水基钻井液防塌封堵材料封堵特性实验研究

提高钻井液封堵能力是有效解决硬脆性页岩、煤层等复杂地层井壁失稳的主要技术手段。本文以在一定温度、压力条件下30 min的滤失量为评价标准,对几种封堵材料的封堵特性进行了实验研究。结果表明：除超细碳酸钙外,其他材料随着加量的增加,封堵效果越来越好;乳化沥青、乳化石蜡和油溶性酚醛树脂随着温度的升高,封堵效果变差,而聚乙二醇和聚酯先变差然后又有一定程度的恢复;聚酯和超细碳酸钙能够快速封堵微裂缝;几种封堵剂均对钻井液的流变性能有较明显的影响。对各封堵材料的封堵机理分析表明：不同的封堵材料具有不同的封堵特性,分别适应不同的温度、压力条件。只有根据井下实际情况,有针对性地选择与之相适应的封堵材料,才能有效提高水基钻井液的封堵能力。     

六种成膜封堵剂的室内实验优选与评价

为更好地服务深部钻探工程,准确了解冲洗液封堵性能,对6种成膜封堵剂开展了砂床实验、API静失水量实验、流变性能实验及抗温实验等室内实验进行优选与评价。实验结果表明,2号和4号成膜封堵剂在6种成膜封堵剂中封堵性能最好,它们在基浆中的最优加量均为2%,100 ℃温度条件下加入这2种封堵剂的冲洗液具有较好的抗温性能;冲洗液中膨润土含量和处理剂是影响冲洗液封堵性能的2个重要因素：膨润土含量越高,冲洗液封堵性能越好,加入聚合物、降滤失剂等处理剂可以提高冲洗液的封堵性能。砂床实验是评价冲洗液封堵性能好坏的重要依据。     

水力封堵型煤层气藏判识条件分析

从宏观和微观两个方面分析了不同条件下煤层气的赋存特征,总结出水力封堵型煤层气藏的判识条件。研究表明,宏观上,可以通过煤储层边界的物理性质进行判识,在煤储层与地下水连通的基础上,分析断层、岩性、地下水三者之间的组合对水力封堵型煤层气藏赋存所起的作用,将水力封堵型煤层气藏划分为地层-水力封堵型、开放性断层-水力封堵型、封闭性断层-水力封堵型、岩性-水力封堵型、开放性断层-岩性-水力封堵型五种类型;微观上,主要通过煤储层流体的化学性质来判识,包括水的矿化度、水化学类型、甲烷碳同位素等三个方面,通常水力封堵型煤层气藏的地层水矿化度低于1 000mg/L,甲烷碳同位素较轻,且水化学类型为NaHCO3型、Na2SO4型或为NaHCO3和Na2SO4混合型。     

输水隧道与取水立管对接冷冻封堵方案可行性研究

冷冻封堵技术因其可操作性强、安全性高等优点在地下工程施工中有着广泛的应用,但是在江底输水隧道施工中运用,其技术难度还是很大。本文以苏南某发电厂输水隧道工程为例,探究在特殊水文地质环境条件下输水隧道与取水立管对接封堵施工中的技术问题。为了检验冷冻封堵技术在江底隧道连接处的封堵效果,有效保证施工安全,采用数值法模拟分析渗流场与温度场耦合作用条件下冻结管对接处周围饱和土体的冻结效果,综合分析了冷冻封堵施工对冷冻区域温度场的影响,计算结果显示采用冷冻法进行封堵是完全可行的,这一冷冻封堵方法在江底输水隧道与取水立管对接施工中应用获得成功。     

断层封堵类型及并置封堵模式概述

断层封堵性研究始于80年代末,其封堵类型主要有并置、涂抹作用、碎裂作用和成岩胶结作用等四种,对并置封堵机制的研究和应用相对较为深入。并置封堵模式基干下列假设:(1)断层本身不具备封堵性质;(2)断层也不是敞开的通道;(3)断层与圈闭和运移的关系取决于断层两侧地层的并置。并置封堵性评价的基础是制作断层面剖面,这种剖面不像通常的剖面那样是垂直的,而就是断层面本身。它能较为方便地用以描述断层两侧地层的并置特性,因而可对各层位的封堵性进行判别。将断层面剖面图和构造图相结合,可较为理想地预测断层圈闭。     

SGR断层封堵性分析及断层圈闭烃柱高度估算 --以中国东部G断块为例

对油气藏中的断层进行封堵或不封堵风险评价的技术中,目前以泥岩断层泥比(SGR)方法最为常用,效果也最好,主要软件有TrapTester5。应用SGR方法对一个具体地区断层的封堵性进行评价,必须用被钻井资料证实了封堵能力的油藏断层对SGR值进行标定。介绍了SGR方法的原理,并以中国东部G断块为例作了烃柱高度估算。运用TrapTester5软件可以对断层封堵性进行定量研究,能降低断层圈闭的勘探风险。     

