油溶性树脂对海水钻井液性能的影响改版

1、 . . . 摘 要海洋油层深部调剖技术自20世纪70年代初开始大规模的商业应用，研究发展很快，现已成为高含水期油田改善水驱效果的主导技术。目前，针对海洋油藏开发出的调剖剂和堵水剂种类繁多，应用较为广泛的是油溶性树脂。施工时，可将水基树脂悬浮液与压裂砂混合后挤入地层，在地温下树脂可在一定时间自行交联，将水层堵住。本文简要介绍了油溶性有机树脂的室实验分析结果，并对将油溶性树脂加入钻井液中进行了实验分析。通过对树脂的主要性能与钻井液的性能指标进行分析评价，发现油溶性树脂的油溶率可达95%以上，耐高温，软化点在80-120之间，对钻井液的性能有改善的效果。对比实验发现，号树脂比同类产品对钻井液性能的

2、改善作用好。由实验结论可知油溶性树脂能够胜任海洋石油开发的挑战。关键词：耐高温；油溶性树脂；海水钻井液AbstractSince the beginning of 1970s, marine reservoir deep profile control technology has been used to large-scale commercial application, which obtains shoot development .And now it has become a dominant technology to improve the water flooding ef

3、fects of oil field in high water-cut period. Currently, the developed profile control agents and blocking agents for marine reservoi are various, of which oil-soluble resin is more extensive. When constructing, we can first mix water-based resin slurry with sand after fracturing, and then squeeze th

4、em into the strata. Under the temperature, resin can be self-crosslinking within a certain period of time. Then the water layers will be blocked. This paper describes briefly the laboratory analysis results of oil-soluble organic resin, and make a analysis after accede in the sea water drilling flui

5、d . Through analysising and evaluating the main performance indicators of the resin, we found that the oil rate of the Resin is more than 95%, high temperature, the softening point is between 80 and 120,and it is useful for sea water drilling fluid. The results show that, comparing with similar prod

6、ucts, the number Four resin owns more advantages. Conclusions from the experiment are drawn as follows: the resin can be capable of offshore oil development challenges. Keywords: high temperature; sea water drilling fluid; oil soluble resin 35 / 38目 录第1章概述11.1海水钻井液技术的形成与发展11.2 油溶性树脂研究的目的与意义31.3 国外研究

7、油溶性树脂的现状41.4 本文所做工作与取得的成果7第2章油溶性树脂钻井液的评价方法92.1 油溶性树脂的分类92.2 油溶性树脂的系统评价方法102.3 海水钻井液性能的评价方法11第3章实验部分123.1 油溶性树脂钻井液的评价123.2 树脂密度的测定实验133.3 树脂的油溶性实验173.4 树脂软化点测定实验233.5 海水钻井液基液性能的测定实验263.6树脂的优选实验28结 论31参考文献32致 34第1章 概 述1.1海水钻井液技术的形成与发展1.1.1 海水钻井液技术的形成一自然海水钻井液与完井液19781985年是海水钻井液技术发展的初期。这期间完成的15口井多数是井深在2

8、500m以的直井，钻井技术难度小，但由于钻井液处理剂针对性不强，井下复杂情况较多。对解决井下安全、环境保护、探井录井、油气层保护和经济效益等问题，都没有很好地探索和研究，完全凭经验打井，缺乏针对性和科学性。虽然打井不少，投资较大，但终究没有找到有工业开采价值的油气田。二淡水钻井液与完井液1985年以前没有找到具有工业开采价值的油气田，一个重要原因是使用JD581仪器测井时，要求钻井液的电阻率大于1.5/m，而海水的电阻率远小于此值。因此从测井曲线上很难分辨出油气层。为此，自胜利一号平台打的桩305井开始，以后打井均改用淡水钻井液，用JFN、80A51、Na-HPAN 为主处理剂。在198519

9、88年里，用淡水钻井液相继打了14口井，完成钻井进尺31162.17m，按照科学打探井的要求，实现了“低密度、低滤失量、低摩阻”，使用了可酸化加重剂青石粉和钛铁矿，井身质量和固井质量都达到了部颁标准，并在垦东25和14井，分别获得了日产31.74t原油和44708m3天然气的产量，找到了一个大油气田。特别是1988年在胜利四号平台用这种钻井液打的CB12井，获得日产87.5t原油的工业油气流，发现了埕岛油田。为了打好探井，避免沥青类产品对地质荧光录井的影响，海洋钻井公司还与石油大学合作，研制成功了MHP无荧光防塌剂，保证了井身质量、固井质量和探井荧光录井，稳定了井壁，保护了油气层。三海水低固相

