻井周期，因此该
体系被认为是能取代油基钻井液的新一代水基钻
一种高性能深水水基钻井液体系研究
长江大学学报（自科版） ２０１３年９月号石油中旬刊第ｌｏ卷第２６期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ Ｓｃｉ Ｅｄｉｔ） Ｓｅｐ．２０１３，Ｖｏ１．１０ Ｎｏ．２６
一种高性能深水水基钻井液体系研究
’ 健 ’耿铁（中海油田服务股份有限公司油田化学研究院
，河北燕郊。ｅｓｚ。，） 李自立
，王 楠 （中海油田服务股份有限公司油田化学研究院，河北燕郊。。 。’）
［摘要］基于研制的聚胺页岩抑制剂ＰＦ—ＵＨＩＢ和低分子量包被抑制剂ＰＦ—ＵＣＡＰ，室内研制出了一种适用
于深水作业的强抑制、无土相、高性能深水水基钻井液体系，并对其性能进行了综合性能评价。试验结 果表明，该钻井液体系低温流变性优异，抗泥页岩水化分散能力强，钻屑回收率高达９６．６ ，储层保护 效果好，渗透率恢复大于８５ 。 ［关键词］深水水基钻井液；强抑制；高性能；低温；储层保护 ［中图分类号］ＴＥ２５４．１ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７３—１４０９（２０１３）２６—００９６—０３
海洋深水中蕴藏着巨大的石油资源，已经成为各大石油巨头公司未来的主战场和众多石油服务商关
注的焦点。由于深水作业时面临低温高压、气体水合物、浅层地质灾害等技术难题，这给深水石油资源
的开发和利用带了巨大的挑战ｌ１ ］。油基钻井液以其优良的性能成为深水钻井的首选，但频繁出台的环
境法规，限制了油基钻井液的应用，取而代之的是环境友好型的水基钻井液 ］。值得注意的是，在油气
钻井过程中７Ｏ ～７５ 为泥页岩地层，这将给作业带来很多复杂问题，如黏附卡钻、井壁失稳，扭矩
增大等 。解决这类问题的最好办法是使用高性能水基钻井液体系（ＨＰＷＢＭ），该体系主要由页岩抑
制剂、包被剂、分散剂和降滤失剂组成 ］。基于研制的聚胺页岩抑制剂ＰＦ—ＵＨＩＢ和低分子量包被抑制
剂ＰＦ—ＵＣＡＰ，通过室内试验研究，最终构建了一套强抑制、无黏土相的高性能深水水基钻井液体系。
聚胺产品概况
1 / 2
聚胺产品概况
Ⅰ 中海油服和长江大学联合研究开发的类似于ULTRAHIB的聚胺强抑制剂，
UHIB
在PLUS/KCl钻井液中引入UHIB强抑制剂及低渗透成膜封堵CMJ、ZP、润滑剂等，优化出的一套聚胺UHIB强抑制性聚合物钻井液体系。
聚胺U HIB 强抑制性钻井液具有很好的封堵作用, 90 分钟动失水增量为零,
可降低钻井液滤液进入地层, 具有很好的储层保护效果, 当岩心被截去0.5cm
后正向测渗透率恢复值可到达95 %以上。
——引自《聚胺UHIB强抑制性钻井液的室内研究》
Ⅱ 任丘市程发石油科技生产的聚胺抑制剂
聚胺抑制剂〔CFY-01〕是一类由低分子量聚合物和其他化学剂聚合而形成的，具有阳离子特征，分子量又较低的良好抑制剂。由于其上述特点，所以在参加水基钻井液时就能够迅速进入到粘土晶层之间，封堵了其他离子或水分子的进入，因而有效的防止了粘土的水化。分散和膨胀，同时有效的保持地层的稳定性和钻井液的稳定性。
产品技术指标：
该产品具有良好的抑制性、滤失性、配伍性，可防止钻头和扶正器的泥包，提高固控设备的工作效率，有利于保护油气层降低对油气层的损害，提高渗透率回复值。
——摘自原材料商务网
〔 :// /trade/offerdetail-114457.aspx〕
Ⅲ 江汉石油技术产品，聚胺UHB
与PRD无固相钻井液配伍性良好,含3%聚胺的PRD钻井液具有优良的抑制性,露头泥岩的滚动回收率为92.68%。PRD无固相聚胺钻井液通过化学、物理双重抑制作用有效防止钻井液滤液向钻屑和井壁渗透,具有优良的抑制钻屑水化分散和稳定井壁的作用。且体系具有较强的抗钻屑污染性能,温度稳定性好。
——自《弱凝胶无固相聚胺钻井液性能室内研究》
Ⅳ 湖北汉科新技术研究所研制并生产的HPA聚胺抑制剂 2 / 2
