基于泡沫钻进中消泡装置的试验研究

泡沫钻进过程中,会产生很多泡沫,如不及时清除,会造成施工现场泡沫的大量堆积,影响正常的生产。因此,选择合适的消泡方法在泡沫钻进过程中是非常重要的环节。选用机械消泡法中的缝隙式消泡器,建立消泡装置室内试验台进行试验,取得了良好的效果,消泡率可达86%。     

压力对消泡器消泡能力的影响实验研究与数值模拟

泡沫钻进中,消泡有十分重要的环保和经济意义。但在实际生产中,现有的消泡器不能很好地达到消泡的要求,这就需要对消泡器做更进一步的深入研究。通过建立消泡器室内试验台,进行压力对消泡能力影响的试验,确定了压力与消泡率的关系,同时利用FLUENT软件中的VOF模型对泡沫在消泡器中流动时压力变化进行了数值模拟,模拟结果与实验结果是相符的。     

贮能管消泡实验与数值模拟

为了研究贮能管对消泡器消泡能力的影响,进行了消泡器消泡能力室内试验.通过试验可知,贮能管的长度对泡沫的消泡率有很大影响.试验证明,随着贮能管长度变短,泡沫稳定性增大,消泡率提高.对不同长度(1 m、2 m、8 m)贮能管的消泡率进行测试,结果是当贮能管长度为1 m、直径为20 cm时,其消泡率最高,达到73%左右.另外消泡率与气液比有关,当气液比α= 100～200时,消泡率较高.同时借助FLUENT软件对该管中泡沫流动速度与泡沫压力变化进行了数值模拟分析.结果表明:泡沫流动速度与贮能管的长度及直径无关,而泡沫压力随着贮能管的长度变小而更加稳定,这有利于提高消泡效果.模拟结果与实验结果相符.     

近年来缝隙式消泡器研究进展

介绍近年来缝隙式消泡器的研究进展,针对影响消泡器消泡能力的影响因素做出了大量的室内实验确定了垫片厚度0.6mm是最合理的,同时确定了消泡压力与泡沫量的关系并且利用了FLUENT软件中的VOF模型对泡沫在消泡器中流动时压力变化进行了数值模拟,模拟结果与实验结果是相符的,最后改善了该消泡器的设计使消泡率达到80%左右。     

消泡压力对消泡率的影响及基于数值模拟的消泡器结构优化设计

在泡沫钻进过程中,现有的消泡器往往不能很好地达到消泡的目的。笔者建立了消泡器室内试验台,进行了消泡压力对消泡器消泡能力的影响试验,通过测试不同压力与不同泵转速确定了消泡压力与消泡率的关系,同时借助FLUENT软件对消泡器的扩散管和消泡管内部的压力分布,进行了数值模拟与分析。根据分析结果对消泡器进行了优化设计,将消泡管的长度从15cm增加至65cm。对改进后的消泡器进行室内试验,其消泡率达到80%左右。     

扩张式随钻扩孔器扩孔机构流场分析与优化

随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节,扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢,扩孔率大,可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器,采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷,运用计算流体力学理论,采用标准k-湍流模型,对喷射孔在不同角度和直径下的流场进行模拟分析。模拟结果表明：作用于扩孔刀翼切削齿的流体速度和动压力受喷射孔角度、直径和环空钻井液综合影响;随着喷射孔角度α从40°递增至90°,作用于切削齿的流体速度呈类余弦曲线变化;随着喷射孔直径d从4 mm增大到10 mm,作用于切削齿的流体速度和动压力呈抛物线型变化;综合考虑冲刷效果、加工性能和喷射流体与环空钻井液的相互作用,优选α=70°、d=8 mm。陆地试验和浅海试验证明,扩张式随钻扩孔器结构功能可行,扩孔尺寸满足套管正常跟管钻进需求,优选的喷射孔角度和直径可对刀翼形成良好冲刷,有效防止泥包产生。研究成果可为大洋钻探不同规格的随钻扩孔器设计提供参考依据。     

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。     

抗高温泡沫钻井液体系评价研究

高温地热钻井过程中,温度会对泡沫钻井液体系稳定性造成影响。针对高温地热井泡沫钻井液的技术要点,分别对发泡剂、稳泡剂、抗温土的优选,在此基础之上分别对泡沫钻井液的抗高温性能、抗污染能力进行了评价。实验结果表明:(1)优选出的发泡剂/聚合物/粘土体系在不同温度下进行测试,均具有良好的泡沫稳定性和发泡能力,说明初步形成的泡沫体系具有良好的抗230℃高温的能力。(2)通过模拟欠平衡钻进过程中地热水对泡沫钻井液体系的污染发现,该体系耐一价盐能达到20%,而且在加入5%CaCl_2后析液半衰期仍在5 min以上,最终形成一套抗高温能力可达230℃,具有较好悬浮携带能力的地热井抗高温环保钻井液体系。     

