堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价

聚合物凝胶在油气井钻井过程中具有独特的排水堵漏作用。选择聚丙烯酰胺作为成胶剂,采用三价铬和酚醛作为交联剂,利用常规方法研究了聚合物凝胶的组成和性能,实验研究了聚丙烯酰胺分子量及浓度、交联剂类型和浓度对聚合物凝胶性能的影响,得出聚丙烯酰胺交联凝胶成胶最佳配比关系为:聚丙烯酰胺浓度为0.8%、铬交联剂加量为120 mg/L、交联温度为60℃。在此基础上对影响凝胶成胶性能的主要因素进行了探索实验,结果表明:水质对聚合物凝胶影响较小;pH值对凝胶的影响显著,在pH值为8时形成的凝胶粘度、稳定性较好,随着pH值升高,交联速度变快,成胶时间缩短;当盐浓度过高时,体系成胶性能变差,尤其是钙离子浓度高时,易形成果冻型块状沉淀。实验表明,聚合物凝胶时间的延长粘度损失小,具有稳定性好,流动性好等特点。通过高温高压失水仪砂床堵漏实验进一步证明,聚合物凝胶与其它堵漏材料配合,能够起到封堵漏层的良好作用。

泥页岩比表面积测定方法实验研究

粘土或泥页岩的比表面积与其膨胀压或水化趋势有函数关系，是表征泥页岩水化特性或粘土膨胀量的指标。目前，测定粘土或泥页岩比表面积的方法较多，本文选择了两种方法进行对比实验研究。结果表明，ＣＳＴ法是一种简便、省时且较为精确的方法。

极端降水对陕西省农业生产的影响

为探究变化环境下极端降水对陕西农业生产的影响,依据陕西省2010—2020年降水数据,结合地形、植被覆盖和社会经济等特征,将HEV(危险性指数、暴露度指数、脆弱性指数)风险评价体系应用于极端降水对陕西省农业生产的影响评价当中,形成风险分布图。研究表明:咸阳市南部、西安市北部以及汉中市中部地区由于地势较低,河网众多,受极端降水的影响较大,风险指数高于0.8,属于高风险地区;陕北的榆林地区由于农业经济密度较低(小于400万元/km2),农业生产受极端降水影响较小,而汉中市北部则由于植被覆盖度高、地形坡度大,受极端降水影响较小,均属于低风险地区。分析极端降水对陕西省农业生产影响的空间分布特征以及原因,可为变化环境下陕西省农业生产防洪减灾提供理论依据。

深井高密度水基钻井液流变性、造壁性控制原理

流变性和造壁性既是钻井液体系的两个重要工艺性能，也是其内部组成成分复杂作用的宏观表现。文章根据Ｅｉｎｓｔｅｉｎ和Ｈｉｅｍｅｎｚ公式推导出悬浮体系粘度表达式，以此说明钻井液的流变性与固相百分含量、粒子分散度、自由水含量和粒子相互作用强弱等因素的关系，提出了利用钾钙离子的协同抑制作用维护水基高密度钻井液体系流变性能的方法。同时，根据Ｄａｒｃｙ渗流理论，推导出内外滤饼相互关系模型，从而提出了通过形成良好的内滤饼来控制外滤饼质量的观点。文章最后介绍了针对新疆准噶尔油田安４井开展的室内实验研究，证明所提出的观点和方法具有较好的可行性。

随钻防漏堵漏技术研究

在钻遇安全密度窗口窄、裂缝发育的地层时,实施随钻防漏堵漏技术意义重大。该技术的关键在于当诱导裂缝开启到很小的时候,随钻防漏剂就进入裂缝,由单级颗粒架桥变缝为孔,然后逐级填充,在很短的时间内、漏失量很少的情况下堵死裂缝,同时使堵塞段具有一定承压能力。用改进型DL堵漏仪,采用带宽度为1～3mm裂缝的不锈钢模具,从架桥粒子的形状、浓度、性质以及与裂缝尺寸的匹配程度等方面评价了不同混合物的堵漏能力,得出了随钻堵漏剂的组成和级配关系。在DN2-24井的现场试验证实,该随钻防漏堵漏技术能很大程度地减少漏失量和停钻堵漏次数,提高地层承压能力,实现了对漏失点多、量大、位置不确定地层的随钻封堵;随钻堵漏剂的用量少,约为1%～1.5%,粒径也较小,约为0.125～0.180mm,对钻井液性能影响小。

