聚氧化乙烯在油田中的应用

石油井和天然气井钻井中使用各种钻井流体和完井液,大致上可将它们分为:(1)水井泥浆. (2) 油系泥浆. (3)空气钻井流体,钻井流体中除膨润土、重晶石、水泥、油系泥浆中的柴油等成分外,为了调整或保持钻井流体,用于钻井时所必须具备的各种性能,还添加有聚和物,表面活性剂等泥浆调整剂。

钻井泥浆的作用是保持钻凿中裸井壁的稳定,最大限度地提高钻进速度,为此要求钻井泥浆具有如下的特性:岩屑携带能力、洗净性、润滑性,泥浆造壁性能,保持岩屑的悬浮性能等。

使用空气(用气流或气泡)作循环流体的钻井法的最大特点是钻进速度快,钻头寿命长。

在石油开采时必须注入大量的水以免地面沉降,为了防止因水的注入造成有价值的泥浆损失或岩层的堵塞,故在泥浆中添加PEO利用PEO树脂的假塑性,来控制油井壁表面上流体的流失范围,PEO的分子量最好在106~107范围内,分子量约为4×106。

在钻井时,钻井套管转动,套管与井壁产生摩擦,因此在操作过程中需对套管和钻头提供钻孔泥浆(drilling fluid,drilling mud)进行润滑,如果泥浆润滑性不好,则套管容易卡住,使钻井操作中断;此外,如果没有泥浆润滑,由于受摩擦及生物、酸、碱侵蚀,使套管及钻头锈蚀。在钻井过程中最好采用供风钻井泥浆作润滑。

(1) 供风气流可以用:空气CO2、天然气、氮、巳然气等,其用量约为99.5~90(v)% (条件为实例井下温度压力)

(2) 水分散体约为0.5~10(v)%,具体组成如下:

a:泡沫剂可以从各种已知的水溶性或水分散性的阳离子,阴离子或非离子表面活性剂中选择,用量约为0.25~10磅/桶

b:防腐防蚀剂,一般为叔腰络合的胺盐或氨盐,一般通式为:

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其中:

R1是二价含8~44个碳原子的烃基

R2是1~4个碳原子的亚烯基

A是水溶性的胺或氨

其用量为0.0005~1磅/桶

c:  润滑剂是由水溶性或水分散性的饱和或不饱和脂肪单羧酸,与低分子量的EO或PO羟基化的脂肪酸脂类,  (单羧酸可以是十二烷酸、棕榈酸、油酸等)

d:  抗扭转剂 (Anti-torgueing agent),主要作用是降低摩擦系数,主要为细粉石墨,用量约为1~10磅/桶,(但并非必须要的)

e: 控制泥浆损失添加剂和泡沫稳定剂:为PEO或羧甲基纤维素的衍生物,用量为0.25~3磅/桶

f: 水约327~347磅/桶

*桶(barrel) = 158.99升


配方实例:

在钻井过程中,泥浆沿钻井管线向下压入通过钻头,再沿钻孔套管与井壁间形成的环隙向上返出进行循环,钻井可深达1500~2500米,岩层温度约260℃。压力约为3000p. s. i. g. (214 kg/cm2)。

泥浆组成及量:

1、气:1000尺3/ min

2、水解质:3.5桶/ min,具体配方为:

a、3磅/桶  泡沫剂 (为聚氧化乙烯辛烷基酚醚1mol,辛基醛缩合10mol EO)

b、0.01磅/桶   抗蚀抗腐剂:把75 (Wt)% 水,10(Wt)% 二乙烯三胺,15(Wt)% 酸性三脂(由三乙醇胺和二聚亚油酸缩合制得)混合,然后按30加仑防腐剂 / 10桶水的比例加水稀释。

c、1磅/桶    控制泥浆损失剂,PEO或羧甲基纤维素衍生物

d、0.1磅/桶   润滑剂(1 mol,十二烷酸与15 mol,EO缩合产品)

e、0.1磅/桶     抗扭剂:细粉石墨

 

在油井开采过程中要灌入具有抗酸,抗生物侵蚀的泥浆,在泥浆加入一定量PEO可稠化和润滑钻井泥浆,它主要用于从结构岩层中取代出石油,也能用


于二次或三次原油以提高生产率,加入PEO后能增加取代石油的能力,并利用PEO的假塑性防止泥浆与有害的多价离子接触,从而降低泥浆中的化学品用量。

所用的PEO分子量在1×106~6×106为最佳,在水溶液中含量一般为0.001~10 (Wt)%,最佳为0.05~0.5 (Wt)%。

泥浆所用的水,可以是普通的水,也可以是盐水,其中最好含有1000 ppm以上可溶性固体。


由硫脲,非离子聚合物(如PEO)及阴离子表面活性剂(如石油磺酸)组成粘度稳定的水溶液,它在常温和加热至70℃时,能使水溶液保持相对稳定的粘度,这样的溶液主要用于液力输送油的过程,钻井过程或油井的日常维护操作过程中,其基本组成如下:

1、PEO,分子量为3×106~5×106,0.001~2(Wt)%(更佳为0.1~1.5(Wt)%)

2、石油磺酸  0.5~10(Wt)%(更佳为2~8(Wt)%)

3、硫脲  0.1~9(Wt)%(更佳为3~6(Wt)%)