动水大通道突水钻孔控制注浆高效封堵关键技术及装备

为了解决常规突水通道封堵救灾工程中工程量大、施工工期长、易发生次生灾害等技术难题,研制了动水大通道封堵控制注浆专用钻具、保浆袋囊等装备,研发了速凝高强快速封堵注浆材料,设计了钻孔控制注浆封堵施工工艺,提出了采用钻孔控制注浆钻具定点放置保浆袋囊,使用速凝高强注浆材料实现动水条件下过水大通道的快速可控封堵新思路,形成了一套钻孔控制注浆封堵突水通道的新工艺、关键技术及配套设备。通过现场应用,该技术具备快速、可靠、费用低等优点,达到了预期目标。      

断裂封堵综合分析技术在孔雀河地区的应用

断裂在油气运移、聚集、成藏和保存过程中起着通道作用和封堵作用,通过该项研究可以分析受断裂控制圈闭的现今含油气性,进而为油气勘探的研究和部署提供更加翔实的科学依据。为此,利用地震地质综合信息识别断裂封堵性的3种技术方法——"断面物质涂抹法"、"断面应力分析法"和"断裂横向封堵系数法",对塔里木盆地孔雀河地区典型的开启性和封堵性断裂进行了研究,总结出研究区断裂在横向上和纵向上开启或者封堵的"临界值"分别为5 MPa、0.3 MPa,断裂横向封堵系数越大越有利于油气成藏,只有综合应用多项资料和方法,才能对断裂对油气的封堵性能做出更加合理的判定,发现同一断裂的封堵性随其所处地层时代、岩性和空间位置的不同而不同,探讨了研究区断裂在不同形成期次对各种圈闭的油气成藏控制作用。基于有井区的研究结果对无井地区的断裂进行了封堵性预测,为该区块的圈闭评价提供了依据。     

多段塞多轮次凝胶调驱逐级封堵复杂裂缝的实验研究

裂缝性低渗油藏的注水开发中,如何将剩余油有效优化驱替出来成为当前亟待解决的难题。通过MDMW-1型波场采油多功能动态模拟系统对多段塞多轮次凝胶调驱逐级封堵复杂裂缝进行模拟研究。实验研究表明:单段塞连续注入凝胶后,裂缝未能得到有效的封堵,水驱压力也较低。采用凝胶体系封堵剂对裂缝进行封堵的过程中,凝胶体系必然优先进入宽度较大的裂缝,其次进入中等宽度裂缝,最后进入宽度较小的裂缝,从而达到逐级封堵的目的,最终不同宽度的裂缝趋近于相同的流动阻力,地层压力梯度也得以提高。     

砂土渗流微生物诱导封堵试验研究

针对传统的堵漏防渗方法施工深度小、地层适应性差,对环境有害等问题,采用了巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉积的微生物封堵防渗的方法。研究活化巴氏芽孢杆菌诱导产生碳酸钙可以对砂土的渗透系数造成明显改变,通过CT扫描可以明显得到注菌前后的孔隙率变化从而验证分析微生物封堵渗漏的效果。试验表明,砂土中微生物诱导封堵技术能够将渗漏源探查和封堵合二为一,具有很强的实用价值。     

双液注浆法在封堵突水（流水层）巷道中的应用

在应用双液（水泥和水玻璃）注浆法封堵被淹煤矿井巷的过程中,研究总结出一套独特而便于操作的封堵含水层突水和方法的措施。这种封堵突水方法还可以推广应用到岩层坑和各种隧道中。     

盐穴储气库微渗层注浆封堵试验研究

我国盐穴地下储气库大多建造在具有不同渗透性的层状盐岩地层中,因此保证储库拥有良好的密闭性至关重要。针对盐穴井筒“裸眼段”意外跨越微渗地层而导致储气库密闭性失效的问题,自主研发了渗漏地层注浆封堵试验平台,并结合现场地质渗漏情况设计了注浆封堵可行性试验方案。在确定了兼具流动性和填充密实性的浆液配合比后,开展了超细水泥封堵岩芯的试验研究。结果表明,超细水泥可以有效填充岩芯孔隙并降低其渗透率,注浆后岩芯孔隙率和渗透率降幅分别达到近16%和95%。封堵试验数据显示浆液封堵范围与注浆时间呈幂函数关系,浆液流型满足幂律流,而非牛顿流。该研究成果可为盐穴储气库微渗地层注浆封堵提供必要的理论和试验依据,对类似密闭性失效井筒的二次利用具有重要意义。     

