长江大学张炳杰开题报告

1、长江大学毕业设计开题报告题 目 名 称 聚胺抑制剂的室内研究 院 （系）_化学与环境工程学院_专 业 班 级_应化11102班_学 生 姓 名_张炳杰_指 导 教 师_罗春芝_辅 导 教 师_罗春芝_开题报告日期_2015年1月17日_ 泥页岩抑制剂LFW-1的室内研究学 生：张炳杰，化学与环境工程学院指导老师：罗春芝，化学与环境工程学院1题目来源：课题类型：毕业论文。课题来源：生产实际。2课题研究的目的及意义：钻井液抑制剂是油气钻井过程中使用量最大、研究最多的处理剂之一。随着钻探技术的不断发展，目前的钻井作业越来越多地转向更深的地下、海上等复杂储层。在钻井过程中遇到页岩地层时，其水化膨胀、分

2、散导致的井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等一系列问题，增加了钻进难度，给钻井液处理剂、特别是抑制剂提出了更高的要求。钻井中的泥页岩井壁稳定性问题是影响钻井技术发展的重大问题之一，而泥页岩水化则是影响井壁稳定性的关键性因素。现阶段使用的钻井液抑制剂大都能满足解决钻井过程中页岩的水化膨胀分散问题的要求。如油基钻井液具有抑制性强、润滑性好等解决井壁稳定诸多优良性能，但其成本高，环境污染严重。近几年，国家对环境污染问题的重视，尤其是十三五规划以来，更加体现对钻井液技术的改进提上了日程。水基钻井液，如高性能水基钻井液(HPWBM)，又称胺基钻井液(Amine based mud)是目前发展比较好的，聚胺类页

3、岩抑制剂是胺基钻井液的重要组分之一，在抑制泥页岩水化膨胀、分散所导致的井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等问题方面起着关键性的作用。但由于聚胺抑制剂有分子量大以及氨基形成的阳离子导致增粘、增滤失性，不利于钻井液的流变性，和阳离子造成的双电层结构压缩粘土颗粒所吸附的水化膜使得自由水增加，这导致泥页岩水化膨胀、强度下降、孔隙压力增加等变化，容易造成井壁坍塌。所以研究高性能的聚胺抑制剂，达到不增粘，不降低滤失作用，保证钻井液流变性能的页岩抑制剂成为目前发展的趋势。为了解决这一难题，本实验对聚胺抑制剂进行了研究，力图通过复配优选出几种聚胺抑制剂，对比它们的抑制效果，从而优选出高效的聚胺抑制剂。3参考文献1

4、周建国, 高连星, 薛玉志. 甲基葡萄糖苷的合成及在钻井液中的应用J. 精细石油化工进. 2005, 6(8).2 张琰, 陈铸. 新型抑制性钻井液的研究J. 地质与勘探, 2000, 36(2).3 Walter J.Weiss, Wilbur L.Hall, Richard H.Graves. Shale Controlling Drilling Fluids, Section II-Paper 9, 1959.4 屈沉治，赖晓晴，杨宇平.含胺优质水.基钻井液研究进展J一钻井液与完井液，2009,26(3):73-75.5 王中华.页岩气水平井钻井液技术难点及选用原则J中外能源，2012

5、,17(4) :43-47.6 鲁娇，方向晨，王安杰，张喜文，黎元生国外聚胺类钻井液用页岩抑制剂开发J大连理工大学化工学院，辽宁大连116024; 2.抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001，2012，32(4);1-3.7 鲁娇，方向晨等国外聚胺类钻井液用页岩抑制剂开发J.现代化工，2012,32(4) :1-5.8 邱正松,钟汉毅,黄维安新型聚胺页岩抑制剂特性及作用机理J.石油学报，2011，32(4):1-4.9 陈楠,张喜文,王中华,杨超,鲁娇新型聚胺抑制剂的实验室研究J. 当代化工，2012,41(2):121-122.11 钟汉毅，邱正松，黄维安等胺类页岩抑制剂特点及研究进展J石

6、油钻探技术，2010，38(1):104-108.12 邱正松，钟汉毅，黄维安新型聚胺页岩抑制剂特性及作用机理J.石油学报，2011,32(4):678-680.13 徐加放，邱正松，吕开河泥页岩水俗力学祸合模拟实验装置与压力传递实验新技术J.石油学报，2005, 26( 6):115-118.主要研究内容、重点研究的关键问题及解决思路 14 邱正松，徐加放，吕开河等.“多元协同”稳定井壁新理论J.石油学报，2007, 28( 2):117-119.15 钟汉毅，邱正松，黄维安等聚胺水基钻井液特性实验评价J.石油化学，2010，27(2):119-123.16 许明标，张春阳，徐博韬，刘刚一种