水基微泡沫钻井液防漏堵漏原理研究

依据低密度和气泡变形堵塞理论,分析了微泡沫钻井液的防漏堵漏原理.采用砂石充填的模拟漏层实验方法,研究了无粘土相微泡沫钻井液防漏堵漏作用效果,结果表明,微泡沫钻井液对80～120目砂石构成的孔隙通道具有最好的堵漏效果,对40～80目砂石构成的孔隙通道具有良好堵漏效果,对10～40目砂石构成的孔隙通道具有一定的堵漏效果,而且,随着压力增加,微泡沫钻井液仍具有堵漏承压能力.

钻井液隔离膜理论与成膜钻井液研究

特殊的水溶性聚合物在井壁岩石上吸附形成的膜具有防塌和储层保护作用。应用浓差极化理论对聚合物半透膜的“过滤”过程进行了分析,阐述了“隔离膜”的概念以及从半透膜到隔离膜的转变原理。隔离膜的概念可以认为是由于浓差极化产生的二次膜或者三次膜甚至多次膜的作用,使钻井液中的自由水在膜上的渗透率大为降低甚至为零,最终表现为没有滤失量的增加,因此隔离膜是在半透膜形成的基础上经过多次物质的沉积“污染”而形成的。采用滤失实验、透水实验和改性膨胀实验,利用研制出的多糖类聚合物进行了成膜实验研究。Plj成膜剂以植物天然分泌物为原料,改性加工后的天然分泌物分子量为8.4×105,分子长度为4500nm,分子直径为19nm,该剂经酸水解后是一种无色无味可食的天然大分子,其中一部分为含有plj酸的高聚物,易溶于水形成真溶液,而另一部分为以半乳糖残基为主键、阿拉伯糖残基为支键的中性多糖,易吸水溶胀成凝胶状物质。膜的承压实验、透水实验、半透性实验、动滤失实验结果证明,该聚合物具有良好的成膜效果,并且通过应用研究出的LG-1膜清除液对膜的清除效果很好。

超高密度有机盐钻井液流变性和滤失量控制技术

针对中海油缅甸区块存在异常高压的特点,开展了超高密度钻井液技术研究。分析了超高密度水基钻井液技术难点以及超高密度水基钻井液流变性和滤失量的影响机理,提出超高密度水基钻井液性能调控思路,研究了有机盐weight3对高密度钻井液性能的影响,进行了无黏土有机盐体系中的降滤失剂和封堵剂的优选实验,室内优选出密度为2.80g/cm3的有机盐水基钻井液体系并对其进行室内评价。该体系的表观黏度小于100mPa·s,高温高压滤失量小于15mL,评价表明:体系的热稳定性好,可抗160℃高温;具有良好动力稳定性,室温下放置24h后,上下钻井液的密度差为0.03g/cm3;抗污染能力强,能抗5%NaCl、1%石膏和5%劣质土,体系的综合性能可满足现场需要。

抑制钻屑形成泥球的钻井液研究

针对渤海QHD32 6油田钻井中钻屑形成泥球的突出问题 ,依据钻屑形成泥球的原因分析 ,采用粘结法、全角滚动法等实验方法 ,评价了自己研制的“FNJ 1”型防粘结剂的抑制钻屑粘结作用效果 ,并应用该剂于渤海QHD32 6油田上百口井的钻井试验中 ,取得抑制钻屑形成泥球的显著效果。

几种有机盐溶液活度及抑制性实验研究

井壁失稳一般都发生在泥页岩、盐岩、弱胶结或未胶结的砂岩及其他破碎性岩石的地层,最常见且影响严重的是泥页岩地层,导致泥页岩地层失稳的最重要的原因是泥页岩的水化。针对泥页岩在水溶液中的水化程度取决于水溶液的活度,分析了活度与泥页岩水化膨胀的相互关系,认为对防止泥页岩井壁失稳非常重要。通过吸附等温线的方法测定了Weigh2、Weigh3、YJS-1、YJS-2、KCOOH、NaCOOH、NaCl、KCl、CaCl2的活度,测定了上述产品的抑制膨胀性和抑制分散性,对比分析了盐溶液活度和抑制性的关系。结果表明,根据盐溶液的活度和抑制性,可以通过调节钻井液中不同的盐及其浓度,控制泥页岩水化,达到井壁稳定的目的。

