环保型改性纳米碳酸钙降滤失剂的合成与性能评价

纳米碳酸钙在钻井液中具有降滤失及封堵作用、且环保,但分散性差、易团聚,导致效果不理想。使用硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性,再通过自由基共聚法将抗温、抗盐单体接枝到改性纳米碳酸钙表面,得到改性纳米碳酸钙降滤失剂SDNPJ-2,采用红外光谱(FTIR)、热重分析进行表征,同时对比评价其综合性能,通过对膨润土基浆粒径、zeta电位分析,滤饼扫描电镜(SEM)分析,考察SDNPJ-2在黏土颗粒上的吸附特征,研究改性纳米碳酸钙降滤失剂在水基钻井液中的降滤失机制。结果表明:SDNPJ-2可抗230℃高温;1%SDNPJ-2可分别使4%膨润土基浆、25%盐水基浆、10%CaCl_(2)基浆150℃/(16 h)老化后的API滤失量降低70%、89%和85%,可抗氯化钠250000 mg/L、抗氯化钙100000 mg/L,降滤失效果优于国外同类目前最优产品Driscal D;生化需氧量(BOD_(5))为558 mg/L、BOD_(5)/COD(化学需氧量)达22.6%,可生物降解;SDNPJ-2通过酰胺基团吸附于黏土表面、改善其分散性,优化体系粒径级配、通过物理堆积有效封堵滤饼和地层孔隙,两方面协同达到优良的降滤失效果。

基于热点工程难题的创新性固井实验教学探索

针对传统实验教学在创新人才培养方面的不足,以固井实验教学为例,提出了创新性固井实验教学思路,设计了创新性固井实验内容,开展了创新性固井实验教学探索。基于固井方向的热点工程难题,提炼和筛选出水泥浆漏失实验、水泥环密封性实验和水泥石力学性能实验等创新性实验内容,采用调研分析-方案设计-方案探讨确定-方案实践-规律探索等层层推进的教学方法开展实验教学,激发了学生的兴趣,锻炼了学生的文献调研分析能力、方案设计能力、动手实践能力、创新能力和团队沟通合作能力,提高了学生的综合素质。创新性实验教学受到了学生的欢迎,取得了较好的教学效果。

立德树人视域下思政元素融入油田化学课程教学设计

在现代高等教育中,立德树人已成为教育改革的重要理念,尤其是在专业教学中融入思政元素,已成为提高学生综合素质的重要途径。以石油化学课程为重点,从德育和人本教育的角度,探索如何巧妙地整合思政教育元素,培养具有良好职业道德和社会责任感的化学专业人才。通过深入分析油田化学的知识体系和实践特点,实施一系列具体的教学策略,将实验学习与实践活动有机结合,灌输政治教育的价值观,实现知识传授和思想教育两大目标。 。

废弃油基钻井液的环境影响特性及其亚微米固相性质研究

采用化学絮凝方法有效清除废液中亚微米固相钻井液,利用气相色谱-质谱联用仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等分析了固控设备处理后的废弃油基钻井液的组分、污染特性、毒性以及废液中亚微米固相的性质。结果表明,废弃油基钻井液的固相、油类含量明显超标,主要有机物为长链烷烃,占总质量的91%,无机物主要有石英石、赤铁矿、硬石膏及斜长石;废液中的镉元素、COD和BOD_(5)的含量超标,不易被生物降解,属于危险废弃物,可根据废液特征选择合适的无害化处理方式;废弃油基钻井液中固相的粒径分布在0.1~100μm,平均为4.5μm。

低密度有机-无机互穿网络堵漏体系研究

采用常规可固化堵漏剂解决低压地层裂缝性漏失时会产生密度过大或承压不足的技术难题,因此研究低密度高抗压的堵漏体系具有重要意义。通过合成聚丙烯酰胺(polyacrylamide,HPAM)交联形成有机网络,并优选水泥材料形成无机网络,构建低密度有机-无机互穿网络堵漏体系;采用模拟水驱实验、X射线衍射、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、高温高压(high temprature and high pressure,HTHP)堵漏模拟实验、抗压实验等分析了堵漏体系的性能和堵漏机理。结果表明,聚丙烯酰胺交联反应形成的有机网络与水泥水化形成的无机网络通过静电力和范德华力等作用可形成互穿网络体系,体系抗压达6.3 MPa,密度为1.28 g/cm^(3),固化时间实现2~5 h可控,固化前后的酸溶率分别为87.8%和63.4%,堵漏及解堵性良好。

