化工进展 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (2): 686-695.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0886
收稿日期:
2019-05-31
出版日期:
2020-02-05
发布日期:
2020-03-12
通讯作者:
杨双春
作者简介:
潘一(1976—),男,教授,硕士生导师,研究方向为油气井工作液。E-mail:基金资助:
Yi PAN1(),Songze LIAO1,Shuangchun YANG1(),Dinar NIGMATULLIN2,Di MA1,He CONG3
Received:
2019-05-31
Online:
2020-02-05
Published:
2020-03-12
Contact:
Shuangchun YANG
摘要:
聚胺类抑制剂是一种分子链上含有胺基的钻井液添加剂,与无机盐、单分子铵盐等页岩抑制剂相比,其对页岩地层的强抑制性受到大量学者的关注。但在高温下聚胺分子的分解会影响其抑制效果,而作业井深增加,开发难度增大往往使温度成为限制抑制剂应用的决定因素,因此目前研发耐高温强抑制性的页岩抑制剂对钻井作业来说具有重要意义。本文将具有耐高温性能的聚胺类页岩抑制剂按聚合物分子链的形态分为链状聚胺类、超支化聚胺类、特殊功能性基团类,评述了这三类耐高温页岩抑制剂的抑制性、耐温性、生物毒性等性质和应用现状,对聚胺类页岩抑制剂今后在提升耐温性、抑制性等方面的研究提出了建议,以期为相关研究提供参考。
中图分类号:
潘一,廖松泽,杨双春,马迪,丛禾. 耐高温聚胺类页岩抑制剂的研究现状[J]. 化工进展, 2020, 39(2): 686-695.
Yi PAN,Songze LIAO,Shuangchun YANG,Dinar NIGMATULLIN,Di MA,He CONG. Research on high temperature resistant polyamine shale inhibitors[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2020, 39(2): 686-695.
低温油藏/℃ | 中温油藏/℃ | 高温油藏/℃ | |||
---|---|---|---|---|---|
低高温 | 中高温 | 高高温 | 特高温 | ||
<70 | 70~80 | 80~90 | 90~120 | 120~150 | 150~180 |
表1 油藏按温度分类[6]
低温油藏/℃ | 中温油藏/℃ | 高温油藏/℃ | |||
---|---|---|---|---|---|
低高温 | 中高温 | 高高温 | 特高温 | ||
<70 | 70~80 | 80~90 | 90~120 | 120~150 | 150~180 |
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 生物毒性/mg·L-1 | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
JY-2 | <180 | 70 | EC50>12000 | 与硅基阳离子淡水、盐水钻井液体系配伍性良好 | 生产过程繁琐,需高温高压(220~240℃、2.6~3.2MPa) |
RZPA | <210 | 80 | EC50=54000 | 与复合粒子聚合物钻井液体系配伍性良好 | 研究在较低pH地层的适用性 |
JAI | <200 | 64.2 | — | 与甲酸盐、KCl钻井液体系配伍性良好 | 继续研究其抑制水化分散的能力 |
PF-UHIB | <150 | — | — | 与海水基聚合物钻井液配伍性良好 | — |
SDJA-1 | <200 | 59.7 | EC50=33000 | 与海水基聚合物钻井液配伍性良好 | 对产品的成本进行评价 |
ATROL | <120 | 98.8 | LC50>32000(凡纳滨虾仔) LC50>64000(裸项栉虾虎鱼仔) | 与PEM聚合物、PEC有机正电胶钻井液体系配伍性良好 | 未对泥页岩强度的评价 |
表2 典型链状聚胺类页岩抑制剂性能比较
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 生物毒性/mg·L-1 | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
JY-2 | <180 | 70 | EC50>12000 | 与硅基阳离子淡水、盐水钻井液体系配伍性良好 | 生产过程繁琐,需高温高压(220~240℃、2.6~3.2MPa) |
RZPA | <210 | 80 | EC50=54000 | 与复合粒子聚合物钻井液体系配伍性良好 | 研究在较低pH地层的适用性 |
JAI | <200 | 64.2 | — | 与甲酸盐、KCl钻井液体系配伍性良好 | 继续研究其抑制水化分散的能力 |
PF-UHIB | <150 | — | — | 与海水基聚合物钻井液配伍性良好 | — |
SDJA-1 | <200 | 59.7 | EC50=33000 | 与海水基聚合物钻井液配伍性良好 | 对产品的成本进行评价 |
