超临界二氧化碳压裂技术研究进展

对于低渗透油页岩矿藏的开发,超临界二氧化碳（SC—CO2）压裂技术有效规避了水力压裂会引起的地层伤害、诱发地震和环境污染等问题,且由于其在起裂压力、沟通微裂缝、形成复杂缝网上的优势,是目前一项热门的无水压裂技术。本文详细介绍了SC—CO2压裂技术的技术特点和近年来SC—CO2压裂的实验与数学模型研究。从裂缝扩展规律性实验、在SC—CO2作用下的岩性变化实验、SC—CO2压裂液体系的研制以及SC—CO2流体携砂流动、井内温度场、裂缝起裂扩展数学模型的相关研究中,探讨目前SC—CO2压裂技术的研究进展与不足,并在增粘剂的设计、裂缝有效性的评价、填砂裂缝网络提高油页岩储集层传热和渗流能力等方面的研究提出了建议,对SC—CO2压裂技术的未来发展具有参考意义。     

超临界二氧化碳喷射破碎页岩试验

高效开发页岩气有利于满足日益增长的能源需求,但页岩储层的开发极为困难,超临界二氧化碳作为一种新型页岩气钻采流体,可以有效保护页岩储层,置换吸附提高页岩气采收率,并同时实现二氧化碳的埋存.研发了一套超临界二氧化碳喷射开发页岩气装置,并开展了超临界二氧化碳喷射破碎页岩室内试验.发现超临界二氧化碳射流喷射后岩石强度降低,且射流压力和温度越高,降低幅度越大;本实验条件下超临界二氧化碳射流破岩体积是水射流的1.73~6.51倍,破岩优势显著,井底环境温度对超临界二氧化碳射流的破岩性能有较大影响.表明超临界二氧化碳可显著提高页岩气钻井速度,有望形成一种高效的页岩气开发方法,应用潜力广阔.      

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。     

超临界状态下煤岩吸附/解吸二氧化碳的实验

查明超临界状态下煤岩对CO₂的吸附/解吸特征,能为煤层气开采现场注CO₂的注入参数选取提供理论依据。以山西屯留矿的瘦煤和寺河矿的无烟煤为研究对象,借助ISO-300型等温吸附实验仪分别进行了不同温度(35℃、45℃、55℃)、最高压力达到CO₂临界压力以上时的吸附/解吸实验。结果表明：超临界状态下,随着压力升高,容量法测得的吸附量存在最大值,不代表煤样的绝对吸附量,而是Gibbs吸附量;根据煤岩在高压下吸附CO₂的本质,计算出超临界状态下煤岩吸附/解吸CO₂的真实量。超临界状态下煤岩吸附CO₂的真实量与压力之间符合langmuir吸附曲线,随着吸附压力的升高,Gibbs吸附量与绝对吸附量之间的差值越来越大;随着温度的升高,煤样的饱和吸附量降低;同样条件下,高变质程度的无烟煤对CO₂的饱和吸附量大于瘦煤;超临界状态下煤样对CO₂的绝对吸附等温线和绝对解吸等温线是可逆的。     

超临界流体萃取技术在地质样品分析中的应用

综述了分析型超临界流体萃取（ＳＦＥ）技术替代有机溶剂,在地质样品分析中萃取总石油烃,多环芳烃、多氯苯、生物标志物、有机金属化合物的应用,展望了ＣＯ２－ＳＦＥ方法用于地质样品中金属离子测定的前景。     

北美地热井高温硬岩钻井技术

近年来,在全球能源转型的大背景下,高温地热发电得到世界各国极大的重视,前景广阔。要实现对高温地热能源的开采,采用的钻井技术是关键。北美从20世纪50年代开始,对地热能源商业化开采、并用以发电的技术进行了持续性的研究和试验。在高温硬岩地热钻井技术上形成了完整的体系,比如高温地热井设计与井筒完整性技术,高温、超高温坚硬岩石钻头设计与生产技术,高温井底动力钻具,高温井下测量工具,高温泥浆与堵漏技术,高温水泥浆体系以及高温井控技术等。本文结合作者在国内地热井钻完井及北美地热井的工作经验,概要介绍北美的地热钻井技术现状、地热钻井技术难点以及与之相关的关键技术。     