渤中19-6潜山裂缝储层高承压可解堵防漏堵漏体系优化与应用

渤中19-6等区块潜山储层裂缝发育,导致钻井过程中漏失频发。潜山层段顶部存在风化壳,裂缝极其发育,且多为微小—小裂缝,严重影响了钻井时效。通过分析渤中19-6等区块钻井液漏失密度、裂缝宽度和漏失工况,揭示了潜山裂缝漏失特征和机理;通过形貌分析及酸溶率、抗温性和承压能力测试,优选出GYD合金作为架桥材料、水镁石纤维作为铺网捕获的纤维材料、MDF粉末和PF-EZCARB粉末作为填充粉末,构建了潜山裂缝性高承压可解堵堵漏体系。室内测试评价结果表明,所优选的堵漏材料复配协同,对开度1.0 mm×0.5 mm楔形长裂缝封堵承压达10 MPa,强化了防漏堵漏体系的网络结构,提高了承压堵漏性能,酸溶解堵率为72.5%,实现了“堵而不死,易于解堵”,最大限度地满足了潜山储层的堵漏要求。本文构建的潜山裂缝性高承压可解堵堵漏体系已在渤中19-6区块深层探井中取得成功应用,可为渤海潜山储层安全高效钻井提供技术支持。

某油田拉油井VOCs治理研究

目前VOCs治理研究主要集中在石油炼化企业、石油化工企业、加油站和油品储备库等,石油开采行业基本处于空白,随着国家相应环保法规和标准的不断出台,石油开采行业VOCs治理势在必行。由于拉油井的敞开式工艺流程、喷溅式装卸等特点,拉油井VOCs治理在石油开采行业处于突出位置。基于此,本文分析了拉油井产生的原因,VOCs产生的主要环节,进而开展了密闭回收为主的工艺技术研究。通过一系列的关键技术的研究,消除了VOCs对环境造成的危害,达到了节能减排的目的,产生了较好的社会效益和经济效益,也为其他油田VOCs治理提供一定的借鉴意义。

致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验研究

为了探讨加砂压裂技术在白云岩储层改造中的适应性,开展了致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验,分析不同因素对加砂压裂裂缝导流能力的影响。实验结果表明,影响白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力因素依次为支撑剂粒径、铺砂浓度、加砂模式、铺砂方式、支撑剂强度。对比单一支撑剂类型,混合支撑剂铺设时可以获得较好的导流能力,且粒径越大支撑剂占比越高,导流能力表现则越好。脉冲加砂模式下的裂缝导流能力变化波动较大,但是同样可以满足白云岩储层改造的裂缝导流能力。结合压裂施工效果和经济成本,优选支撑剂强度为69 MPa,平均铺砂浓度为1.8 kg/m^(2)的加砂参数即可满足白云岩储层现场加砂压裂的需要。白云岩储层由于杨氏模量高、闭合应力大,所以缝宽较小,而通过实施脉冲加砂模式则可以一定程度降低加砂压裂过程中的砂堵风险。

固井虚拟仿真平台的设计与实现

针对难以深入工程现场开展固井实践教学的难题,设计和实现了一套固井虚拟仿真平台。该平台包括固井理论、固井设备与工具、固井工艺仿真训练、固井工程设计与模拟4个主功能模块、12个子功能模块。模块内容紧密结合工程实践且共享、更新方便。依托该平台设计了固井虚拟仿真教学过程,该过程突出学生的主体地位,以学生的自主学习、自主训练和自主设计为主,教师在过程中起引导作用,培养学生的学习能力、操作实践能力和自主设计及创新能力。该平台的应用将提高固井实践教学效果和教学质量,助推石油工程高素质专业人才培养。

水锁与水敏的区分认识及综合实验设计

设计用于区分认识储层水敏伤害与水锁伤害的综合性实验,通过岩心矿物分析、微观形貌观察、润湿性测定与孔喉分布特征对储层潜在水敏与水锁程度进行评判;开展水锁伤害与水敏伤害岩心流动实验,评价储层伤害程度。综合分析潜在损害因素与实际实验结果,区分水敏与水锁伤害的实际影响权重。结果表明,岩心矿物组分、微观结构形貌、润湿性与孔喉分布特征分析是准确区分认识水敏与水锁的前提;敏感性实验评价得到的水敏伤害比实际高,储层伤害主控因素是水敏的评判结果往往是片面的,真实主控因素更可能为水锁。该综合实验可为石油工程专业相关课程的实验设置提供借鉴。