ATROL | <120 | 98.8 | LC50>32000(凡纳滨虾仔) LC50>64000(裸项栉虾虎鱼仔) | 与PEM聚合物、PEC有机正电胶钻井液体系配伍性良好 | 未对泥页岩强度的评价 |
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 生物毒性/mg·L-1 | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
HP-NH2 | <120 | 72.69 | — | 与钾钙基聚磺钻井液体系配伍性良好 | 提高抑制水化膨胀的性能,原料具有毒性,合成复杂 |
PAMAM(G0) | <200 | 73.48 | — | 与钾基聚合物钻井液体系配伍性良好 | 提升抑制泥页岩水化分散能力 |
PAMAM(G5) | <200 | 85.45 | — | 与钾基聚合物钻井液体系配伍性良好 | 加强对岩屑硬度的提升,抑制泥页岩水化膨胀能力不强 |
HBP-NH2 | <200 | 60.79 | — | — | 抑制水化分散的能力需要提高,而且分子支化结构不完善且难以控制 |
HBO-NH2 | <180 | 76.85 | — | — | 继续研究其环保性与钻井液配伍性 |
表3 典型超支化聚胺类页岩抑制剂性能比较
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 生物毒性/mg·L-1 | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
HP-NH2 | <120 | 72.69 | — | 与钾钙基聚磺钻井液体系配伍性良好 | 提高抑制水化膨胀的性能,原料具有毒性,合成复杂 |
PAMAM(G0) | <200 | 73.48 | — | 与钾基聚合物钻井液体系配伍性良好 | 提升抑制泥页岩水化分散能力 |
PAMAM(G5) | <200 | 85.45 | — | 与钾基聚合物钻井液体系配伍性良好 | 加强对岩屑硬度的提升,抑制泥页岩水化膨胀能力不强 |
HBP-NH2 | <200 | 60.79 | — | — | 抑制水化分散的能力需要提高,而且分子支化结构不完善且难以控制 |
HBO-NH2 | <180 | 76.85 | — | — | 继续研究其环保性与钻井液配伍性 |
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 线性膨胀率/% | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
PEDAS | >100 | 85.25 | 8.72 | 与钾基聚磺钻井液体系配伍性良好 | 提高耐温性 |
FYZ-1 | <150 | 90 | — | 与聚磺或聚磺钾盐钻井液体系配伍性良好 | 补充药剂不及时会出现增稠现象 |
DEM | <300 | — | 7.7 | — | 对水化分散抑制性的评价 |
表4 典型聚季胺类页岩抑制剂性能比较
名称 | 耐温性/℃ | 滚动回收率/% | 线性膨胀率/% | 与钻井液配伍性 | 不足/继续研究的性质 |
---|---|---|---|---|---|
PEDAS | >100 | 85.25 | 8.72 | 与钾基聚磺钻井液体系配伍性良好 | 提高耐温性 |
FYZ-1 | <150 | 90 | — | 与聚磺或聚磺钾盐钻井液体系配伍性良好 | 补充药剂不及时会出现增稠现象 |
DEM | <300 | — | 7.7 | — | 对水化分散抑制性的评价 |
抑制剂类别 | 主要作用位置 | 作用方式 | 作用机理 | 特点 |
---|---|---|---|---|
链状聚胺类抑制剂 | 晶层内外表面 | 离子交换、表面电性和亲水性改性 | 压缩双电层、表面改性 | 压缩黏土层间距能力强 |
超支化枝状聚胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面多点吸附、分子链架桥 | 包被隔水、抑制晶粒间膨胀 | 成膜性好 |
聚季胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面多点吸附、表面电性 | 包被隔水、表面改性 | 吸附性强,作用时间久 |
芳香胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面吸附、表面电性 | 包被隔水、表面改性 | 成膜性好 |
表5 聚胺类页岩抑制剂作用机理及特点
抑制剂类别 | 主要作用位置 | 作用方式 | 作用机理 | 特点 |
---|---|---|---|---|
链状聚胺类抑制剂 | 晶层内外表面 | 离子交换、表面电性和亲水性改性 | 压缩双电层、表面改性 | 压缩黏土层间距能力强 |
超支化枝状聚胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面多点吸附、分子链架桥 | 包被隔水、抑制晶粒间膨胀 | 成膜性好 |
聚季胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面多点吸附、表面电性 | 包被隔水、表面改性 | 吸附性强,作用时间久 |
芳香胺类抑制剂 | 黏土外表面 | 表面吸附、表面电性 | 包被隔水、表面改性 | 成膜性好 |
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