10、不分散钻井液与完井液1990年海洋钻井公司的钻井平台达到了5条，可供勘探面积达到了4870km2,探明的石油地质储量达到了3.1134亿吨。由于钻井平台数量的增加和石油勘探开发面积的扩大，为了节约淡水、节约成本，需要对海水钻井液进行深入的实验研究，即研究出一种既能满足现代化钻井技术要求，又有较好地保护油气层，减少环境污染的新型海水钻井液体系。所以从1990年胜利五号平台打的第一口井开始，采用了以PAC141为主处理剂的海水钻井液新体系。这时，测井仪器也相继使用了3000型和3700型，解决了海水钻井液测井曲线的解释问题。1990年至2001年上半年，使用这种新型海水钻井液与完井液共打井323口

11、，钻井进尺662366m，其中有4500m的深井，有1800m左右大斜度（40°60°）、高造斜点（200250m）的开发井组。应用该海水钻井液技术，钻井施工顺利，井身质量、固井质量合格，负压投产一次成功，表皮系数低，堵塞比小，LC50值大于10000mg/L，达到了环境保护的要求17。1.1.2 海水钻井液工程技术新思路一更新观念，拓宽思路80年代中期，人们越来越觉得“泥浆”一词已不适应喷射钻井的需要，因为“泥浆”是以粘土为基础的，没有粘土就没有钻井液，也就没有胶体化学、界面化学特性。然而，恰恰是粘土影响了钻井速度，阻碍了技术的发展与进步，“粘土含量降低1%，钻井速度提高

12、10%”。这样就迫使人们更新观念，拓宽思路，大胆地将“泥浆”一词换成了“钻井液”。钻井液作为一项钻井专用技术，对石油工业的发展起到不可估量的作用。从钻井液定义出发，从有利于提高钻井速度入手，不用粘土，或少用粘土，多方面多角度去研究、探索、发展这项工艺技术，到今天已经形成了聚合物钻井液、合成基钻井液、微泡沫钻井液、无固相钻井液等等多项技术、多套体系。这都是从“泥浆”到钻井液观念转变、思路拓宽的结果。目前影响钻井液技术发展的根本问题，是把钻井液技术看作是服务于钻井工艺的，是“钻井的血液”，而没有从环境保护、能源利用的角度认识它。应该认识到，钻井液不单是钻井专用技术，而是整个油田开发工程中的一个重要

13、环节，与其它工程一样重要，相互间密不可分。开发石油、利用能源是人类生存发展的需要，保护环境、维护生态平衡也是人类生存发展的需要。两者并行不可顾此失彼。这里所说的钻井液工程就是为了开采更多的石油，为了更好地保护环境而有计划地进行一项专门的工作，而过去强调的钻井液技术则是进行石油钻井时所凭借的一种方法。两者的区别在于钻井液不再单为了保护环境，更合理地利用能源而进行的一项工程。从以上定义出发，将钻井液技术改为钻井液工程技术就完全不一样了，这不是字眼的改变，是观念的改变，思路的拓宽，它必将对钻井液的发展提供更广阔的空间。二新型海水钻井液工程技术161总体思路以保护环境为宗旨，保护油气层为目的，追求经济

14、利益的最大化是研究和探索新型海水钻井液工程技术的总体思路。具体说，就是逐步摒弃以化学合成方法生产的处理剂，代之以天然的、无毒的环保型处理剂，组成新型海水钻井液。像60年代的“工农泥浆”一样，可被环境接受的、无公害的钻井液处理剂是研究和探索的主要方向。2新型海水钻井液处理剂开发方向深度改性天然高分子材料是今后新型海水钻井液处理剂开发利用的主攻方向，它们不但价廉易得，而且综合性能好。笔者深信，经过改性后，天然高分子材料事实上能够起到合成高分子材料所起不到的作用，它将比现用的钻井液处理剂性能更好。比如淀粉，可以改性成降滤失剂，也可以改性成增粘剂、流型改进剂等等。再如，木质素、纤维素、腐殖酸等，过去虽

15、然也曾在钻井液中得到过应用，但由于改性的方法不佳，产品有毒或性能欠佳，一直没有得到广泛持久的应用，但这丝毫不影响其利用价值。只要得法，不愁没有好产品问世。另外，一些无毒的、性能好的合成高分子聚合物也不乏成为新型海水钻井液处理剂。3新型海水钻井液处理剂开发途径前面提到，同一种原料，所有的改性途径不同，所得的产品特性就不同。比如木质素，若用酸法或碱法造纸废液合成无污染木质素降粘剂即将成为可能。现在看来，食品工业、医药工业的许多产品有可能成为今后新型海水钻井液的首选处理剂，因为它们不但无毒，而且功效极佳。借鉴、借用其它行业的同类产品，或其生产方法，也是钻井液处理剂产品开发的捷径。1.2 油溶性树脂研

