水溶液聚合放大合成方法研究与实践

针对目前国内外水溶液聚合从实验室小样合成条件与工业化生产条件存在很大差异,且仍没有简便可行的科学指导方法问题,本研究以固井降失水剂放大合成为例,根据降失水剂合成特点,在相似性放大原则上研选了合成工艺条件为主的放大基准,并以此建立了搅拌功率N p 放大模型,开发了适用于水溶液聚合放大合成方法。室内采用放大合成方法,通过AMPS类固井降失水剂2～10倍体积量放大实验,所得产物与实验室小试最佳产物转化率和120 ℃API失水量差距分别在5%和10 mL以内,分子量和红外测试结果也表明是同一产物;同时成功指导了50 L中试生产,其产品质量稳定,产品的物理性能及固井水泥浆应用性能测试结果与实验室小试一致。结果表明,放大合成方法能有效降低放大效应对放大合成的影响。     

PVM聚合物型无固相钻井液研究与应用

根据钻进地层、井深、井温、涌水、漏失等因素,通过正交实验优选出PVM聚合物型无固相钻井液主剂与交联剂组分,确定了合理的配制工艺。该钻井液性能指标优良:漏斗粘度20～35s;API失水量8～18ml/30min;属于假塑性幂律流体,具有良好的剪切稀释作用;在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用;具有良好的絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相;能显著提高破碎地层的岩矿心采取率。     

工程钻井泥浆压力对泥浆失水过程影响实验分析

工程钻进过程中钻井泥浆在井液压力作用下通过孔壁泥皮失水是导致水敏性地层失稳的主要原因。为了深入了解井液失水规律,本文通过改变井液的压力差,对不同井液压力作用下钻井液漏水情况进行了模拟试验研究。实验结果表明:在相同时差内,失水量随井液压力的增大呈现先减小后增大规律; 在相同井液压力下,失水的速率随时间逐渐减小,并最终趋于稳定值,失水速率的稳定值与井液压力大小没有明显的相关性; 不同井液压力下,随钻井液压力的增大,前期失水量所占的比重增加; 形成泥皮的质量随着井液压力的增大而增大。标准失水量随形成泥饼质量的增加呈现先减小后增大的规律。研究成果为钻井泥浆的失水特征评价、失水量的控制提供了参考依据。     

基于Gassmann方程岩石速度倒转现象成因分析

Gassmann理论主要用于处理流体替换问题,在进行流体替换研究中发现总会在一定情况下出现"倒转现象"。解释为在一定的孔隙度情况下,100%含气岩石速度大于100%含水岩石速度,这同岩石物理实验室测试结果相违背。因此针对不同的岩样数据及测井资料,图示分析了完全饱和岩石速度倒转成因,发现替换后饱和岩石密度差异过大会造成此现象。同时在对碳酸盐岩储层岩石进行了饱和度替换数值模拟后发现,模拟结果同实验室测试数据趋势一致,只是碳酸盐岩对孔隙度大小分类不同。因此强调了流体替换正演模拟的重要性,在一定物理意义下的替换才有实际价值。     

伊拉克鲁迈拉油田优化固井技术

伊拉克鲁迈拉油田地层破裂压力低,技术套管固井易发生漏失,生产层页岩层发育导致井眼不规则,存在“大肚子”和井眼缩径、固井顶替效率低、固井质量难以保证的情况。为此在后期固井施工中,通过分析地层特性,从影响固井质量的几个关键因素出发,优化堵漏技术措施。利用固井设计软件,优化扶正器下放数量,通过室内试验优选抑制性加重钻井液,控制调节不稳定页岩层钻井液性能参数,将钻井液API失水量控制在4 mL、密度1.35 g/cm3,优化固井工艺措施,形成了一套适合该地区的综合固井技术。现场试验中,固井质量合格井段达到了80%以上,优于同区块其他队伍施工井段。     

基于Gassmann方程岩石速倒转现象成因分析

Gassmann理论主要用于处理流体替换问题,在进行流体替换研究中发现总会在一定情况下出现“倒转现象”.解释为在一定的孔隙度情况下,100％含气岩石速度大于100％含水岩石速度,这同岩石物理实验室测试结果相违背.因此针对不同的岩样数据及测井资料,图示分析了完全饱和岩石速度倒转成因,发现替换后饱和岩石密度差异过大会造成此现象.同时在对碳酸盐岩储层岩石进行了饱和度替换数值模拟后发现,模拟结果同实验室测试数据趋势一致,只是碳酸盐岩对孔隙度大小分类不同.因此强调了流体替换正演模拟的重要性,在一定物理意义下的替换才有实际价值.     