断层封堵性分析及SGR方法在东海勘探区应用

断层构造圈闭是目前近海油气勘探的重点区域,定量评价断层的封堵性有助于提高勘探成功率。对当今国内外断层封堵分析方法与技术发展进行了介绍和评述,泥岩断层泥比(SGR)方法在断层封堵的风险评价中最为常用和有效。应用SGR方法,分析了东海某构造区的断层封堵性并进行了烃柱高度的定量计算。分析结果与实际钻探一致,表明利用SGR估算封烃高度适用,对油气勘探具有指导意义。     

抗高温随钻封堵材料研究进展

钻遇渗透性漏失地层、破碎地层及低承压地层时,通常加入随钻封堵材料以防止钻井液漏失、提高孔壁稳定性和地层承压能力。深井高温地层及高温地热、高温干热岩钻探,遇到上述复杂情况时,需采用抗高温封堵材料。本文介绍了我国近年来抗高温随钻封堵材料研究与应用的进展情况,包括由桥接堵漏材料组成的抗高温随钻堵漏剂、膨胀型聚合物堵漏剂、超低渗透处理剂及弹性石墨等新型抗高温随钻堵漏材料。分析了4种抗高温随钻封堵材料的组分及其堵漏原理,并对抗高温随钻封堵材料的研究方向提出了建议。     

钻孔控制注浆技术在过水大通道封堵中的应用

为使榆卜界矿复矿生产,根治对相邻矿井的淹井威胁,在分析矿井突水水源、通道的基础上,通过多种注浆封堵方案的对比,采用了基于地面平台,利用钻孔控制注浆钻具定点放置保浆袋囊,灌注速凝高强注浆材料实现动水条件下大过水通道的快速可控非常规封堵方案。经过大过水通道定点筑坝封堵、坝后强度加固、坝底置换注浆、坝前引流注浆等几阶段的施工,封堵过水通道长度不足50 m,堵水率达到100%,取得了良好的实际应用效果,验证了该技术在动水大过水通道封堵中的应用价值。     

断层封堵性预测

断层在油气藏的形成中起着重要的作用,评价断层密封性能是油气勘探、开发和储层管理的一个重要问题。然而,断层是易于封堵油气,还是易于输导油气,一直是一个悬而未决的问题。断层封堵大致有两种情形：一种是由于断层上下盘砂泥并置引起封堵,另一种是由于断裂作用造成断层岩具有很高的孔渗压力。对由于并置作用引起的封堵,可以建立一个模式,模式的基本思想是断层既不是输导层也不是阻挡层。基于该模式可以得到一系列断层面剖面图,从而进行并置封堵定量评价。粘土涂抹造成断层某些部分有较高的孔渗压力,从而造成断层封堵。我们可以定义一些能够方便测得的系数,通过分析这些参数在断层各部分的分布,就可以得到相关的断层封堵性定量预测。笔者在胜利油田孤东地区断层与油气圈闭分析中应用上述定量评价方法,结果很令人满意。特别以Ａｌｌａｎ模式为基础,将断层面剖面图和构造图结合起来去预测断层圈闭非常成功。     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义。西南（贵州）喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故。双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用。本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用。     

江底取水隧道的封堵墙施工及封堵水治理

由于取水隧道的一个取水硐室水源含锰过高，需要在平巷尾端封堵3000 m3/天的水源。采取在砼支护巷道中施工全断面封堵墙、进行封堵水治理的施工方案，成功断绝该硐室水源和锰源，保证了取水隧道的水质。     

倾斜溶洞封堵的技术方法及其应用

溶洞是施工中难以处理的地质灾害.在陕西礼泉县石井村凿井时遇到了一种倾斜溶洞,运用三种传统封堵方法失败后,创造性地采用了"袋装水泥砂浆封堵法",将溶洞成功封堵住.本文详细介绍了袋装水泥砂浆封堵溶洞的方法、特点和应注意的事项等.     

封堵评价用微裂缝岩心的模拟及模拟封堵实验

采用不同厚度的金属箔片和胶凝材料浇筑出了微裂缝岩心,配合高温高压失水仪外筒和泥浆杯,通过监测30 min内的漏失量,即可开展微裂缝岩心封堵评价实验,评价钻井液的封堵效果。通过微观观察法和流量计算法对制作的微裂缝的表面形态和开度进行了验证,结果表明岩心缝面具有一定的粗糙度,裂缝开度符合实验设计,最小3.33 μm,且岩心具有5～10 cm的裂缝行程。微裂缝岩心制作方法简单,重复率高,通过室内实验验证了制作的微裂缝岩心可以用于钻井液封堵材料的封堵性能评价,为微裂缝封堵评价实验提供了岩心模块,弥补了使用缝板模拟裂缝表面光滑和采用砂床钢珠砂盘等孔隙介质换算裂缝开度的不足。