16、究的目的与意义注水开发的油田，开采一定阶段之后，由于地层是多层，非均质的，随着注入水量的增加，使得注入剖面很不均匀。有的区块含水量很高，而有的区块则注水效果不明显，甚至有的区块注入水很快沿高渗透层突破，水对高渗透层的冲刷提高了它的渗透率，使地层的非均质性进一步扩大，致使油井大量出水，产能降低1。为了使注入水均匀推进，减少油井出水，可以从注入井封堵高渗透层，调整注入地层的吸水剖面，即所谓注入井调剖；或是封堵出水层，降低油井出水量，称为油井堵水。无论是调剖还是堵水，目前行之有效的方法都是使用化学试剂2。油井出水是油田开发过程中不可避免的问题。油井采出液所含的水来自注入的驱替水、储油区的边水、储油圈

17、闭中油层以下的底水。驱替水和边水的窜流最好用深部调剖技术，但该技术还不够成熟，因此从生产井封堵高渗透层的堵水技术仍是不可缺少的方法。对于底水锥进的问题，最好用锥进处建立水油隔板的方法解决3。油井出水会造成很多危害：消耗地层能量，减少油层最终采收率；降低抽油井的泵率；使管线和设备的腐蚀与结垢严重；增加脱水站的负荷；若不将脱出的水回注，还会增加环境污染等。因而降低采出液的出水率有着极其重要的意义。如果油井有缺陷使得产量很低，那么堵水处理从工艺和经济上就会很有效。该工艺能极增加原油产量，降低操作费用，因而，国外都十分重视油田堵水工作。国外甚至将堵水作为二次采油前地层的预处理措施4，我国则将堵水作为控

18、水稳油的重要手段5。海洋上改善水驱开发效果是应用的堵水调剖、深部调剖（调驱）技术，在陆上油田己有广泛的研究和应用，技术成熟、经验丰富，但在此方面针对海上油田的系统研究与建模（胶体模型Colloidal Model）与应用才刚起步6。海上油田的油藏环境和生产条件独特，如平台生产作业空间受限，缺乏淡水，环保要求高，绕丝筛管砾石充填防砂完井，大井距，长井段，套井网多层合采，在平台寿命期限（15-20a），为收回投资而采取的强注强采等措施既不利于水驱（海上水驱采收率很低），又加剧油藏非均质性与水指进程度。鉴于海上油田的上述特点，陆上油田现有成功应用的堵水调剖、深部调剖（调驱）技术与经验是不能满足海上油

19、田作业要求的，需深入开展适合海上油田特点的改善水驱技术研究，提高海上油田的采收率。由此提出了应用新型的耐高温油溶性有机树脂的研究，对其要求不仅要耐高温，耐高矿化度，更要有效封堵出水油层，其意义可谓非常重大。1.3 国外研究油溶性树脂的现状合成树脂是我们关注的重点，也是大多数海洋调剖堵水剂的重要来源7。随着石油化工的发展，合成树脂已经成长为和钢铁、水泥、木材相提并论的四大基本材料之一。如果以体积计算，1965年全世界合成树脂产量仅为同年钢产量的30%，1991年已超过了粗钢的产量8，而且这一比例还在持续增长。2005年，世界合成树脂生产量达到2.36×108t。无论是生产能力，还是产量

20、，合成树脂都是第一位的。从一定意义上来讲，合成树脂已经是合成材料的同义词。合成树脂不仅产品数量大，品种多，而且技术进步迅速，对整个石油化工技术的发展具有举足轻重的影响，而油田调剖堵水树脂也是其中一颗灿烂的新星。树脂类油田调剖堵水剂的大量使用是在20世纪30年代以后，国外应用最广，意义最大的是以不同水溶性高聚合物为成胶剂，以无机或有机化合物为交联剂形成的凝胶型堵水调剖剂。聚合物凝胶类堵水调剖剂，也是在国外从1965年的单体凝胶经过一系列的发展，经历了一个很长过程。其中，欧美和俄罗斯是调剖堵水剂应用较早，类型品种较多的国家。在美国，应用面最广，效果最好的是聚合物凝胶堵水调剖剂，而俄罗斯应用最多的是

21、水解聚丙烯睛，随着多种聚合物分散体系、纤维分散体系和生物聚合物堵水调剖剂的开发应用，都已经取得了明显的经济效益。我国化学调剖堵水技术始于20世纪50年代，早期使用的主要是水泥浆、油基水泥和活性稠油等，60年代以水溶性聚合物与其凝胶为主，70年代大量的树脂开始在油田应用9。从此，油田堵水技术进入了一个新的发展阶段。随着堵水品种迅速增加，处理井次也逐渐增多，经济效益更是明显提高。经过了数十年的发展，我国当前调剖堵水树脂己形成了，具有我国油藏特点的系列化学品种。根据我国油藏条件的不同要求，研究开发了不同类别的系列化的调剖堵水剂，因各油田地质条件的差异，开发应用的调剖堵水剂类型也有不同。但总的看来，调