深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验

为应对金刚石绳索取心钻进普遍发生的垮塌、造浆、钻杆内壁结泥皮等问题,完成了基于聚乙烯醇(PVA)为抑制剂的无固相防塌钻井液室内研究.通过泥页岩滚动回收试验、膨润土临界加量试验、泥球浸泡试验以及电动电位测试等对比了常用抑制剂的抑制效果;通过配伍性试验确定了增黏剂及降失水剂的种类和加量;对比了不同种类的污染物对所获配方钻井...     

耐高温（230 ℃）饱和盐水钻井液技术研究

我国未来深部大陆科学钻探计划深度为13000 m,温度梯度按3．0℃/100 m计算,井底温度将达到390℃以上,钻井液将面临超高温高压环境,钻井液技术将面临严峻考验。为此,开展了超高温钻井液的预研究,利用抗盐粘土、抗高温降滤失剂、抗高温解絮凝剂、抗高温保护剂等,研制了可用于230℃高温环境的饱和盐水钻井液配方。室内评价试验表明,用该配方配制的耐高温钻井液经230℃、16 h高温滚动老化后,具有良好的流动性能,高温高压失水量（210℃、3．45 MPa）＜35 mL/30 min。     

低温条件下乙二醇基钻井液体系的试验研究

钻井液在冰点以下能否保持正常的工作性能对低温地层的勘探工作具有十分重要的意义,选择乙二醇作为钻井液的防冻剂可以满足勘探钻进工作的要求。对乙二醇复合聚合物钻井液的耐低温能力、流变性、失水特性以及钻井液的防塌能力进行了试验研究,确定了乙二醇及钻井液中其它聚合物的加量,使其满足低温条件下勘探的要求。     

金山地区防塌钻井液体系研究

金山地区是松辽盆地的主要油气聚集区。该区岩性复杂,泥岩发育,钻井过程中随着钻井液浸泡时间的延长,井壁稳定问题突出。通过对地层理化性质和力学稳定性分析,是由于钻井液的化学稳定性不足导致了井壁的失稳。为了提高钻井液的化学稳定性,提出了“封堵”防塌的技术方案。研制的防塌钻井液体系具有封堵和抑制性强等特点。该体系高温高压失水可以控制在11 mL/30 min以内,砂床侵入深度2 cm,泥页岩回收率达到95%以上,钻井液抑制和封堵效果显著。     

托普台区块高渗透地层随钻堵漏剂配方优化

托普台区块上部地层以砂泥岩层、砾质砂岩为主,容易发生漏点不明确、漏失段长的高渗透性漏失。通过对堵漏材料的配伍性评价及合理级配,优选出了一种适合高渗透性漏失地层的随钻堵漏剂。该堵漏剂对钻井液流变性影响小,可降低钻井液API滤失量,对沙床封堵后承压能力＞10 MPa,在TP328X井的应用表明,高强度弹性石墨颗粒复合凝胶堵漏对于高压差、高渗透漏失的工况,可以有效封堵漏层,特别适用于对于漏层不明、漏涌同层、裸眼等复杂井况。     

煤层气泡沫水泥浆固井工艺技术及现场应用

针对沁水盆地南部煤层气井储层压力低、易漏失、易坍塌的特点,开发了超低密度泡沫水泥浆体系及暂堵型前置液体系,并形成了泡沫水泥浆固井技术。泡沫水泥浆体系密度为1.10~1.20 g/cm3,具有良好的流动性能、无游离液、沉降稳定性好、API失水量小于50 mL/30 min、稠化时间合理、水泥石强度高等优点;暂堵型前置液体系具有良好的流变性能,对3号煤层具有良好的堵漏能力。根据钻井过程中出现的漏失情况、完钻后的钻井液返出情况及井壁稳定情况,从固井浆体的用量、顶替液的顶替排量等方面总结了泡沫水泥浆固井的配套工艺措施。在沁水盆地南部现场试验了4口井,取得了较好的效果。      