纳米材料研究现状及其在钻井液领域应用展望

纳米材料泛指尺寸在100 nm以内的微小颗粒,因其异于常规材料的光、电、热等性能而得到众多行业的广泛关注。叙述了当前无机、有机及复合纳米材料的先进制备方法及在不同领域的应用案例,总结了当前纳米材料对钻井液流变性能、滤失性能、导热性能及固壁性能的影响规律,并结合相关处理剂作用机理和不同纳米材料自身特性,展望了纳米材料在改善钻井液上述性能方面的应用前景。随着制备成本的降低及相关应用技术难题的逐步解决,纳米材料有望成为满足未来钻井液各种性能的首选材料。

页岩地层纳微米封堵剂封堵性评价方法

纳微米封堵剂种类虽然较多,目前的评价方法从纳微米尺度评价封堵剂性能的准确性和有效性不足,且没有统一的标准。针对纳微米封堵剂的评价方法问题,选用了纳米孔膜和致密砂床作为介质模拟页岩地层微裂隙,以滤失量和砂床湿润深度作为指标来评价纳微米封堵剂的封堵性能。纳米孔膜法使用100~450 nm孔径的滤膜,平行实验数据拟合线波动很小,适用于评价35~450 nm的纳微米封堵剂;致密砂床法使用200目石英砂填充,多组实验数据方差值为0.2131、平行性好,适用于评价24.6~500μm的纳微米封堵剂。采用该方法对3种粒径差别较大的封堵剂超细碳酸钙、乳化改性橡胶MORLF、ULIA纳米承压封堵剂进行了评价,优选出具有形变性的乳化改性橡胶MORLF为最优纳米封堵剂。建立方法和优选出的纳米封堵剂在长宁区块现场应用7口井,与同区块采用常规油基钻井液的其他已完钻井相比,复杂地层的井径扩大率平均降低12.74%、建井周期平均缩短12 d,进一步证实评价方法具有平行性和准确性。

油田采出水中的硫酸根离子检测方法综述

硫酸根离子是油田采出水中含量较高的离子,由于管道设施和仪器设备的结垢与腐蚀程度均受其含量变化影响,使其成为现阶段管线设备腐蚀研究的热点。油田采出水中硫酸根离子在线监测技术,可以实现离子含量的实时采集和传输,并对管线寿命进行预测及发出危险预警。通过分析石油化工领域中硫酸根离子实验室测定的3种经典方法:滴定法、分光光度法、离子选择电极法,讨论这3种方法应用于在线监测的优缺点。认为离子选择电极法具有操作简单、灵敏度高、测量范围宽的优点,该方法最适用于油田采出水中硫酸根离子的在线监测。最后,对油田采出水中硫酸根离子在线监测的方法选择、实验改进及现场应用前景提出展望。

抗温抗盐聚合物降滤失剂的研制及其作用机制

针对当前国内外超高温水基钻井液滤失性及高温稳定性调控难点,新研制出抗240℃高温、抗盐聚合物降滤失剂HTP–1。热重分析表明,HTP–1分子链热解温度达320℃以上,热稳定性强;在各种钻井液基浆中的降滤失作用评价结果表明,HTP–1在钻井液中具有优异的抗高温(240℃)抗盐(饱和)、抗钙(0.5%)降滤失作用,优于国内外同类产品。通过吸附实验、粒度分布测量、胶体稳定性测试和泥饼压缩性测试等手段,探讨了HTP–1的降滤失作用机理:(1)在粘土颗粒上的吸附量大且吸附牢固,受矿化度、pH值和温度的影响小;(2)老化(240℃/16 h)前后均能明显改善泥饼可压缩性,降低其渗透率;(3)增强钻井液体系的胶体稳定性,改善其中的颗粒粒径级配。

超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制及应用

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,研制出超高温抗盐聚合物降滤失剂HTP-1,对其作用机制进行分析,并在胜科1超深井和泌深1超深井进行应用试验。HTP-1的作用机制主要有两方面,一是在黏土颗粒上的吸附量大并且吸附牢固,在化学环境和温度改变情况下吸附量变化小,二是改善钻井液体系中的颗粒粒径级配、降低滤饼的渗透率和改善其可压缩性;HTP-1抗温达240℃,抗盐超过20%,在各种基浆中的降滤失效果优于国内外同类处理剂,可以满足超深井超高温钻井需要。