22、剖堵水剂无论是品种，还是应用的区域，水溶性聚合物类堵水调剖剂都占多数。其中，又以聚丙烯酰胺凝胶系列堵水调剖剂为主要剂种。而油溶性树脂的发展一直较为缓慢，其主要原因是其价格较高，但由于其性能的优越性，近年来在海洋调堵技术中也得到了广泛的关注。我国研究开发的调剖堵水化学剂主要有：沉淀型无机类、聚合物冻胶类、颗粒类、泡沫类、树脂类、微生物类等。到目前，己开发应用近百个调剖堵水剂种，从工程上讲，经历了单井堵水、注水井调剖、井组堵水调剖和区块综合治理四个阶段。统计数据表明，自19792006年期间，我国的堵水调剖工作无论是施工井次，还是增产油量都有了很大的发展，这期间共应用推广了49174井次，累计增产

23、原油21640.7kt，平均每井次增产原油473.7t，取得了巨大的经济效益和社会效益，而油溶性树脂在高渗地层中应用尤为广泛。如今，以油溶性树脂为主剂的调剖堵水技术己成为海洋各主要油田的稳产增产，提高采收率的主要技术之一。而随着油田开发进入中后期，应用的数量还会增加。可以预计，我国不同油田调剖堵水市场的强势需求，必将大大推动油溶性树脂堵水调剖用化学品的进一步发展。但发展中也有不足，虽然我国现有的树脂类调剖堵水剂基本上能满足国各类油藏条件下调剖堵水剂的需要，但能满足某些特殊要求的品种较少，如耐高温，高压，高矿化度的试剂。许多调剖堵水剂的性能需要完善，品种需要实现系列化。而且我国大部分油田己处于高

24、含水开采期，许多油层被水淹，或在长期注水后孔隙发生很大变化，非均质性严重。据报道，油田2003年的产油量为48300kt，比2002年减少1700kt，其原因主要是地下采出的油含90%以上的水，脱掉的水还要反注回去，这样做既提高了成本，又增加了工作难度，这一问题将使得油田每年减产1500kt左右。而且这些地层需要进行大剂量多段塞深部处理，堵水剂用量大，因此只有廉价的堵水剂才有使用价值。进一步加强廉价原料和工业废弃物的研究和利用也是今后堵水调剖剂的研究方向。如果能利用国的一些过剩资源，生产调堵剂，不仅降低了调堵剂的生产成本，还为资源的合理利用找到了新的途径，可谓一举两得。因此这也给我们油溶性树脂

25、的研究工作提出了新的挑战。在树脂的应用方面，现在应用较多的是含有AM（乙烯胺共聚物）结构的有机合成高分子的冻胶或颗粒树脂堵水调剖剂。如HPAM冻胶、JYZ预交联颗粒，还有处于试用阶段的高吸水性聚合物、AMSY共聚物（黄麻类）11。预交联类颗粒由于易于合成，价格不高，配制施工方便，可用于高渗透、大孔道地层，在地下性能较稳定，因此得到了广泛应用。最近，中国石油勘探开发研究院开发的SR-3柔性转向剂12在油田、华北油田进行了现场试验，是新一代深部调剖剂。由于高温高盐油藏10提高采收率的需要，开发了梳形聚丙烯酰胺抗盐聚合物（KYPAM聚合物），和油溶性树脂等。例如高吸水性聚合物能实现长膨胀时间（10-

26、15d），也是很有前景的。就目前而言，调剖堵水难点有7：（1）要求试剂耐高温10，耐温值要求一般都在120以上；深井，作业井深大多在5000m以上。（2）堵水调剖技术难在化学剂和工艺技术方面；水平井堵水技术找水技术储剂的选择性堵、工艺技术；堵底水技术堵剂用量和放置方式、放置区域的确定；具有工业意义的选择性堵水剂的研制技术，难在优异的油、水选择性，廉价，长效上；调剖堵水剂放置技术的难点是，用什么手段使化学剂完整而准确地到达预定区域；最佳剂量设计技术，最佳效益的确定受众多因素的影响，包括油藏的不确定因素。堵水调剖技术的发展趋势主要有7个方面12：（1）油藏深部液流转向技术与油藏工程研究的结合日益紧

27、密；（2）基于分子设计原理的延迟吸水膨胀高分子转向剂13研究将有所突破，然后在大孔道、高渗透高含水油田得到工业应用；（3）KYPAM，HAWSY（高聚黄麻类聚合物）等抗盐聚合物在高矿化度油藏的应用；（4）西部和海上油田堵水调剖技术，特别是水平井堵水技术的研究将加强，措施工作量会增加；（5）堵水调剖设计软件随着油藏工程研究、物理模拟技术和信息技术的发展更简洁、实用；（6）具有工业意义的选择性堵水剂技术；（7）纳米技术有在堵水调剖剂领域应用。1.4 本文所做工作与取得的成果增加产油量和获得利润是调剖堵水的最终目的。但由于堵水和调剖是分别在油井和注水井实施的，因此评价方法有别。因此本文的主要目的是完