含煤地层封堵抑制型钻井液添加剂的研究

含煤地层,裂隙发育且复杂多变,在钻进过程中事故频发。针对这一现象,首先从含煤地层微观形貌分析入手,发现含煤地层存在大量微裂缝,且裂缝中多为水敏膨胀型充填物,易导致含煤地层失稳。采用降低钻井液滤失、封堵抑制水分侵入含煤地层的思路,通过理论与实验相结合的方法,优选出具有增黏兼降滤失作用的高聚物黄原胶XC,能封堵地层孔隙的超细惰性材料纳米二氧化硅、超细碳酸钙3种添加剂。通过室内实验分别测试出了加入不同剂量（质量分数）添加剂对钻井液的流变、滤失性能等参数,将实验数据整理分析,发现钻井液的性能参数随这3种添加剂剂量变化的规律。通过膨胀实验佐证了XC聚合物钻井液体系的抑制效果,并从微观结构的角度阐述了这3种添加剂的作用机制。研究成果对含煤地层的钻进提供了理论依据,同时在类似含煤地层的钻进中具有一定的参考价值。      

强封堵油基钻井液体系的研究和应用

基于页岩气井水平段易失稳,油基钻井液漏失将会造成巨大的经济损失,因此水平段对油基钻井液体系的性能要求越来越高。针对以上问题,通过正交试验研制了一种新型的强封堵油基钻井液体系,室内试验证明该体系具有良好的抗污染性、乳化稳定性、失水量低、流变性好、粘度和切力适中。焦页195-1HF井的现场应用和与邻井焦页200-1HF井等数口井的对比,强封堵油基钻井液体系的应用大大降低了漏失风险和漏失成本,节省了11 d的工期,在页岩气开采中具有良好的应用前景。     

自动降解钻井液在水井钻进中的应用

概括了国内外最新的环保型钻井液体系,并提出一种新型环保型钻井液———自动降解钻井液,这种钻井液能在钻进时有效地护壁堵漏,而在钻进结束后自动降解,从而达到环保的要求。在甘肃张掖和广西柳州等多处水井钻进的实践证明,这种自动降解钻井液能解决钻进时护壁堵漏与恢复地层渗透性的矛盾。      

环保型弱凝胶护壁护心钻井液研究与应用

海域浅层气地质调查和盐湖环境科学钻探在松散砂岩钻探取样工程中,存在孔壁易坍塌、成孔率低等技术难题,为此开展了松散砂岩地层环保型弱凝胶护壁护心钻井液技术研究。通过弱凝胶结构研究及成胶剂、交联剂及抗盐降滤失剂等材料优选,研发了一套环保型弱凝胶护壁护心钻井液,评价了钻井液的流变性、滤失性、抑制性、护心性能、环保性能等性能,并在山西某盐湖环境科学钻探工程进行现场应用。室内及现场应用结果表明：研制的弱凝胶护壁护心钻井液具有良好的流变性、降滤失性、抑制性（岩屑回收率96.3%）、护壁护心性能及环保性能（BOD5/COD比值24.6%,EC50值47950 mg/L）,能有效解决松散砂岩类地层孔壁坍塌、岩屑不易携带等问题,在松散地层钻探工程中具有广阔的应用前景。     

桩西滩海中生界地层水平井钻井液技术

桩西滩海地区实施全井小循环泥浆不落地工艺,上部地层快速钻进固相控制难度大,东营组泥岩和沙河街油泥岩掉块坍塌严重,中生界水平段钻进润滑防塌要求高,分别采取了针对性的措施。现场试验表明,中上部地层采用氯化钙强抑制钻井液体系,抑制了粘土造浆和钻屑分散,满足了快速钻进阶段小循环泥浆不落地的工程要求;中下部地层采用了低活度强抑制钻井液体系,钻井液活度控制在0.96以下,高温高压滤失量＜12 mL,保证了泥岩地层的井壁稳定;三开水平段应用了油基钻井液回收循环利用工艺,性能优化后的钻井液乳化稳定性好,破乳电压＞460 V,解决了水平井钻进中生界地层摩阻扭矩大、易坍塌等问题。     

复杂地层低密度钻井液研究与应用

针对资源开发过程中复杂地层钻探易发生压裂性漏失的问题,优选出适当类型的空心玻璃微珠,对空心玻璃微珠性能进行评价,并从分散稳定性、密度、流变性和滤失性等方面测试其对钻井液性能的影响。通过实验进一步优化得到一种以空心玻璃微珠为减轻剂的低密度钻井液体系,该钻井液具有良好的流变性和滤失性能,分散稳定性极佳。将研发的低密度钻井液体系应用于若尔盖矿区2K12-钻孔,结果表明其适用性良好,有效防止了复杂地层漏失问题的发生。