钻井液高温流变性能测试仪器与测试方法

高温深井钻井,井下钻井液高温流变性能好坏直接关系到井眼的安全和钻井的成败,但六速黏度计无法测试钻井液在井底随着温度、压力、剪切速率、时间等参数的变化,流变性能是如何变化的,通过高温高压流变仪评价钻井液的流变和抗温性能是一种科学而有效的评价手段。为模拟井下实际钻井液性能,建立了低剪切速率黏度测试、高温下黏度损失率测试、钻井液动态循环和静置时黏度随时间变化的测试方法,表征了钻井液的携岩性能、抗温流变性能、钻井液循环和静置条件下的高温热稳定性能,反映出了井下真实流变性能。在埕探1井进行了现场试验,说明该测试方法可以为现场工程师分析判断钻井液在井下高温下的性能能否为钻井施工提供实验数据,为高温钻井液体系优化设计、处理剂研发和应用提供科学可靠实验方法,并极大程度上弥补用六速黏度计测试钻井液流变性能的不足和缺陷。      

欠平衡钻井条件下钻井液的密度对中子孔隙度测井的影响

欠平衡钻井采用低密度钻井液,中子孔隙度的测井响应和常规井眼流体有一定差异.通过对双层介质扩散方程解析解的分析以及蒙特卡岁数值模拟,研究了低密度钻井液条件下中子孔隙度测井响应的变化规律.低密度井眼流体会对补偿中子孔隙度测井产生井眼挖掘效应,使视孔隙度值低于真孔隙度,且井眼流体密度越小,井眼尺寸越大,地层孔隙度越大.井眼挖掘效应越明显.利用数值模拟结果计算得到了井眼挖掘效应的孔隙度校正公式及不同密度泡沫钻井液时的中子孔隙度校正图版.     

多相流全瞬态温度压力场耦合模型求解及分析

为准确掌握高温高压条件下环空多相流的流动特性,基于井筒多相流、传热学理论,充分考虑循环流体物性参数随温度压力的变化,建立了适用于深井、超深井的井筒多相流全瞬态温度压力场耦合模型,并提出了迭代求解算法,以塔里木油田某深井为例分析了井筒瞬态温度、压力耦合变化规律.结果表明:循环8 h后井底钻井液的密度由1 360 kg/m3升至1 460 kg/m3,塑性黏度由8.6 mPa·s升至13.8 mPa·s;开始循环时井底压力迅速降低,循环0.2 h时降至最低,然后逐渐升高,最后趋于稳定;井底钻井液的密度和塑性黏度随循环时间增长而增大;气侵量对井底压力的影响最大,钻井液地面密度、排量、井口回压次之,钻井液地面塑性黏度的影响最小.分析结果可为深井、超深井水力参数设计提供理论指导.      

油基钻井液高温高压流变参数预测模型

在高温高压深井中,钻井液流变性受温度和压力的影响较大。研究油基钻井液的高温高压流变特性,建立宾汉流体的流变参数预测模型,对于现场及时调整钻井液性能、精确计算环空压降、实现高温高压井当量循环密度的精确预测及合理控制井底压力具有重要意义。对具有典型配方的油基钻井液在高温高压下的流变特性进行了研究,通过对实验数据进行多元非线性回归分析,建立了预测高温高压条件下油基钻井液表观黏度、塑性黏度和动切力的数学模型。由模型得到的预测值与实测值具有较好的吻合性,相关系数均在0.98以上。该模型可用于深部井段流变参数的预测和现场水力参数的精确计算。     

深水高温钻井井筒循环温度分布与控制方法研究

深水钻井过程中高温会对钻井液性能和井下及井口设备、工具的密封件等造成严重损坏,因此准确的钻井温度模拟及控制至关重要。结合深水钻井工艺和高温地层特点,充分考虑钻井系统输入能量和隔水管对井筒温度剖面的影响,建立了新的深水钻井井筒循环温度分析模型,重点分析了温度剖面的影响因素及海底防喷器处的温度变化规律,结果表明:本文建立的深水钻井井筒循环温度分析模型计算结果与现场实测数据吻合;钻井系统输入能量、隔水管增压泵排量对井筒温度剖面的影响不可忽略,在钻井设计和作业阶段可分别通过优化井眼轨迹、采用高比热钻井液和增加钻井液润滑性、减小钻井液入口温度等方法来降低井底温度。本文研究成果可为深水高温钻井井底温度预测和控制提供理论指导。     

