胜科1井四开超高温高密度钻井液技术

胜科1井井深超过7000m,井底温度为235℃,压力超过100 MPa.该井地层情况复杂,存在盐岩、泥页岩及盐膏泥混层,钻井液性能难以调控.该井四开(4155～7026 m)钻进使用了聚磺封堵防塌钻井液、高密度聚磺非渗透钻井液和超高温钻井液.应用结果表明,这3种钻井液的高温稳定性、润滑性和剪切稀释特性良好,在高固相情况下仍具有良好的流变性和低的高压滤失量,能经受住各种可溶性盐类及高价离子的污染,配制和维护处理方便,各种钻井液之间的转换非常顺利,没有出现任何井下复杂情况.该套钻井液技术有效地保证了胜科1井的安全、快速钻进.     

低渗透储层水平井伤害机理及保护技术

钻井过程中固相堵塞、液相引起的水锁、储层的敏感性、压差和浸泡时间都会对低渗透储层造成伤害,在此基础上提出了保护储层的3M原则:首先是最大化预防原则,采用全过程欠平衡钻井预防固相堵塞,尽量降低液相引起的自吸伤害;其次是最大化保护原则,在无法实现欠平衡钻井时,以近平衡钻井为主,采用无黏土防水锁钻井液;再次是最大化解除原则,在完井时采用环保生物完井液解除滤饼堵塞,同时减少压力激动,缩短作业时间。根据这些原则形成了以无黏土可降解钻井液、高效泡沫钻井液和高效解堵完井液为基础的低渗透水平井储层保护技术。在大牛地气田和胜利油田等17口低渗透储层水平井的应用表明,该储层保护技术油气层保护效果良好,能有效提高油气井产量,降低开发成本。      

硅酸盐钻井液防塌机理研究

基于电位、粒径分布、红外稳定性、压力传递和吸附量等测定方法,对硅酸盐钻井液的防塌机理进行的研究结果发现,无机盐类型和浓度以及pH值是硅酸盐粒径分布的主要控制因素,通过影响硅酸盐粒径分布从而影响硅酸盐钻井液的防塌效果,适当的无机盐也有利于协同防塌。通过压力传递实验研究发现,硅酸盐钻井液阻缓压力传递的效果显著,诱导的化学渗透压力效果也非常明显,其膜效率高。这也从另一个侧面反映了钻井液的强封堵能力可能源于在井壁上所形成的硅酸盐与页岩作用的膜,用实验验证了硅酸盐钻井液能够在极短时间内有效封堵井壁。     

泡沫析液行为的分子模拟研究

泡沫稳定性是泡沫流体作业成功的关键,而析液是泡沫稳定性的宏观表现。利用介观分子模拟方法,研究了泡沫液膜及其微观析液行为,并依据泡沫剂结构,建立了表面活性剂界面聚集行为与泡沫剂发泡能力之间的关系。研究发现,力场、液膜厚度、表面活性剂分子密度以及表面活性剂类型等因素都对其界面生成能产生较大影响。不同表面活性剂产生的泡沫体系的析液行为遵循衰减方程。同时,分子模拟方法可以准确地反映表面活性剂的发泡能力,尤其是在低浓度条件下生成泡沫的能力。     

动态条件下的泡沫行为研究进展

泡沫钻井液的泡沫发生和使用都是在动态条件下进行的,但目前大多数有关泡沫的理论研究都是在静态条件下进行的.主要概述了动态效应对泡沫的形成和稳定性的影响的重要性.讨论了动、静态条件下形成的泡沫性质的差异;泡沫的稳定因素主要包括DLVO作用力、空间作用力和泡沫膜的黏弹性质;动态条件下泡沫的发泡能力和稳定性;动态泡沫的性能测量方法.总结发现,脱附压、表面弹性和黏弹性效应、结构力和空间斥力等因素是决定泡沫稳定性的关键参数.从泡沫发生到破灭的不同过程所起关键作用的因素不同,只有综合考虑各种因素才能对泡沫的井下性能有正确的认识,这样才能对泡沫钻井液进行有效地指导.     