有机缓释微乳酸解卡剂的制备及其性能影响因素

针对当前钻井用解卡剂存在反应速度过快,容易发生漏失,从而导致解卡失败的问题,优选表面活性剂和酸液类型及其配比,制备出有机缓释微乳酸解卡剂最优配方:AQAS∶NP=2∶1,正丁醇∶正辛醇=1∶1,水相∶油相=23∶77,助表面活性剂∶表面活性剂=1∶3,乙酸∶氢氟酸=3∶1,体系为W/O型微乳酸,该配方酸液的包埋率为23%。在地层影响因素中,温度对其性能的影响显著,在高温高压下,酸液释放速度迅速增加;在钻井液处理剂因素中,加重剂、黏土和超细碳酸钙对微乳酸影响最大,微乳酸完全破乳,形成悬浊液。通过现场5口井试验发现,该解卡剂可解除黏附卡钻、沉砂卡钻和掉块卡钻多种类型卡钻事故,一次解卡成功率为100%。

吐哈西部油田井壁失稳机理实验研究

在勘探开发过程当中,吐哈油田西部的葡北、神泉和雁木西区块存在着严重的井壁不稳定等原因导致的划眼、卡钻、电测遇阻遇卡、固井留塞等问题。利用X射线衍射、电镜扫描、电动电位分析和泥页岩压力传递实验研究新技术,以及比亲水量测试等实验手段,对吐哈西部油田岩样的结构及理化性能进行了系统分析,论述了该地区复杂地层井壁失稳机理。依据“多元协同”防塌理论,通过单剂优选和配方优化实验,研制出了适合吐哈西部油田地层特性的钾-钙-醇强化防塌钻井液体系。现场试验结果表明,该钻井液体系能满足现场使用的要求。

有机缓释微乳酸解堵机制

有机缓释微乳酸解堵作用机理尚不明晰。通过界面张力法、润滑系数法、钻屑溶蚀率法、SEM扫描法深入研究了有机缓释微乳酸的作用机理。研究发现,有机缓释微乳酸可将其与地层流体之间的界面张力降低至20.0 mN/m以下,提高其在地层中的渗透作用;可把钻井液润滑系数降低40%以上,进一步提其与地层岩石的接触几率;岩石溶蚀率仅为裸酸的43.8%,缓速而稳定,可进入储层深部解堵;可将岩石表面水化膜厚度减小50%以上;可使钻具表面的接触角从50.2°降低至8.3°,有效提高井壁和钻具的清洁度。综合分析其解堵作用机理为:内部酸液在油相的包裹下具有缓释作用,在地层高温高压条件下,通过有效降低其与地层流体之间的界面张力、在岩石表面的吸附有效减小水化膜和接触角,进一步提高了其在地层中的渗透作用,从而实现储层深部解堵。

重晶石粒度级配对加重钻井液流变性的影响

利用粒度分级的重晶石粉,对重晶石粉粒度级配对加重钻井液性能的影响进行了研究。首先通过分析粉末颗粒堆积理论获得了理论重晶石粉粒度级配方案,进而通过实验考察了不同的重晶石粉粒度配比对加重钻井液流变性的影响。结果表明,钻井液密度越高,重晶石粉粒度级配对钻井液流变性的影响越明显;理论级配公式所计算配比与实验所得配比比较接近;通过优化重晶石粉粒度级配可以改善加重钻井液的流变性,通过实验和分析得到重晶石粉最优粒度配比为:(0.154～0.038mm)∶(小于0.038mm)为34∶66。

钻井液用超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制与评价

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,基于分子结构优化设计、聚合单体优选,通过优化合成条件研制了抗高温(240℃)抗盐聚合物降滤失剂HTP-1。HTP-1的最优合成条件为:pH=7.0、单体配比DEAM∶AMPS∶NVP∶DMDACC=6∶3∶3∶1、引发剂0.1%、反应温度60℃、反应时间4 h。热重分析表明,HTP-1的热稳定性很强,发生热分解的初始温度达320℃以上。HTP-1的抗盐能力大于267 g/L,抗钙能力大于5 g/L,与国外抗温聚合物Driscal相当,优于国内钻井液用金属离子增黏降滤失剂PMHA-Ⅱ。HTP-1在淡水基浆、淡水加重基浆、饱和盐水基浆和复合盐水基浆中均具有优异的抗高温(240℃)降滤失作用,优于国外Driscal(抗240℃)和国内PMHA-Ⅱ(抗220℃)。分析了HTP-1的抗温、抗盐抗钙和降滤失作用机理。