暂堵型钻井液的试验研究

针对钻井工程中出现的护壁堵漏与保护地层渗透性的矛盾,提出了利用羧甲基纤维素钠、胍尔胶、魔芋等聚合物,并结合现代生物技术中聚合物的断链降解原理,开发出适合于石油、天然气、地下水等钻井领域的自动降解无伤害钻井液--暂堵型钻井液,与传统的暂堵剂不同,它在钻进完成后不需要采用解堵工艺,如压力解堵、酸化解堵、油溶解堵、破胶等,从根本上改进了解堵工艺;分析了暂堵型钻井液的基本原理和两种典型聚合物的酶降解原理,并介绍了室内的粘度实验、渗透性恢复测试实验和在甘肃张掖和广西柳州的现场试验;理论和实践均证明,暂堵型钻井液能自动降解,对产层无伤害,在进行有效护壁堵漏的同时,还能在可控制的时间内显著地恢复地层的渗透性,因此具有推广价值.     

填料对地热井固井材料导热性能的影响

在地热井固井水泥中加入导热填料能够明显改善水泥石导热性能,提升地热井取热效果。在总结导热路径理论和紧密堆积理论的基础上,通过试验研究不同填料种类、粒径及掺量对固井水泥导热性能的影响。试验结果表明：较其他种类填料,石墨对水泥石导热性能提升效果最好;石墨粒径越大对应水泥石导热系数越高。不同粒径的石墨混合,较单一粒径石墨对水泥石导热性能的提升效果更好,其最优混合配比为：石墨粒径为150 μm与100 μm,质量比为2：1。随着石墨掺量增加,固井材料的导热系数逐渐增大,但流动度和48 h抗压强度逐渐降低。参照固井相关规范,提出固井材料中石墨掺量应控制在9%左右为宜。研究成果为地热井高导热固井材料的制备提供借鉴。移动阅读     

地热井固井材料导热性能影响因素

固井材料导热性能是影响地热井取热效果的因素之一。为提升地热井固井材料导热系数,采用正交试验,借助层次分析-指标重复性相关（AHP-CRITIC）混合加权法和极差分析,进行固井材料导热性能研究。结果表明：添加天然鳞片石墨、铁粉和石英砂均可提高固井材料导热系数,其中石墨对导热系数的提升作用最为显著,铁粉次之,石英砂最小;石墨掺量和水固比分别是影响固井材料综合性能的主次要因素;随着石墨掺量递增,其导热系数递增、48 h抗压强度和流动度均递减;得出高导热固井材料的优选配合比为：水固比值0.44,石墨、铁粉和石英砂掺量分别占水泥质量的7.5%、3%、2%,其导热系数可达1.87 W/（m·K）,较常规固井材料提高约70%。研究成果可为地热能高效开发利用提供参考。     

水泥基注浆材料析水时变特性量化试验研究

水泥基胶结性材料是注浆工程中最常见的注浆材料,这类材料存在明显的析水效应,获得析水厚度的量化公式有助于提高浆液扩散半径的计算精度。通过试验观察叶腊石粉掺量(0%~35%)、聚乙烯醇掺量(0%~8%)与粉煤灰掺量(0%~90%)3种掺合料在水泥基浆液中的析水过程,获得三者的析水率、结石率、最终析水时间与析水厚度变化情况,认定浆液的析水厚度变化存在一定规律的析水时变特性,并引入皮尔生长曲线模型与幂函数模型,对其进行量化。结果表明:3种掺合料都可以降低析水率,其中,叶腊石粉对水泥基注浆材料析水率的影响程度最大,其次为粉煤灰,最后为聚乙烯醇;3种掺合料都可以增加结石率;叶腊石粉可以有效缩短浆液的最终析水时间,聚乙烯醇在1.5%~8.0%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间,粉煤灰在10%~60%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间;3种掺合料掺量的变化曲线都呈现半“C”形;采用数学模型对析水厚度数据进行拟合分析,由拟合优度R2评判可知,幂函数模型优于皮尔生长曲线模型,析水厚度变化规律比较符合幂函数模型。研究成果可为改良注浆材料和完善非稳定浆液运移扩散理论提供重要的基础数据。      