28、成从室实验的评价分析的角度来看堵水效果，对于油藏整体深部调剖是具有实际意义的。因为对于现场的评价容有三个方面：调剖井的吸水剖面、注水压力、注水量、吸水指示曲线、压降曲线（pH值）等；对应油井的产液量、产油量、含水率变化；油藏的产油量、含水率、自然递减、综合递减、可采储量、水驱特征曲线等。而我们室实验则为现场实际试验提供关键性数据，如：软化点，油溶性等，在实际开发时，这些指标都需要进一步考滤。本文主要是对几种油溶性有机树脂堵剂的主要性能进行室评价，并且把这几种树脂加入到特定配方的海水钻井液后对海水钻井液性能的室评价，取得其性能指标，完成油溶性树脂对海水钻井液性能影响的室评价包括机理分析，和具体实

29、验。实验包括：（1）树脂密度的测定实验；（2）树脂的油溶性实验；（3）树脂软化点测定实验；（4）海水钻井液基液性能的测定实验；（5）不同量的树脂加入到海水钻井液中对其性能的影响。通过实验结果可得油溶性树脂具有以下特点：耐高温、耐高矿化度、抗盐侵、能够耐酸腐蚀、具有相当好的油溶性、有良好的封堵性能、解堵工作简单等优点。由此得出结论：油溶性树脂堵剂可以胜任艰巨的海洋油田调剖堵水工作。并且得出了加入海水钻井液的油溶性树脂的最佳的比例。第2章 油溶性树脂钻井液的评价方法2.1 油溶性树脂的分类油溶性树脂型堵剂是指由低分子有机物质通过缩聚反应产生的14，并能够溶于油的高分子物质。有机树脂按受热后性质的变

30、化可分为热固性树脂和热塑性树脂两种14。非选择性堵剂常采用热固性树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、糖醇树脂等。选择性堵剂常采用三聚氰胺-甲醛树脂14，醇酸树脂、环氧聚脂树脂、丙烯酸类树脂等油溶性树脂。为了进一步了解树脂的性质，以下简单介绍几种常见树脂按其性质进行的分类。2.1.1 热固性树脂（1）脲醛树脂：脲与甲醛在NH4OH等碱性催化剂作用下缩聚成体型高分子化合物，称为脲醛树脂。（2）环氧树脂：常用的环氧树脂有环氧树脂、环氧苯酚树脂和二烯烃环氧树脂。施工时，在泵注前可向液态环氧树脂中添加几种硬化剂，硬化剂和环氧树脂反应后使其聚合成坚硬惰性的固体。（3） 糖醇树脂：糠醇树脂是一种很重要的树

31、脂，为琥珀色液体，沸点为174.7，熔点为-15，相对密度为1.13，20时粘度为5mPas。酸存在时，糠醇木身进行聚合反应，生成坚固的热固性树脂。应用糠醇树脂堵水是先将酸液（80%的磷酸）打入欲封堵的水层，后泵入糠醇溶液，中间加隔离液（柴油）以防止酸与糠醇在井筒接触。当酸在地层与糠醇接触混合后，便产生剧烈的放热反应，生成坚硬的热固性树脂，有效堵塞岩石孔2.1.2 热塑性树脂热塑性树脂型堵剂，是由低分子物质通过缩聚反应产生的具有体型结构、不溶不熔的高分子物质。酚醛树脂：将酚醛树脂（20时粘度为150-200mPas）按一定比例加入固化剂（草酸或SnCl2+HCl）混合均匀，加热到预定温度使草酸

32、完全溶解树脂，呈淡黄色为止。然后挤入水层，形成坚固的不透水屏障，树脂与固化剂比例与加热温度需要通过实验加以确定。此外，还有一些特殊高温调剖封窜剂15，也是具有一定热塑性的油溶性树脂，与添加的橡胶粉、短纤维和增强材料一起，通过熔融和交联，形成凝胶状物，将高渗透大孔道汽窜层实施封堵。生产时，若有原油通过，油溶性物质可逐渐被溶解、分散，凝胶状物质被破坏，且随着温度的降低，体积收缩变小、变脆，油层渗透性得以恢复。常用有高温调剖封窜剂HD的油溶体优于HT，前者主要用于蒸汽吞吐井，后者主要用于蒸汽驱井。温度在200以上时HD、HT均已成胶结团，具有较好的高温成胶性能和强度。2.2 油溶性树脂的系统评价方法