7、新型高性能聚胺聚合物钻井液的研制J. 天然气工业，2008，28(12):51-52.17 王生维，陈钟惠.煤储层孔隙、裂隙系统研究进展J.地质科技情报，1995，14(1):53-58.18 杨小华.国内近5年钻井液处理剂研究与应用进展J.油田化学，2009，26(2):210-217.19 夏俭英.钻井液有机处理剂M.北京:石油大学出版利，1991.20 王荐，舒福昌吴彬强抑制聚胺钻井液体系室内研究J. 油田化学, 2007,24(4).21 储政，国内聚胺类页岩抑制剂研究进展J. 化学工业与工程技术,2012,33(2).22 赵丽红，刘温霞，何北海膨润土的有机改性及吸附性能研究J.中国

8、造纸，2006，25( 12):13-18.4国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向4.1 国内现状与研究方向一般页岩地层很容易坍塌，坍塌程度由泥岩含量及其致密度控制，并且由于可能含有诸如蒙脱石等水敏性岩石，导致遇水发生膨胀，钻井过程极易引起井壁失稳。目前，国内外对于页岩抑制剂已经做了大量的研究和开发。从最早的清水自然造浆开始，陆续出现了各种无机盐抑制剂，然后硅酸盐处理剂开始投入使用，并受到了比较好的效果。随着现代设备的高速发展以及抑制理论和防塌机理的越来越成熟，又陆续出现了很多新型的抑制处理剂，例如沥青类的抑制剂、聚合醇类的抑制剂、聚合铝类、聚胺类、烷基葡萄苷类等，以及各类处理剂之间的复配技术

9、，特别是与无机盐处理剂的复配使用，也得到了很好的发展与应用。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。4.2 国外的发展情况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，钻井作业产钻屑可直接排放入海，完钻后钻井液可回收再使用，大大降低了钻井成本。 当前，美国贝克体斯、MI SWACO、哈里伯顿、亨迈斯石化，加拿大I

10、NNOVATIVE化工等公司均己开发研制了系列聚胺类抑制剂，配制的高性能水基钻井液己在美国、巴林、墨西哥湾、英国北海、巴西、利比亚、澳大利亚、土耳其黑海、亚洲东南部和沙特阿拉伯等地区进行现场试验，均取得了良好的效果。 贝克体斯公司开发的以聚胺为页岩抑制剂的高性能水基钻井液己被广泛应用于各种钻井，如陆上钻井、大陆架钻井、海上深水钻井等，己分别在美国墨西哥湾、阿拉伯海湾、巴林陆上油田进行了现场试验。该钻井液可有效稳定页岩，提高岩屑整体性和机械钻速，减小阻力，且利于环保。4.3 泥页岩层抑制剂的发展方向与趋势随着油气勘探领域的发展，深井、超深井、海洋井及复杂地段井的出现，在钻探过程中遇到泥页岩地层时

11、，泥页岩的水化膨胀、分散将导致井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等一系列问题，增加了钻井难度，并对钻井液体系特别是页岩抑制剂提出了更高的要求。常用的页岩抑制剂主要有聚合物类无机盐类、沥青类和腐植酸类等，这些页岩制剂均各自存在一些不足，如沥青类不利于保护环境，硅酸盐会使体系流变性难以调控，糖昔类、聚乙二醇类不能解决活性泥页岩的钻井问题。近年来，高性能水基钻井液(HPWBM)，又称胺基钻井液(Amine based mud)在国外应用较广。相比传统的油基钻井液，胺基钻井液因其具有环保、成本低、性能良好等特性成为世界各国石油研究者关注的热点。聚胺类页岩抑制剂是胺基钻井液的重要组分之一，在抑制泥页岩水化膨胀

12、、分散所导致的井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等问题方面起着关键性的作用。5主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路1.主要研究内容：设计聚胺页岩抑制剂的合成及性能测定的合理方案，筛选出最佳的钻井液页岩抑制剂。2.研究的关键问题：钻井现场使用的聚胺抑制剂由于分子量以及阳离子度过大等原因出现了钻井液的流变性受到影响，增大了钻井液的粘度和滤失量。确保钻井液的流变性能不受影响，解决聚胺抑制剂的增粘，增滤失性的缺点，寻找出最佳防塌页岩抑制剂。3.解决思路：查阅文献，确定聚胺抑制剂的评价试验的实验标准，筛选出分子量和阳离子数量在合理范围内聚胺抑制剂，筛选出最佳产品的最佳性能。4.性能评价：线性膨胀率，体积膨胀率，表观粘度率，钻屑滚动回收率。6完成毕业设计所必需具备的工作条件1.书籍文献：有钻井液工艺学、油田化学以及聚胺抑制剂相关文献；2.仪器：电子分析天平、圧土机、压力表、膨胀腔、烧杯、玻璃棒、普通滤纸，六速旋转粘度计、API虑失仪、HTHP虑失仪、密度计等相关实验仪器；3.药品：聚胺抑制剂的相关单体或试剂等若干试剂以及相关比对的抑制剂若干等7工作的主要阶段、进度与时间安排1：2014年11月7日2015年1月17日：查阅查