在《强抑制性钻井液体系室内研究》中，对通过配方优选的聚胺钻井液进行了抗污染性能、抗温性能、抑制性能、润滑性能等方面的考察，并做了储层岩心动态污染试验。
川西中浅层水平井聚胺仿油基钻井液技术研究
２０１４年第３期 西部探矿工程 ３１ 川西中浅层水平井聚胺仿油基钻井液技术研究 刘金牛 ，张 国 ，徐 江 （１．中石化华北石油５－程有限公司西部分公司，新疆轮台８４１６００；２．中国石化石油工程技术研究院，北京１００１０１） 摘要：针对目前川西区块钻井液体系的使用现状以及现场需求情况，依据马蓬８３—１Ｈ井的井身结 构、地层情况和钻井液技术难点等要求，实验通过处理剂优选、最佳加量的确定和配伍外加剂的筛 选，确定了适合川西区块的聚胺仿油基钻井液体系。该井二开、三开采用该体系，整个施工过程中井 壁稳定，无缩径、掉块和阻卡现象发生，起下钻通畅，井径规则，测井下套管顺利，无任何复杂情况的 发生。该井钻井周期４４．２９ｄ，较设计周期４９．５ｄ提前５．２１ｄ，顺利完钻，钻井周期提前１０．５％。 关键词：川西区块；聚胺；仿油基；甲基葡萄糖苷 中图分类号：ＴＥ２５４文献标识码：Ａ文章编号：１００４—５７１６（２０１４）０３—００３１－０３ 马蓬８３－－１井二开、三开井段钻遇地层主要为古店 组、七曲寺组、白龙组、苍溪组、蓬莱镇组，岩性以泥岩 为主，砂泥岩互层，泥岩易水化膨胀造浆性强，井斜 大。钻井液要求有好流变性，强抑制性保持井壁稳定， 良好润滑防卡、井眼清洁性。因此，本井段采用聚胺仿 油基钻井液体系，该体系是国外近几年来提出的一种 新型无环境污染的钻井液体系，其性能明显优于其他 水基钻井液体系，各种性能几乎可与油基钻井液相比 拟 ］。该钻井液可以形成理想的半透膜，具有强抑制 性，能有效地抑制泥页岩水化，维持井眼稳定，还具有 良好的润滑性、抗污染能力及高温稳定性，并且毒性 低，易生物降解，因而对环境造成的污染很小，有利于 储层保护和环境保护。 １聚胺仿油基钻井液防塌机理研究 １．１聚胺强抑制剂（ＳＭＪＡ一１）抑制防塌机理 新型聚胺强抑制剂（ＳＭＪＡ一１），是一种水溶性具 有超强抑制性的页岩抑制剂，分子链中引入了胺基官 能团，使其具有独特的分子结构，这种独特的分子结构 使其能很好地镶嵌在粘土层间，并使粘土层紧密结合 在一起，从而降低粘土吸收水分的趋势 ］。胺分子通过 金属阳离子吸附在粘土表面，或者是在离子交换过程 中取代了金属阳离子形成了对粘土的束缚：一方面通 过抑制粘土的水化作用，减少粘土的塑性以降低钻头 泥包的可能性；另一方面又可通过吸附，在钻具的表面 形成一个疏水的油膜，有效防止钻头泥包 。 １．２甲基葡萄糖苷（ＭＥＧ一１）的抑制防塌机理 （１）ＭＥＧ具有一定的页岩抑制作用。ＭＥＧ分子 中含有４个亲水性较强的羟基，可以通过氢键在井壁 吸附形成一层吸附膜，起到一定的维护井壁稳定的 作用。但由于ＭＥＧ中的非极性基团（甲基）太短，疏 水性较弱，ＭＥＧ吸附膜不能有效地把井壁岩石与钻 井液隔离，表现为其抑制泥页岩水化膨胀、分散的能 力较弱。 （２）ＭＥＧ能有效改善泥页岩膜效率。ＭＥＧ水化 单体的尺寸较小，能进人渗透率极低的泥页岩孔隙，通 过在孑Ｌ隙的表面吸附固定，减少了孔隙空间，孔隙空间 的减少增加了较大尺寸的溶质分子通过页岩的难度 ， 而尺寸较小的水分子仍可以自由通过，加大了溶质分 子与水分子通过泥页岩的速度差异，导致泥页岩的膜 效率有大幅度提高。通过渗透作用控制钻井液向地层 滤失是其稳定井壁的主要原因。 （３）ＭＥＧ能有效降低钻井液的水活度。ＭＥＧ分 子中含有４个亲水性较强的羟基，在水中的溶解度很 大，能有效降低水活度嘲。 ２聚胺仿油基钻井液体系室内性能评价 针对目前川西区块钻井液体系的使用现状以及现 场需求情况，依据马蓬８３一ｌＨ井的井身结构、地层情况 和钻井液技术难点等要求，实验通过处理剂优选、最佳 加量的确定和配伍外加剂的筛选来研究聚胺仿油基钻 井液体系，并通过大量的室内实验，确定了适合川西中 收稿日期：２０１３－０５—２９ 第一作者简介：刘金牛（１９８５一），男（汉族），陕西华县人，助理Ｔ程师，现从事石油钻井液技术Ｔ作。