33、1油溶性树脂密度的评价测定其密度需要先用分析天平测定一定质量的树脂，再置于丙三醇等低密度、非油溶液体中测其体积，便可间接求出树脂的密度。由于树脂是油溶性树脂，考滤其密度较小，可用少量活性剂配成水基溶液注入地层18，以便满足现场施工的要求。2油溶性树脂软化点的评价按标准方法测定的软化点19是指树脂（直径4mm左右的颗粒状试样）在一定条件下受热而软化的温度。如果能在室条件下测得其软化点满足要求，即达到地层温度150的耐受能力，不高于此温度，也不过低，则说明油溶性堵剂在软化点方面是满足条件的。3油溶性树脂油溶性的评价在一定温度下，将油溶性树脂颗粒在成品油中的溶解性数据列表分析。如将20g油溶性树脂颗

34、粒在150mL煤油或柴油中搅拌若干小时后，如形成清彻的溶液，无肉眼可见的颗粒状物，即能证明在原油中也有很好的溶解性，油不溶物均极少，则说明样品在成品油中具有很高的溶解度。进一步分析得出结论：进入地层的YC树脂与油井产出液或清洗液（煤油、柴油）接触时可快速溶解，失去堵塞作用。因此不会给返排解堵带来困难，也不会对地层造成永久性损害。2.3 海水钻井液性能的评价方法1海水钻井液的配方PEC体系配方：3%海水般土浆+ 0.2%NaOH + 0.2%Na2CO3 + 0.3%PAC-LV + 1.5%PF-FLOCAT （淀粉）+ 2%PF-DYFT（降率失封堵剂） + 1.5%PF-LPF（防塌剂）

35、+ 0.5%PF-PLH（高分子包被剂） + 1%PF-JMH-YJ （有机正电胶）+一定量（待选）的油溶性树脂。2海水钻井液流变性的评价在常温条件下，按照钻井液的配方配制钻井液，然后取一定量的海水钻井液，然后用六速粘度计测量，即可读出初切，终切的读数，根据读数计算出钻井液的表观粘度，塑性粘度以与流性指数。测完之后将这些钻井液放入滚子炉当中，在不同的高温下滚动一定时间后，再以上述同样方法测定钻井液的流变性。3海水钻井液滤失量的评价取一定量的配好的钻井液，利用高压失水仪来测定钻井液的滤失量。4加入树脂后的钻井液性能的评价将不同的树脂以一定的量（如都加入1%）加入到海水钻井液中测定在不同树脂加入后

36、钻井液的流变性，滤失量，选出对钻井液性能影响最好的那种树脂；然后对这种树脂最优的加入量进行选定，分别加入1%，2%，3%，4%的树脂测定对海水钻井液性能的影响。（利用上述2，3中的评价方法对加入油溶性树脂的钻井液进行评价）第3章 实验部分3.1 油溶性树脂钻井液的评价3.1.1 主要药品四种油溶性树脂、NaOH、Na2CO3 、PAC-LV、PF-FLOCAT （淀粉）、PF-DYFT（降率失封堵剂）、PF-LPF（防塌剂）、PF-PLH（高分子包被剂）、PF-JMH-YJ （有机正电胶）、海水、二甲苯、苯酚、甲醛、丙酮、乙醇。3.1.2 主要仪器电热炉、石棉网、六速旋转粘度计、高温高压失水仪

37、、玻璃棒、电动搅拌器、烧杯、量筒、试管、高温滚子炉、水银温度计、分析天平。3.1.3 实验方法（1）密度实验：取一定量的油溶性有机树脂，测其密度；（2）油溶性实验：取适量煤油，一定温度下测油溶性有机树脂在的溶解度；（3）软化点测定实验：在高温条件下，将油溶性有机树脂置于丙三醇中，测其软化点；（4）钻井液性能测定实验：取一定量配好的钻井液，首先在常温下测定其流变性和滤失量，然后在滚子炉中滚动一定时间后测定其流变性和滤失量。（5）不同量的树脂加入钻井液基液后性能的测定：取一定量加入不同树脂的钻井液，首先测定其在常温下的流变性和滤失量，然后在滚子炉中以不同的温度滚动一定时间后再测其流变性和滤失量。3

38、.2 树脂密度的测定实验3.2.1 实验过程：（1）在室温条件下，分别用分析天平精确称量三份20.402g的号树脂；（2）用量筒分别取20mL的丙三醇、水、煤油，置入带有精确刻度的小量筒（满刻度为25mL，最小量程0.1mL）；（3）将号树脂分别放入三只量筒，观察各自体积变化量；（4）由于质量M一定，体积V可读出，所以，由密度公式即可求出号树脂在三种不同溶剂中的密度值。其中计算密度的公式为： 利用上面四个过程分别测定、号树脂的密度。3.2.2 实验数据与结果分析：根据上述实验方法，分别测定了、号树脂在三种不同溶剂中，浸泡不同时间下的密度，所用的溶剂分别为水、丙三醇和煤油，实验结果数据如表3-1