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。     

JMTC-1型套管固井质量检测仪的试验研究

目前砂岩型铀矿开采中是采用塑料套管和用MTC材料固井,这类塑料套管固井具有特殊性,用检测钢套管固井质量的仪器来检测塑料套管固井质量效果不佳。为此研制了一种采用测量超声阻尼参数原理的JMTC—1型套管固井质量检测仪,该仪器可以适用于各种材质套管的固井质量检测。文章介绍了JMTC—1型套管固井质量检测仪的设计原理及其在塑料套管固井质量检测中的应用效果。     

水泥灌浆锚杆浆液材料改性的试验研究

通过室内水泥浆液正交试验,优选出水泥灌浆锚杆的水泥外加剂类型及加量比例,以提高锚杆固结水泥结石体的早期强度,在确保水泥浆液的可灌性条件下,可使水泥 (2~3d)凝期的强度提高 50%~100%,即将锚杆张拉与锁定的时间缩短到 2~3d左右,确保边坡支护体系的安全性。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长;水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大;黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高;与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆;水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明：随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

基于BP神经网络的寒区再生微粉工程水泥基复合材料力学性能研究

为了探究不同低温不利条件下再生微粉ECC材料力学性能的影响,本文采用控制变量法,以再生微粉种类和取代率为研究变量,探究了再生微粉ECC在冻融循环和恒低温两种低温不利条件下的抗压和抗折强度试验。分析了再生微粉种类、再生微粉取代率、冻融循环次数、恒低温温度对再生微粉ECC力学性能的影响。最后基于BP神经网络,建立了3-6-1的冻融循环和3-3-1的恒低温BP神经网络结构抗压强度预测模型。研究结果表明:在相同的冻融循环条件下,再生混凝土微粉ECC的力学性能要高于再生砖粉ECC,且均随再生微粉取代率的增加先小幅度下降后剧烈下降,在经历150冻融循环后力学性能损失20%左右。而经历恒低温保温后的再生微粉ECC力学性能呈现出相反的变化趋势,随着低温保温温度的降低再生微粉ECC的力学强度反而呈现上升趋势,从常温到-40℃恒低温状态下力学性能提高22%左右。建立的两个低温不利条件下BP神经网络预测模型,平均相对误差分别为1.43%、1.28%,并以质量损失率和相对动弹模量为评判标准,预测试验范围内不同配合比的再生微粉ECC可经受的最大冻融循环次数。     

温敏堵漏水泥浆体系研究与应用

温敏形状记忆聚合物是形状记忆材料的一种,其结构中存在记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相。本文将这种材料性能应用于石油工程的固井领域,利用温敏聚合物温敏形变的特点,在井下温度升高时激发粒子形变形成大形变体,为封堵漏失层提供架桥结构,解决固井水泥浆防漏堵漏效果差、水泥车不能泵送较大尺寸颗粒的难题。研制的温敏堵漏材料初始粒径1 mm,达到温敏点后体积形变膨胀,应用温度60~140 ℃,加量0~2% BWOC;据此构建的温敏堵漏水泥浆体系,能有效封堵2 mm的缝隙板,承压7 MPa。温敏堵漏水泥浆先后在东北分公司北209井、北8井、北213-1井等的尾管或油层固井中进行了现场应用,尤其在北213-1井的固井堵漏过程中有效解决了固井漏失难题。     

黔西北多层薄煤储层暂堵转向压裂技术应用

黔西北地区煤层具有层数多、单层薄、非均质性强等特点,为探索经济高效的煤储层压裂改造技术,进行了煤层纵向暂堵转向压裂技术应用研究。结合转向压裂技术特点,从煤层压裂裂缝形态、力学屏蔽、射孔井段和煤体结构4个方面进行了适用性分析。为确保暂堵转向压裂能够更大限度沟通煤层,实现煤层均匀改造和压裂水平缝较长延伸,对暂堵材料和用量进行了优化组合。同时,在黔西北地区优选2口煤层气井分别开展了机械暂堵和化学暂堵转向压裂现场应用试验。结果表明,采用化学暂堵剂组合模式基本能够满足纵向（层间）暂堵转向压裂工艺的要求,取得了较好的应用效果,为贵州多煤层与薄煤层压裂改造提供了有效的技术支撑。     