暂堵用疏水改性纳米碳酸钙的研制

探讨了纳米碳酸钙的合成机理及其室内制备方法,评价了纳米碳酸钙产品制备的主要影响因素和表面活性剂A对纳米碳酸钙表面改性程度的影响,确定了合成纳米碳酸钙的最佳工艺和最佳的改性条件。改性过程中改性剂的用量越多,改性效果越好,直至全部改性。在相同晶型和粒度分布条件下,纳米碳酸钙的活化度越高,其亲油值越大。     

泡沫钻井液的析液作用机理研究进展

介绍了泡沫钻井液析液理论和实验方法的研究进展情况,分析了具有分析和数值解的标准及扩展析液理论,讨论了影响泡沫稳定性和消泡的微脱水因素。其中重点分析了气液界面的物理化学性质对泡沫析液的影响以及通道和节点控制析液区域的相关泡沫结构性质。重要的研究结果有:泡沫压力降技术可以在具有可变(或恒定)的Plateau边界条件下研究泡沫的析液行为;在研究通道和节点控制等2类重要析液区域时,自由和受迫析液方法也是非常实用的技术。     

天然气水合物抑制剂YHHI-1的合成及评价

深水钻井液在低温、高压条件下受到天然气侵容易生成天然气水合物,导致钻井液性能恶化、水合物堵塞管线等问题,常用的方法是添加水合物抑制剂,传统热力学抑制剂盐醇加量达20%以上,存在成本高、污染重的缺点,有必要开展新型动力学抑制剂研制。通过在二元共聚物中引入一种长链单体,合成了一种三元长侧链共聚物抑制剂YHHI-1。室内采用红外光谱、元素分析等对聚合物进行表征,用高压釜对聚合物抑制性能进行评价,考察了不同加量对基浆、实验浆低温老化性能及水合物生成时间的影响。结果表明,合成反应6 h黏均分子量可达约12万,红外光谱证实其结构包含预期官能团,元素分析证实单体反应程度约100%。2%YHHI-1水溶液抑制结晶时间达120.52 min。在5%的膨润土浆中加入1.0%YHHI-1可以将钻井液API滤失量降低至5 mL以内,并显著改善钻井液低温老化性能;当YHHI-1加量增至1.5%,模拟海水钻井液API滤失量降低至3 mL,低温老化后动塑比为0.5 Pa/(mPa·s),无性能突变现象。不同YHHI-1加量下,5%膨润土浆、模拟海水钻井液的水合物生成实验表明,在基浆中加入1.0%YHHI-1,无水合...     

乳液和乳化技术及其在钻井液完井液中的应用

本文对乳液和乳液稳定性特征进行了探讨，综述了乳液的分类和应用，并对乳液及乳化技术在钻井和完井液中的应用进行了总结，将其分为4类：油基钻井液体系、合成基钻井液乳液体系、外加乳液处理剂以及钻井液循环中形成的乳液。研究发现，石蜡纳米乳液对基浆的流变学性能影响不大，具有良好的粘土分散抑制性和较强的页岩分散抑制性，同时还具有突出的润滑性能和良好的油层保护性能。现场应用效果表明，这种乳液体系能够增强钻井液的润滑性能，起下钻正常，技术套管下入顺利，在水平井施工中钻具扭矩小，井壁稳定，动塑比高，无卡钻现象出现。从室内实验和现场应用看出，石蜡纳米乳液是一种性能突出的多功能处理剂，可能成为钻井液处理剂未来发展的一个方向。     

乳化钻井液钻井过程中引起的地层伤害

本文研究了采用乳化钻井液(油基钻井液OBM)所生成的粗乳液对胶结低渗至中渗砂岩地层的潜在伤害.使用了两类乳化钻井液:矿物油基钻井液和合成基钻井液.研究发现,测试用的OBM中的乳液可以由乳化剂稳定,也可以由固体颗粒(有机黏土和钻屑)所稳定.在低剪切速率下,在显微镜下可以观测到水滴和颗粒形成的聚集体.在瞬时滤失阶段,乳液侵入对油层的伤害最大,特别是当钻井液中的乳液不稳定时尤甚.乳液侵入的危害性将随着滤失压力的增加而增加.大量的现场试验发现,混合了钻井液滤液和储层流体的乳液的稳定性主要受乳化钻井流体和原油组分的影响.在90 ℃下进行岩心流动实验发现,乳液的存在会对地层造成严重伤害.在高温老化后伤害部分恢复.在90 ℃下,乳液在岩心中的稳定性要比在室内实验中的稳定性高.在高剪切速率下,在储层中形成乳液的可能性是最高的,如在瞬时滤失阶段和采油初期.随着钻井液和储层中乳化剂的增加,这种乳液形成的机率也增大.乳液造成的地层伤害是暂时性的.由于乳液是热力学不稳定体系,乳液造成的永久性伤害的可能性随着温度的升高而降低.因此,乳液的稳定和失稳机理主要由钻井液滤液和储层流体来决定.如果伤害区域被产出油扫过,用油稀释清除乳液的方法就有可能实现.在室内实验中使用合成油代替原油,会对乳液引起的潜在地层伤害评估不足.室内实验时间过短会对乳液造成的潜在地层永久性伤害评估过高.