耐高温泡沫钻井液技术研究概况及研究方向探讨

耐高温泡沫钻井液是对深井、超深井、高温地热井、干热岩等资源开采,特别是超高温资源的开采有效的钻井液之一。本文在分析耐高温泡沫钻井液面临的主要问题的基础上,对国内外抗高温泡沫处理剂、耐高温泡沫钻井液体系应用情况进行了介绍。深井、超深井、干热岩、地热井等钻探中会面临超高温、低压易漏地层,因此对低密度钻井液体系的要求也越来越高,主要技术难点是高温、低压,窄密度窗口钻井液的性能的控制。结合对耐高温泡沫钻井液主要技术难点的分析以及高温对泡沫钻井液的要求,综合目前耐高温泡沫钻井液技术的发展,由此得出：耐260℃以上抗高温、低密度泡沫钻井液处理剂及体系,耐高温泡沫钻井液测试仪器及评价方法是未来抗高温钻井液发展的方向。     

黔水地1井钻探施工技术难点及对策

总结了桂中-南盘江地区页岩气调查黔水地1井在钻进过程中出现的严重井漏、卡埋钻、起下钻或通井遇阻等技术难点及相应的处理措施。由于钻遇的地层较为复杂,因此综合采取了回填粘土、商砼封堵、顶漏钻进、岩屑打捞、空气钻进、跟管钻进、套管封隔等多种措施进行处理;此外,结合实际工程应用提出了针对该复杂地层的多种钻井液配方,均取得了一定的效果。处理技术难点的过程中所积累的钻探技术和钻井液技术的优化经验能够为日后黔西南复杂构造区页岩气勘探的实施提供一定的参考依据。     

刚果钾盐钻探用钙镁基钻井液研究及应用

在钾盐钻探过程中,采用常规水基钻井液普遍存在孔壁溶蚀扩径、岩心采取率低等问题。而采用油基钻井液虽然可以保证取心质量,但是成本高且环保性能差。因此,研究一种能高质量获取钾盐矿心且成本低的水基钻井液是极为必要的。基于前期钾盐钻探水基钻井液研究成果,针对刚果共和国光卤石型钾盐地层特点及绳索取心钻探要求,本文采用浸泡模拟实验和材料配伍性对比实验研究,攻关了抑制氯化钙、氯化镁和氯化钾溶解技术,研发了一套钙镁基钻井液配方,具体为：30%氯化镁+20%~30%氯化钙+1%锁水抑制剂+2%~3%钠膨润土+1.3%~1.6%接枝淀粉GSTP +0.4%~0.7%增黏剂GTQ+0.4%包被剂GBBJ。该钻井液具有良好的流变性、悬浮携带能力以及抑制光卤石和溢晶石溶解的能力。并且在刚果共和国奎卢省钾盐钻探工程成功应用,解决了以往使用常规水基钻井液出现的地层溶蚀和岩心采取质量差等问题,顺利完成钻探工作量3020余米,盐矿心采取率达98%以上,节约钻井液成本80%以上。钙镁基钻井液在光卤石型钾盐绳索取心钻探工程中的首次应用表明其可以完全替代油基钻井液,在钾盐钻探工程中具有广阔的推广应用前景。     

雄安新区地热D20井钻井液固控循环系统应用分析

根据环保要求和雄安新区地热D20探采井钻探工程需求,开展钻井液固控循环系统研究和应用效果分析工作。整套系统由4+1个模块化封闭罐体组成,配置五级净化设备,满足钻探实施过程中钻井液的配制、储备、循环、净化、补给、加重及井下复杂情况处理等工艺需求与闭环处理环保要求。现场应用表明,系统满足绿色勘查要求和D20探采井钻探工程需求,但在结构设计及优化配置等方面有待进一步改进,并提出优化建议。     

煤层气钻井井壁失稳机理及防塌钻井液技术

针对沁水盆地煤层气钻井中存在的井壁稳定技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验测试了泥页岩和煤岩体的组构及理化性能,分析了井壁失稳机理。依据\     

气体吸附对煤层安全钻井液密度的影响

煤岩中割理极为发育,导致煤层非均质性极强,在煤层钻井过程中井壁极易垮塌,掩埋钻具,钻井过程中配置合理的钻井液用以保持井壁稳定具有重要的意义。现阶段主要是运用经典连续介质理论模型进行钻井过程中安全钻井液密度窗口预测,导致现场实际效果较差。实际煤层不仅割理发育并且大量CH₄以吸附态赋存于煤层中,将弱化煤岩力学强度,使原本就易失稳的井壁越加不稳定。因此,针对煤层为非连续介质的特殊性,基于非连续介质力学构建的离散元模型分析钻井过程中煤层井壁稳定性,并结合连续介质强度分析法在考虑气体吸附对煤岩力学强度弱化影响的情况下,用以确定煤层最佳防塌钻井液。最后,根据山西省宁武盆地的煤岩数据及现场钻井液资料,利用上述理论进行实例计算,指出研究区煤层防塌需保证钻井液密度大于1.009 g/cm³,并且需在钻井液中添加暂堵剂以提高其封堵能力。     

斜井钻井卡钻事故处理及钻井液混油后的录井

卡钻作为一种比较严重的钻井事故,会造成钻井施工遇阻和经济损失。某斜井在钻井施工中发生泥浆粘附卡钻。根据钻井现场情况,着重对其中的卡点深度及泡油量进行计算,经计算卡点深度约667 m,泡油量为32.0 m³,卡钻发生约11 h后,解卡成功。在整个卡钻事故及钻井液混油后录井中进行了系统思考和总结,提出了相应的录井措施,气测基值变化结果表明此次混油后录井的成功。该井的钻井卡钻事故及钻井液混油后录井措施以期为类似斜井卡钻事故处理提供借鉴。