39、，表3-2，表3-3，表3-4所示（表中的体积读数V均已经与原始溶液体积20mL相减）。表3-1 号树脂密度测定实验时间（h）丙三醇中读数（mL）水中读数（mL）煤油中读数（mL）丙三醇中密度（g/mL）水中密度（g/mL）煤油中密度（g/mL）020.220.220.21.0101.0101.010120.220.220.11.0101.0101.015420.220.218.41.0101.0101.108720.120.214.71.0151.0101.3871020.120.110.11.0151.0152.020图3-1 号树脂密度实验曲线表3-2 号树脂密度测定实验时间（h）丙三醇

40、中读数（mL）水中读数（mL）煤油中读数（mL）丙三醇中密度（g/mL）水中密度（g/mL）煤油中密度（g/mL）020.320.220.21.0051.0101.010120.320.220.11.0051.0101.015420.320.219.61.0051.0101.041720.220.215.81.0101.0101.2911020.120.013.51.0151.0201.511图3-2 号树脂密度实验曲线表3-3 号树脂密度测定实验时间（h）丙三醇中读数（mL）水中读数（mL）煤油中读数（mL）丙三醇中密度（g/mL）水中密度（g/mL）煤油中密度（g/mL）020.220.3

41、20.31.0101.0051.005120.220.320.31.0101.0051.005420.220.318.81.0101.0051.085720.120.315.61.0151.0051.3081020.120.212.01.0151.0101.700图3-3 号树脂密度实验曲线表3-4 号树脂密度测定实验时间（h）丙三醇中读数（mL）水中读数（mL）煤油中读数（mL）丙三醇中密度（g/mL）水中密度（g/mL）煤油中密度（g/mL）020.120.120.01.0151.0151.020120.120.120.01.0151.0151.020420.120.118.81.0151

42、.0151.085720.020.116.01.0201.0151.2751020.019.612.41.0201.0411.645图3-4 号树脂密度实验曲线实验结果分析：图3-1，图3-2，图3-3，图3-4中由上而下分别是树脂在丙三醇，水中和没有中的读数的曲线。我们知道，密度是物质自身的性质，其大小是不应改变的，但表中与图上数据显示，树脂在丙三醇溶液中测定时的密度与在水中测定的密度变化不大，只是略有升高，但在煤油中测得的曲线则显示，树脂密度有较大趋势的变化。分析其原因：油溶性树脂在丙三醇溶液与水溶液中是不具有溶解性的，所以溶液体积不应该减少；但丙三醇溶液与水溶液在室温下均具有一定的挥发性

43、，在长时间放置后体积一定会略有减少，所以其密度数据是合理的，而且应该以刚放入时体积计算的密度为准。由于是油溶性树脂，所以在煤油中会溶解，从而我们得出如下结论：树脂在煤油中的溶解导致了4h以后的数据偏差，这样密度的增大就是可以理解的了，而且在刚放入煤油中时，所测得的体积数据也证实了我们的分析是正确的。最后，分析得到树脂的实际密度分别为1.010g/cm3，1.005 g/cm3,1.010 g/cm3,1.015 g/cm3比水的密度略大。所以，在现场使用时，应当考滤粉碎后，再加入适当添加剂配置成为水基悬浮液。3.3 树脂的油溶性实验3.3.1 实验过程（1）用天平称取20g号油溶性树脂颗粒，静

44、置于150mL的成品油（煤油或柴油）中；（2）隔一段时间，分别用滤纸过滤、析干、洗涤、烘干、称重，并记录数据；（3）分别计算出各时刻油溶性树脂在煤油与柴油中的油溶率，即油中的溶解程度。需要注意的是，实验过程应保持在不同温度下恒温处理，我们所采用的温度分别为室温和50。为了更好的评价其油溶性能，实验分两组做平行实验。一组在室温下，分别将树脂颗粒放置于装有煤油和柴油的大试管中，塞紧瓶塞，按上述实验过程进行实验；另一组在50下，将装有树脂与溶剂的大试管置于50恒温水浴中，塞紧瓶塞，同样按上述实验过程进行实验。利用上述实验方法分别测定定、号树脂的油溶性。3.3.2 实验数据与结果分析随温度变化的号树脂

45、溶解性数据见表3-5和表3-6（以下的质量读数均为滤液后称重的固体质量）。、号树脂溶解性数据分别见表3-7和表3-8，表3-9和表3-10，表3-11和表3-12。表3-5 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）119.5溶液澄清2.519.3溶液澄清3.5714.7溶液澄清26.514.4溶液澄清28.0247.3溶液澄清36.56.7溶液微混浊66.5480.1溶液微混浊99.50.0溶液微混浊100.0720.0溶液微混浊100.00.0溶液微混浊100.0表3-6 50下在溶剂中的号树

