深部地热抗高温甲酸盐钻井液体系研究北大核心CSCD

为满足深部高温地热钻探需求,针对钻井液在高温作用下流变性能难以控制及重晶石等惰性材料堵塞地热储层等关键技术难题,开展抗温240℃水基钻井液技术研究。通过优选造浆材料、高温增黏剂及高温降滤失剂等抗高温材料,研发了一套具有良好的高温流变稳定性和储层保护特点的抗高温甲酸盐钻井液体系,对该钻井液体系的流变性能、滤失性能、悬浮稳定性、高温封堵性能及抗岩屑污染性能进行了评价。同时研发了一套抗高温甲酸盐钻井液与抗高温可循环泡沫钻井液之间相互转化的工艺方法,可实现在不同孔隙压力地层钻探施工中不同密度钻井液的相互转化。     

岩石宏观流变性质的数值模拟

本文用有限元方法研究多矿物岩石的流变性质,即在一定温度压力范围内单矿物流变性质已知的情况下,采用随机网格划分和材料性质指定的方法,建立三维多矿物岩石的有限元模型,在计算机上计算该岩石模型在不同温度压力下的变形,根据这种数值模拟实验的结果,确定岩石整体的流变性质,而不必再进行真实多矿物岩石的高温高压实验.用有限元方法进行多矿物岩石流变性质的研究可以更为高效和节省,但其前提是多矿物间没有发生化学反应,变形机制仍与单矿物实验时的主导机制一样.本研究中进行了由锗橄榄石和锗尖晶石组成的双矿物岩石的流变实验,鉴于单个的随机生成的模型不一定居有代表性,因此对每一种矿物比例均随机生成了多个岩石模型,进行大量Monte Carlo实验和统计分析.计算结果表明,由两种矿物组成的双矿物岩石整体流变性质介于两者之间且按一定规律分布,与矿物比例有关;但即使同等矿物比例混合后的岩石会由于内部矿物分布结构的不同仍会出现一定差异,特别在试件尺度小时这种效应更为明显,因此多矿物岩石实验试件应该有足够大的尺度.     

线性石蜡基钻井液高温高压性能的研究

为了评价近期研制出的新型线性石蜡基钻井液的高温高压性能,对优选出的线性石蜡基钻井液开展了一系列的实验研究。评价试验包括：高温老化试验、高温流变性试验以及温度压力共同作用下钻井液的流变参数的测定。在试验研究的基础上,建立了预测高温高压条件流变参数的回归模型。该回归模型可用来预测限定条件下某一井深处的流变参数。研究结果表明,优选出的线性石蜡基钻井液可用作深井钻井的钻井液。     

膨胀岩边坡工程中膨胀与流变的耦合效应

根据南昆线膨胀岩的膨胀粘滞性质，提出了将膨胀问题转化为膨胀－流变问题的力学模型，继而建立膨胀和流变的耦合模型，通过有限元计算，得到由膨胀和流变共同作用生成的附加应力及其分布规律，并对挡墙设计提出合理建议。     

印度-欧亚碰撞带的动力学

根据大地测量学、地质学、地形学和地震数据,对亚洲地区(平均深度约100 km)垂向平均偏应力场进行了简单的新的动力学计算。通过解岩石层内与重力势能差有关的偏应力平衡方程和应力边界条件产生的一阶偏应力,我们可以初步得到对垂向平均偏应力的最小绝对强度和方向的估计。这种垂向平均偏应力场的初始估计与关于岩石层流变性的假设无关。其绝对值从5 MPa 变到40 MPa。假设岩石层有明显的粘滞性,与该区域其他较硬地方约1～2.5×10~(23) Pa s 的粘滞系数相比,由偏应力强度、GPS 和第四纪断层滑动速率得到的应变率,导出了西藏垂向平均粘滞系数为0.5～5×10~(22) Pa s。利用速度边界条件解力平衡方程的正向模拟,我们能改进对垂向平均有效粘滞系数分布和偏应力场的估计。总的垂向平均偏应力和有效粘滞系数场与西藏较软弱的下地壳是一致的,它们也与西藏和华南岩石层相对欧亚的东向运动一致,它们确证了重力势能差对青藏高原周围应变率的空间变化方式和强度有极深刻的影响。我们的垂向平均偏应力的结果表明,较强的岩石层部分位于孕震的上地壳内,其偏应力强度高达100～300 MPa(与实验室和理论摩擦试验一致,显示出地震的应力降是总偏应力的小部分)。     

黄原胶作为油田驱替剂的性能研究

以KJDX公司生产的黄原胶MKD发酵液为研究对象，结合HJM油田的储层特征，研究了黄原胶溶液作为油田提高石油采收率驱替剂的性能。实验研究表明：由于黄原胶溶液具有良好的增粘性、流变性、水溶性、化学稳定性，并具有较强的机械抗降解能力，因此可作为油田开采的驱替剂。物理模拟实验进一步说明它具有提高石油采收率的作用，是一种性能优良的油田开采驱替剂。     

泥浆高温高压流变特性测试方法及装置的应用

介绍了泥浆高温高压流变性的测试原理、方法和Fann50℃高温高压泥浆流变仪的技术改造和应用。     

乙二醇复合聚合物抗低温钻井液体系的试验研究

高原冻土和天然气水合物勘探钻进的关键问题之一是钻井液的耐低温性.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.利用正交试验法,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他聚合物的加量.所确定的乙二醇复合聚合物钻井液体系具有较强的抗低温能力,良好的流变性和防塌能力,可以满足高原冻土勘探对钻井液的要求.     

流变物质对软土流变参数影响的蠕变试验

流变性是软土的一种长期变形特性,对软土地基的沉降产生重要影响。现有研究表明,软土中高黏性的流变物质是产生其流变特性的主要物质因素,当流变物质分布具有一定均匀性时其流变特性与流变物质的分布形态无关,仅与流变物质本身性质和含量比例相关。通过蠕变试验研究了流变物质对软土流变参数的影响,视强亲水性的膨润土微小颗粒为具有高黏性的流变物质,均匀地把其掺入到人工土试样中进行一维压缩蠕变试验,引入基于邓肯非线性弹性的流变元件模型对蠕变试验曲线进行拟合分析,根据流变物质含量确定流变模型参数的变化规律,建立了模型等效黏滞系数、等效弹性模量和邓肯非线性弹性模量与膨润土（流变物质）含量的关系。模型拟合分析发现,基于邓肯非线性弹性的软土流变元件模型与试验结果具有良好一致性,模型参数与流变物质含量之间关系为双曲线方程。     

超高压高低温钻井液流变仪的研究现状及应用前景

分析了新钻探形势下对钻井液流变性测试仪器的技术要求,介绍了当前主流进口高温高压流变仪的研发及应用现状,介绍了由我国自主研发的超高压高低温钻井液流变仪Explore 97的研究进展、主要功能、技术优势和应用领域,并与Fann iX77型流变仪进行了技术对比。