杭锦旗地区裂缝性漏失钻井堵漏技术研究与应用

杭锦旗区块在原生构造裂缝及工程诱导缝作用下,井漏问题突出,常规静止堵漏、桥接堵漏等效果差。基于“纤维架桥、填充驻留、胶结固化”原理,优选纤维及优化长度配比,漂珠、微硅和油井水泥进行粒径级配,调控固化体膨胀、稠化、韧性等性能,完成了堵漏浆开发;配套堵漏设计方法、过程控制措施等,形成适用于杭锦旗区块裂缝性井漏的堵漏工艺。现场应用232井次,一次堵漏成功率93.5%,显著提高了钻井效率,对其它地区裂缝性井漏具有参考意义。     

HTD-3型高温堵漏材料研制及性能评价

深海钻探往往伴随着高温、高压,对钻井用堵漏材料提出了新的要求。首先通过对颗粒状、纤维状和片状堵漏材料的耐高温筛选,制作了HTD-3型高温堵漏材料。然后使用DL-3A型高温堵漏评价仪器对该堵漏材料的抗温、承压和封堵性能进行了测试,利用SEM电镜扫描对堵漏材料架桥情况进行了观察和分析,最后以5%梯度浓度进行了配伍性实验。测试结果表明,HTD-3型高温堵漏材料除对钻井液密度影响稍大外,对钻井液其他基本性能影响较小,在该材料中,不同级配的颗粒状材料完成了架桥,纤维状和片状材料完成了充填,形成了强度较高的封堵墙。通过实验证明：HTD-3型高温堵漏材料不仅有着较好的抗温、承压能力,还有较好的封堵效果。HTD-3型高温堵漏材料的研制为未来深海钻探堵漏提供了一种可行的选择。     

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。     

海坨区块高效堵漏体系的优化与应用

海坨区块的地层破裂压力较低,存在大量的天然裂缝,钻井过程中极易发生渗透性漏失和失返性漏失,从而引发井壁失稳。针对海坨区块存在的严重漏失问题,制备了一种随钻堵漏纤维YTZ,同时优选出了与基浆配伍良好的复合植物纤维XA、快速封堵剂KF,提高了钻井液稳定井壁的能力。通过3种堵漏材料的复配,形成了一套适合海坨区块的堵漏体系和科学有效的施工技术,有效解决了海坨区块的各种井漏问题,确保了钻井及完井施工的顺利进行,减少了由于漏失带来的经济损失。该堵漏体系在现场应用中体现了良好的封堵效果,值得在海坨区块进一步推广应用。     

西张地区中低温地热资源利用前景分析

西张地区为北亚热带沿海湿润气候区域,季风盛行,夏季需要制冷,冬季需要供暖。因此,对于浅层地热能的开发利用具有得天独厚的自然条件。通过地温测量的调查方法,观测和研究地球内部各种热源形成的地热场随时间和空间的分布规律,进一步推断西张家地区地质构造,确定地热钻井位置,再通过可控源大地音频电磁测深方法,推断深部地层结构、热储埋深及断裂位置,确定地热钻井位置,最后进行地热钻井验证和单井地热资源评价。研究结果表明:本区地热资源具有很大的利用前景。     

中低温对流型地热系统及其研究方法简介

介绍了中低温对流型地热系统的本质特点及其经典模式,在此基础上介绍了研究该地热系统的地质,地球物理及地球化学方法。     

地热深水井蓬堵事故的处理及预防

通过对一起地热深水井常见事故类型：填砾或投放止水泥球、固井石子发生的蓬堵事故原因的分析,提出了正冲、反吸排渣处理蓬堵事故的工艺及预防措施。并简要介绍了处理该类事故所需的机具及工艺。     

世界地热能开发利用现状与展望

地热能作为一种零碳、清洁能源,其开发利用对于碳中和具有重要价值.2015—2020年,全球新增地热发电约3649 GW,增长约27％;地热直接利用总装机容量增长52.0％.两者之和,所用热能比2015年增长72.3％.全球每年地热直接利用可防止7810万t碳和2.526亿t CO2排放到大气中.世界地热能发展呈现五大趋...