46、脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）113.4溶液澄清33.012.9溶液澄清35.577.7溶液澄清61.56.4溶液澄清68.0240.3溶液澄清98.50.1溶液澄清99.5480.1溶液澄清99.50.0溶液微混浊100.0720.0溶液微混浊100.00.0溶液微混浊100.0图3-5 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线图3-6 50下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线表3-7 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴

47、油油溶率（%）119.3溶液澄清3.519.1溶液澄清4.5715.0溶液澄清2514.7溶液澄清26.5248.2溶液澄清597.9溶液微混浊60.5480.5溶液微混浊97.50.3溶液微混浊98.5720.0溶液微混浊1000.0溶液微混浊100表3-8 50下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）117.8溶液澄清1117.3溶液澄清13.5713.5溶液澄清32.512.8溶液澄清36.0248.3溶液澄清58.57.6溶液澄清62.0481.2溶液澄清94.00.9溶液微混浊95.572

48、0.0溶液微混浊1000.0溶液微混浊100图3-7 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线图3-8 50下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线表3-9 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）119.7溶液澄清1.519.5溶液澄清2.5716.7溶液澄清16.515.3溶液澄清23.5249.3溶液澄清53.58.9溶液微混浊55.5480.9溶液微混浊95.50.6溶液微混浊97.0720.0溶液微混浊1000.0溶液微混浊100表3-10 50下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油

49、中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）118.5溶液澄清7.518.1溶液澄清9.5713.2溶液澄清34.012.9溶液澄清25.5247.6溶液澄清62.07.0溶液澄清65.0481.6溶液澄清92.01.2溶液微混浊94.0720.0溶液微混浊1000.0溶液微混浊100图3-9 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线图3-10 50下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线表3-11 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）119.2溶液澄清4.019

50、.0溶液澄清5.0715.1溶液澄清24.514.6溶液澄清27.0248.8溶液澄清56.08.2溶液微混浊59.0481.8溶液微混浊91.01.2溶液微混浊94.0720.0溶液微混浊1000.0溶液微混浊100表3-12 50下在溶剂中的号树脂随时间变化的溶解数据时间（h）煤油中读数（g）煤油溶液状态煤油油溶率（%）柴油中读数（g）柴油溶液状态柴油油溶率（%）117.5溶液澄清12.517.0溶液澄清15.0711.7溶液澄清41.510.9溶液澄清45.5246.3溶液澄清68.56.0溶液澄清70.0480.8溶液澄清96.00.5溶液微混浊97.5720.0溶液微混浊1000.0

51、溶液微混浊100图3-11 室温下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线图3-12 50下在溶剂中的号树脂随时间变化曲线实验结果分析：此处以煤油，柴油为例，列出了树脂分别在室温和50时，在溶剂中的溶解变化曲线。从曲线上可见，一样温度下，随着时间的增加，剩余固体质量是减少的；且随着温度的增加，固体质量减少速度加快；一样条件下，柴油中的溶解速度比在煤油中的溶解速度大。但最终树脂在柴油与煤油中的溶解能力基本一样，都能够完全溶于成品油。实验结束后发现，4只试管均形成基本澄清的溶液，无肉眼可见的颗粒状物，即油不溶物均极少，说明样品在成品油中具有很高的溶解度。因此，进入地层的树脂与油井产出液或清洗液（煤油、柴油）

52、接触时可快速溶解，失去堵塞作用，不会给返排或解堵带来困难，也不会对地层造成永久性损害。因而，可以说树脂是一种极佳的选择性堵剂。油溶性是油溶性树脂作为堵剂重要的指标之一，经浸泡于水溶液中对比发现，该树脂不溶于水，因而，从油溶角度考滤，该试剂也是理想的油溶性选择堵剂。3.4 树脂软化点测定实验3.4.1 实验过程实验是分三组进行的平行实验，操作步骤如下：（1）将丙三醇（甘油）倒入烧杯中，达到烧杯容量的1/4即可；（2）加入适量的号树脂颗粒于容器中；（3）将烧杯放入电热炉中加热；（4）逐渐升高温度观察何时开始出现发软变稀变色的现象，并记录此时的温度（T），即升温时的软化点；实验结果分析：考滤树脂的软化点不应高于地层最高温度150，此处所选用的丙三醇其常温常压下沸点为295.8，高于地层温度，因而可以在150以测量YC树脂的软化温度。需要注意的是，由于测量温度较高，此处应用水银温度计，量程为300。利用上述实验方法分别对、号树脂进行软化点的分析。3.4.2 实验数据与表格分析温度对、号树脂软化点的影