考虑分段流变模式的深井井筒压力精确预测模型

超深井、特深井井筒温度和压力分布范围宽,钻井液流变性受超高温超高压影响显著,基于常规流变模式的井筒压力预测误差较大,文章通过开展温度为20～220℃、压力为0.1～200 MPa的水基钻井液和油基钻井液流变性测试实验,提出了不同温度和压力范围内的钻井液分段流变模式优选方法,建立了考虑多因素综合影响的钻井井筒压力精确预测模型。研究结果表明,随着温度和压力的变化,钻井液流变曲线的变化规律不一致,单一流变模式无法完全表征钻井液的流变特性;赫巴流变模式对100℃以下的水基钻井液和140℃以下的油基钻井液的流变性适用性更好,其他温度范围内罗斯流变模式的适用性更好;分段流变模式对井底压力的影响较为明显。将模型的计算结果与实测数据进行对比,发现井底压力预测误差在0.3 MPa以内,立管压力预测误差小于0.6 MPa;相对于油基钻井液,水基钻井液中的井筒压力预测误差更小。研究结果能够为超深井、特深井井筒压力精确预测奠定理论基础。     

综合流变和水力参数改进钻井作业

在设计阶段应该按照流变和水力参数的综合标准来优选钻井液,满足钻井水力循环的各项组成要素,从而提高钻速、井眼净化能力和循环完整性。在介绍流举模型的基础上,对采取优化方法的设计泥浆和不同n值的优化泥浆进行了对比。对于优化泥浆,n值越低;则钻柱压降越低,钻头压降越大,钻头水马力越高,相应地钻头比水马力也就越高。同时,泥浆的视粘度降低;最终导致了钻速的升高。     

钻井开停泵井底波动压力变化特征研究

为了准确了解钻井过程中开停泵对井底压力的影响,指导安全钻井作业,根据不稳定流动理论,建立了开停泵井底压力波动模型,采用特征线的求解方法,并借助计算机编程对其求解,利用现场实测数据对模拟结果进行验证,分析了压力波在井内的传递与转化过程,研究了开停泵持续时间、钻头距井底距离及钻井液性能对井底压力波动的影响。模拟结果显示:开停泵持续时间越长,异常压力窗口比越小;钻井液密度越大,异常压力窗口比越大;钻井液稠度系数与流性指数越大,异常压力窗口比越小。研究表明,钻井开停泵时,开停泵持续时间、钻井液稠度系数及钻井液流性指数对井底压力的影响极为明显。建立的开停泵井底压力波动模型可以为现场开停泵作业提供参考。      

允许适度坍塌的水合物储层最低钻井液密度

深水海域的天然气水合物储层通常埋藏较浅、压实较弱、强度较低,钻井过程中钻井液的扰动极易导致水合物的分解和井眼的坍塌。基于此,文中建立了有关水合物储层中井眼稳定性的二维流-固-热耦合数值模拟模型,研究了相同钻井液温度和不同钻井液密度条件下的水合物分解及井眼坍塌状况,根据不同钻井液密度下的井眼扩大率模拟结果,确定了不同井眼扩大率下的钻井液密度下限。结果表明:钻井液密度越低,剧烈的钻井液扰动作用导致的近井壁地带天然气水合物的分解就越严重,井眼的坍塌状况也越糟糕。当使用温度为21.25℃的钻井液进行水合物储层钻井作业时,如果井眼扩大率为2.5%,则最低钻井液等效密度为1.116 g/cm3;而当井眼扩大率提高到10.0%时,最低钻井液等效密度则降低到1.024g/cm3。可以得出结论:随着对井眼稳定性要求的提高,最低钻井液密度会在合适的范围内不断增大。     

深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性

在深水钻井作业中,安全密度窗口非常窄,井下压力控制是面临的主要难题之一。随着水深的不断增加,环境温度随之降低,钻井液的黏度和切力随之升高;同时,由上千米隔水管内的钻井液所附加的静液柱压力使井底压力远大于浅水作业时相同井深的井底压力。这些因素的共同作用使得当量循环密度随之增加,进一步加大井底压力控制的难度。选择用于深水钻井的一种水基和一种合成基钻井液为研究对象,分别改变温度和压力等实验条件,利用FANN公司的ix77流变仪测量了钻井液在低温、高压下的流变参数,以此找出深水条件下钻井液流变性随温度和压力的变化规律。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。     

Evaluation of the coking resistance of catalysts of steam conversion of hydrocarbons

Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 10, pp. 9–10, October, 1991.