pH值对适于页岩气储层的SDBS压裂液性能的影响研究

在低渗、低孔隙率页岩气储层压裂改造过程中,压裂液体系的pH值直接影响地层中的造缝、稳缝效果。pH值对阴离子表面活性剂压裂液的粘度、表面张力和页岩膨胀抑制性影响很大。通过改变阴离子表面活性剂的浓度,测定了在不同pH值条件下压裂液体系基本性能的变化。研究表明：SDBS压裂液体系的粘度随着pH值的增加先增大后减小,在pH值=9时达到最大;体系在pH值=5时降低体系表面张力的能力最好;页岩的膨胀量随着pH值的增大逐渐增大,在pH=7时膨胀量最大,且随着pH值的进一步增大,页岩膨胀量先减小后增大,在pH值=9时膨胀量最小;当体系的pH值一定时,SDBS在临界胶束浓度状态能够最大程度抑制页岩的膨胀。从化学微观角度上分析了pH值对SDBS压裂液性能的影响,有利于SDBS压裂液体系配方优化。     

全风化花岗岩地层中高固相离析浆液灌浆机理研究

全风化花岗岩地层稳定性差、遇水易发生崩解,工程上使用常规材料防渗加固注浆时效果较差。针对这一情况,依托湖南省郴州市莽山水库防渗加固灌浆项目,通过自主设计的全风化花岗岩地层注浆室内模拟试验装置,进行模拟注浆试验,实现了浆液在整个注浆过程中的扩散情况模拟,对不同注浆压力、不同位置点所取试样开展单轴抗压、抗剪强度及渗透率测试试验,对不同注浆压力下完整结石体取样观察,研究以全风化花岗岩颗粒为配方主体材料的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层的防渗加固效果及浆液扩散模式。结果表明:该浆液在全风化花岗岩地层扩散过程中经历了渗透扩散、挤密压缩、劈裂扩展三个阶段,是一种复合注浆形式;以全风化花岗岩颗粒为主体的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层注浆中效果显著,随着注浆压力提升,单轴抗压强度显著提升为原土体的3.25～13.67倍,抗剪强度在不同法向压力情况下提升为原土体的1.63～2.69倍,渗透系数从10?4 cm/s下降至10?5 cm/s甚至10?6 cm/s。     

水平定向钻进扩孔钻头水口应用分析

在实际水平定向钻进非开挖施工中,由于扩孔钻头水口大小与泵量不能很好匹配,极大地影响了正常钻进作业.结合水平定向钻进非开挖工艺和设备情况,采用工程流体力学理论,推导计算出了扩孔钻头水口大小与泵量的匹配关系模型,并通过实际工程的验证结果表明,模型计算误差在2%左右,对实际工程施工具有一定的指导价值.     

水力压裂脉冲频率对煤岩预制孔密封效果影响

脉冲水力压裂技术是改造低渗储层的一种重要手段,通过水楔效应和脉冲疲劳损伤双重作用沟通裂隙网络,提高低渗储层导流能力。在脉冲水力压裂室内试验中,试样中预制孔的密封问题是决定水力压裂试验成败的关键,而起裂压力又是评价脉冲封孔段密封效果的重要指标。通过煤岩脉冲水力压裂室内试验,建立了封孔段薄弱结合面与煤岩基体力学性质的关联,研究不同频率对煤岩起裂压力的影响,最终拟合相关数据得到：基于煤岩脉冲作用下起裂压力的预制孔封孔压力经验公式。研究结果为脉冲水力压裂室内试验的试样预制孔密封提供依据。     

基于图像处理技术的聚合物水基钻井液微观结构分形研究

为了探索聚合物水基钻井液微观结构中的传质传热机理,需要对聚合物水基钻井液的微观结构进行研究。通过液氮快速冷冻干燥技术和扫描电镜技术获得了聚合物水基钻井液微观结构的 ＳＥＭ 图像,发现钻井液微观孔隙结构具有一定的分形特征,利用Ｉｍａｇｅ－ＰｒｏＰｌｕｓ（ＩＰＰ）图像处理软件对ＳＥＭ 图像进行了二值化处理,提取了钻井液微观结构孔隙参数信息,探讨了阈值选择方法。基于多孔介质分形理论,分析了聚合物水基钻井液微观孔隙结构的分形特征。结果表明:ＩＰＰ软件可作为处理聚合物钻井液微观结构图像定量分析的手段,在保证完整反映微观结构的前提下,尽可能选择合适的阈值,一般在５０～１２０之间;聚合物水基钻井液微观结构孔隙形态分布具有分形特征,可利用等效周长与等效面积的双对数关系确定钻井液微观结构的分形维数,分维数在１～２之间;钻井液微观结构孔隙形态分布分形维数与孔隙发育复杂程度有关,孔隙 发 育 越 复 杂,孔隙轮廓越不规则,分 形 维数越大,反之越小。这为钻井液中传质传热的分形研究奠定了理论与试验基础。      