采卤对接井钻井技术的研究

为了改变岩盐矿单井水溶采卤和其它采卤方法的缺点，采用螺杆钻受控定向钻控技术，使两口中曲率半径大斜度向井在盐层中交叉对接，实现对接井水溶采卤。本文，着重介绍对接井施工新技术及对接井试验研究结果。     

新型高效破岩钻井技术及工业化应用研究

高效破岩技术对提高破岩效率、减少钻进时间和降低钻井成本有重要作用。近年来,针对当前油气田钻井深、地层硬度高、研磨性强、可钻性极差等特点,形成了新型的高效破岩技术。主要包括:新型气体安全高效钻井技术、孕镶PDC钻头+涡轮复合钻井技术、PDC钻头+扭力冲击器钻井技术以及新型ONYX360旋转钻头技术,现场应用表明,这些钻井技术对提高破岩效率、机械钻速和节约钻井周期和成本有较好的效果。     

徐深气田开展天然气钻井的可行性分析

为了提高大庆地区深层钻井速度,保护和发现储层,依据Mohr-Coulomb准则,引进非线性校正系数,建立了大庆地区深井地层坍塌压力预测模型,并从地质条件、气源井条件、安全性、经济性以及技术条件等几方面分析了徐深气田进行天然气钻井的可行性。优选徐东、徐中、丰乐、升平区块的泉二段至营城组中部（2700～4000 m）为天然气钻井井段。研究结果表明,应用天然气钻井来提高大庆地区深层的钻井速度是完全可行的,并有利于提高深层天然气勘探发现效率。     

汶川科钻WFSD-4孔钻井液CO2污染及其处理

汶川地震科学钻探四号孔（ WFSD-4）在二开钻进过程中,钻井液受到了较为严重的CO2污染,造成钻井液性能变坏,具体表现为粘切升高,流动性变差,影响了正常钻进。通过分析CO2污染钻井液的影响因素,并结合钻井液遭受CO2污染的机理和特点,在室内实验和现场应用的基础上,总结出了CO2污染的规律、性能特征及相应的处理措施：即在保证钻井液pH值的条件下,通过石灰除去钻井液中的酸根离子等。     

通过探针分子芘研究超临界CO_2流体密度不均一性

近年来超临界CO2在环境地球科学领域应用广泛,在这些研究应用中,CO2流体在超临界状态下的溶剂化特性起到了十分重要的作用。在超临界高密度压缩区域里,体系温度和压力的稍许变化都会导致流体密度的突变,因此通过有效的探针分子研究超临界CO2流体的异常溶剂化行为具有重要的理论和应用价值。文中从新的角度运用荧光探针分子芘在温度308.15K和不同压力下研究超临界CO2性质,与以往采用的参照线方法有所不同,文中所提出的参照点模型手段引入序参量方法和新定义的溶剂化作用参量,测定近临界区超临界CO2流体局域密度增强的变化。文中同时讨论了3段密度区域模型(three-density regionmodel)、局域密度不均一性以及探针芘在超临界CO2中的分子间相互作用。将荧光探针分子研究的流体局域密度增强与热力学测试的流体等温压缩系数进行综合对比,有助于更好地从微观和宏观两方面理解超临界CO2的特性。     

极地冰层取心钻进超低温钻井液理论与试验研究

南极冰层取心钻进的关键之一是钻井液的耐温能力。根据南极冰层钻进的特点及对钻井液的特殊要求,在综合分析国内外冰层钻进钻井液应用经验的基础上,对有机硅、氟代烃、一元脂肪酸酯及二元脂肪酸酯进行了理论上的分析研究,测试了各自在不同温度条件下的粘度和密度,分析了粘度与密度变化的机理。确定出分子间相互作用中无氢键形成的物质的粘温系数最小,脂肪酸酯的粘温系数受到分子间氢键的数量影响最大,指出了介质密度的增加是由于体积收缩所致,与介质的分子结构与形态无关。所得到的结论对于极地冰层取心钻进钻井液的选择与确定具有重要的理论与实际意义。     

