石油学报

作者：钟汉毅, 陈长志, 李树森, 李大奇, 高泽明, 邱正松, 黄维安, 牟庭波

单位：1. 深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛 266580;2. 中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580;3. 中石化石油工程技术研究院有限公司 北京 102206

关键词：水基钻井液,高温稳定性,水热炭微球,自由基清除,桥连结构

基金：钟汉毅,男,1984年9月生,2013年获中国石油大学(华东)油气井工程专业博士学位,现为中国石油大学(华东)石油工程学院教授、博士生导师,主要从事钻完井液基础理论与技术方面的研究。Email:zhonghanyi@126.com

摘要： 深层致密油气储层钻井过程中,聚合物类处理剂容易高温降解而导致无黏土相水基钻井液流变和滤失等性能恶化。针对传统高温稳定剂的不足,以β-环糊精为原料,通过"绿色"水热炭化反应制备出炭微球Cy-CMS,对其结构进行综合表征,分别考察不同温度作用前后Cy-CMS对不同聚合物溶液、AM-AMPS-NVP(Cop-1)共聚物实验基浆和无黏土相水基钻井液流变性和滤失性的影响,并探讨其作用机理。研究表明,Cy-CMS表面含有丰富的亲水性含氧官能团,内部为疏水性聚呋喃环,为典型的核壳结构。传统的生物聚合物和抗高温合成聚合物分别在120~140 ℃和180~200 ℃作用后降解失效,加入0.5%Cy-CMS热滚后表观黏度保持率均大于80%。Cop-1实验基浆中加入Cy-CMS,240 ℃热滚后其表观黏度保持率最高达95 %, 220 ℃长期静置老化条件下其性能恶化得到明显延缓。以生物聚合物构建的无黏土相水基钻井液中加入0.5%Cy-CMS,160 ℃热滚前后流变性和滤失性保持稳定。Cy-CMS可吸收钻井液中溶解氧并将其降至10-2mg/L数量级,同时有效清除高温下产生的自由基,避免聚合物热氧化降解。此外,Cy-CMS还可与聚合物形成桥连结构,进一步提高聚合物的热稳定性。Cy-CMS能显著提高水基钻井液高温甚至超高温作用下的热稳定性,明显优于传统高温稳定剂Na2SO3,为深层致密油气无黏土相水基钻井液高温流变和滤失性能调控提供了全新途径。

来源：2025年第12期

《石油学报》期刊编辑部

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