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。     

水平定向钻进管道敷设地层响应实验分析

在应用水平定向钻进非开挖技术进行近地表管道敷设时,由于上覆地层厚度(C)、钻孔直径(D)和钻井液压力(p)三者无法准确设计,往往会导致地表的变形,进而形成裂缝通道致使地表发生钻井液的溢流.分析了非黏聚力地层的溢流通道形式,同时推导了极限钻井液压力的计算公式.结合室内外实验及应用情况,得出了实测钻井液压力和计算钻井液压力同C/D值的变化规律,即C/D越大,极限钻井液的压力值也就越高.在同一地层中,一般钻井液压力的峰值出现在水平孔段的中间位置.根据C/D值,在保证钻井液不发生溢流的情况下,得出了不同水平孔径范围所对应的上覆地层最小厚度.     

美国声波钻进规程ASTM D6914/D6914M—16浅析

声波钻进技术具有速度快、岩心保真好、适用地层广等优点,广泛应用于工程勘察、环境调查、浅源地热、基础工程、矿山治理等领域。为了提高声波钻进施工质量和过程控制,美国材料与实验协会于2004年制定了第一部声波钻进规程D6914—04,后经多次修订完善,形成最新声波钻进规程D6914/D6914M—16。本文根据该版规程内容,从技术原理、钻进设备、成孔工艺等方面展开了阐述。当振动器与钻柱谐振频率重叠时,声波钻头受到的能量达到峰值。钻机和取心钻具是声波钻进的核心设备。成孔工艺主要以双管高频振动、低速回转为主,实现多种目的层的原位取心作业。标准相关内容对声波钻进技术在我国的持续推广具有参考意义。     

三轴加载下页岩水力裂缝特征参数动态响应试验

为了研究页岩三轴加载条件下低渗储层中水力裂缝的特征,以湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对 象,采用自行研制的三轴加载水力压裂试验装置进行了水力压裂裂缝扩展试验,在不同环压和流量下,对裂缝扩 展过程中的缝内水压、声发射特征参数进行了监测,并分析裂缝的形态.研究结果显示:(１)由试样水压曲线可 知,随着环压增大,水压曲线峰值、试样起裂压力值增大;从时间上则表现为水压波动时间变短、实际裂缝贯通时 间增长;随环压(压差)的增大,裂缝形态从纵向延伸转为横向扩展,最终演化为复合型裂缝;声发射幅值则随环压 增大而增大,而振铃计数则先变小后增大.(２)随流量的增大,水压变化率在压力急剧上升阶段逐渐增大;而当裂 缝起裂后,不同流量下的水压曲线变化趋势基本一致;裂缝形态显示,大流量对沿注液方向的裂缝延伸具有增强 效果,而小流量则对裂缝的转折发育和次生裂缝的发育具有促进作用;声发射幅值与振铃计数都随注液流量的增 大而明显增大.      

“好奇”号火星探测器火星表面取样钻探近况

通过对火星进行探测,可获取大量对研究地球乃至太阳系的起源及演化、生命起源及演化等关键科学问题具有重要价值及意义的科学数据.为获取这些科学数据,世界各国先后制定了各自的火星探测计划,其中,美国宇航局发射的“好奇”号火星探测器的探索成果最为丰硕.自着陆以来,“好奇”号火星探测器利用自身携带的科学设备在火星表面实施了定点钻探采样,并对样品进行了简要分 析.根 据 美 国 宇 航 局 (NASA)的 公 开 资 料,结 合 “好 奇”号 火 星 探 测 器 自 身 搭 载 的 火 星 手 持 透 镜 成 像 仪(MAHLI)的应用,介绍了“好奇”号火星探测器在火星表面取样钻探的近况,并且针对火星取样钻探存在的难点提出了相应的对策,加深了人类对火星的认识,同时也为我国的火星探测计划提供重要的参考价值.