西藏马攸木金矿富CO2超临界流体特征及矿床成因探讨

马攸木金矿床是产于西藏雅鲁藏布江缝合带西段重要的独立岩金矿床。本文通过显微测温分析首次发现该矿床的富CO2流体包裹体具有临界均一的特征,成矿流体属于超临界流体。研究结果表明:成矿流体主要为低盐度的CO2-H2O超临界流体。超临界流体可能是从岩浆出溶的,这种流体萃取了围岩中的金等成矿元素。流体经历了相分离-不均一捕获-跨越临界点-大气降水加入的过程,正是由于成矿流体在跨越临界点时析出部分成矿物质,形成早期矿化体;成矿后期流体与大气降水混合最终导致矿质大量沉淀。     

超临界CO2流体萃取土壤中污染物的应用研究进展

CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种“绿色”溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。     

超临界CO2流体萃取土壤中污染物的应用研究进展

CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种“绿色”溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。     

Approximately-Balanced Drilling in Daqing Oilfield

The Daqing oilfield is a multilayered heterogeneous oil field where the pressure are different in the same vertical profile causing many troubles to the adjustment well drillings. The approximatelybalanced drilling technique has been developed and proved to be efficient and successful in Daqing oilfield. This paper discusses the application of approximately-balanced drilling technique under the condition of multilayered pressure in Daqing oilfield, including the prediction of fornmtion pressure, the pressure discharge technique for the drilling well and the control of the density of drilling fluid.     

复合钻进工艺在云驾岭复杂地层钻孔中的应用

云驾岭矿区上部黄土中夹杂大量卵砾石,下部地层则因岩浆岩侵入具有岩硬、破碎、漏水、掉块等特性,严重影响钻进效率。为克服卵砾石及硬岩钻进难题,选用多工艺液压钻机YHJ-2000及性能参数比较稳定1150-XH空压机等钻探设备。采用牙轮钻头钻进、气动潜孔锤以及金刚石复合片等复合钻进工艺,并根据地层岩性确定钻孔结构、钻具组合及钻进参数。施工中注意调整泥浆性能,保证泥浆携带岩粉能力。经实践验证,该区采用的钻进工艺和方法,有效地提高了钻效,达到500m/月。     

Research Advance in Air-Water CO2 Exchange of Estuaries

Estuary holds a key position in linking the four geo-spheres, i.e., atmosphere, lithosphere, hydrosphere and biosphere. Figuring out the transfer mechanisms of estuarine carbon, especially the exchange ofCO₂ at the air water interface is conducive to understanding the carbon pattern in coastal oceans. To date, many fruitful studies have been conducted on the control mechanism towards the partial pressure of CO₂ (pCO₂) in different estuarine areas around the world. By a thorough research on the latest studies of estuarineCO₂ exchange with the atmosphere, it is concluded as follows: ①A common pattern is found on the spatial distribution of pCO₂in different estuarine areas. However, the concrete seasonal change of pCO₂ shows great differences, and the corresponding control factors also vary considerably. ②Estuaries are believed to be large sources ofCO₂ to the atmosphere. It is estimated that the global estuarineCO₂ degassing fluxes, although the global surface area of estuariesis small, are up to 0.25×10¹⁵~0.50×10¹⁵g C/a; and about 1/3 of riverine carbon is released into the atmosphere during the estuarine transit. ③Degradation of organic matter, lateral transfer of marsh derivedCO₂ , mineral deposits in water and turbulence in the liquid phase are the main factors that are responsible for the emission of estuarineCO₂ . At present, this estimate of estuarineCO₂ exchange with the atmosphere is based on limited spatial data, therefore problems such as the limitation in the depth and scope of studies still exist. There are also varieties of uncertainties in the estimation of gas transfer velocity and the whole areas of global estuaries, all of them make it difficult to reach an accurate evaluation ofCO₂ fluxes at the air water interface. It is difficult to predict the future trend of theCO₂ exchange at the air-water interface due to the complexities of the driving forces and feedback mechanisms in estuarine carbon cycle and the intense anthropogenic disturbance. Investigating the mechanism of pCO₂ in estuarine areas, improving the accuracy of evaluation ofCO₂ fluxes and comparing studies of different estuaries would be new scopes in the future researches on the exchange ofCO₂ at the air-water interface in estuaries.     

西藏罗布莎科学钻探施工对深部钻探技术的启示

通过对西藏罗布莎科学钻探施工过程中遇到的技术问题进行分析,阐明深孔钻探施工中经常遇到或需要深入思考的技术问题,总结并提出了对复杂地层施工的经验和解决思路。