蒙脱石粘土/水分散体系中颗粒的性质

在实验测定了蒙脱石粘土 /水分散体系中颗粒的比表面积、ζ电位及颗粒粒度分布的基础上 ,研究了粘土颗粒在分散体系中的聚集状态、颗粒结构以及颗粒的表面性质 ,为研究粘土分散体系的稳定与聚沉以及体系性质提供参考。

高温高压水基钻井液静态密度研究

高温高压条件下,水基钻井液的密度不再是一个常数。而过窄的安全泥浆密度窗口是钻高温高压油气井遇到的最大的问题之一。采用高温高压静密度测定装置和常规钻井液性能测定仪器,研究了自来水和低、中、高三种密度水基钻井液的静态密度随温度和压力的变化规律,并回归了其关系式,建立起了钻井液静态密度随温度和压力而变化的数学模型,并对影响高温高压下水基钻井液静态密度变化的因素进行了分析。得出了温度对水基钻井液的密度影响最大,压力对其影响较小的结论。根据实验数据提出了随着温度的升高,压力对钻井液的密度变化影响变大的观点。

甲酸盐与无机盐抑制性的比较评价

本文对甲酸钠和甲酸钾与常用无机盐NaCl、KCl、CaO进行了抑制性对比评价 ,认为甲酸钾是一种较强的钻井液用抑制性处理剂 ,并对其抑制性作用特点作了简要分析。

超高密度聚磺近饱和甲酸盐钻井液室内研究

缅甸区块存在异常高温高压特点。根据前期作业情况,井深在500m左右钻井液使用密度可达1.80～1.90g/cm3;当井深达到1700m时,钻井液使用密度高达2.30g/cm3,井深超过2300m钻井液密度达到2.50g/cm3甚至更高,同时地温梯度也达到5.2°/100m。为此,室内在合理控制膨润土量限、控制一定基浆浓度、优选优配处理剂的基础上,有针对性地配制了一套密度为1.80～2.80g/cm3的近饱和聚磺甲酸盐钻井液。经室内研究表明:该钻井液在1.80～2.80g/cm3范围内具有很好的流变性和抑制性、较强的抗盐、钙污染至少高达2.0%能力以及良好的润滑性和沉降稳定性,满足了缅甸区块异常高温高压地层钻探的需要。

随钻堵漏型无固相弱凝胶钻井液体系研究

用具有适当分子量的聚丙烯酰胺与交联剂乙酸铬进行交联实验,运用正交法安排了实验,通过综合平衡法和方差分析法得到了最佳交联组合。实验分析了影响此成胶体系性能的主要因素,并对其作为随钻堵漏型无固相弱凝胶钻井液的可能性进行了研究。结果表明,该成胶体系具有一定的黏弹性,流动性好;在其中加入重铬酸钾后抗温性可得到明显提高,达80℃;加入了超低渗透剂和超细碳酸钙的凝胶体系具有良好的堵漏效果;最终得到的无固相弱凝胶体系成胶范围宽、成本低、适应性强,具有随钻堵漏作用。

钻井液处理剂对气体水合物形成的影响研究

海洋深水钻井过程中如钻遇浅层含气砂岩,气体进入钻井液,在海底低温和高压作用下易形成气体水合物,并堵塞井筒、环空或防喷器,严重影响钻井工程。利用自制四氢呋喃旋转试管测试平台,实验研究了海洋钻井常用的钻井液处理剂(无机盐、有机盐、高分子聚合物)对气体水合物形成的影响。结果表明:无机盐、有机盐能很好地抑制水合物的形成,而聚合物在高浓度时才会有较好的抑制效果,低浓度时则会促进水合物形成。

一种分析泡沫钻井液稳定性的新方法

评价泡沫钻井液性能最关键的参数是其稳定性 ,通常用泡沫半衰期来衡量。目前应用最为普遍的是常规量筒法测泡沫半衰期。该方法简便易操作 ,但由于人为原因存在较大误差 ,而且不能记录到泡沫衰变的中间过程。为克服这一局限 ,采用了一种评价泡沫稳定性的新方法 ,即采用近红外扫描分散稳定性扫描仪 (MA 2 0 0 0TurbiScan)进行泡沫稳定性分析。该方法较先进和精确 ,完全由电脑控制仪器自动完成 ,分析结果为两条电脑输出的曲线 。

用CST仪评价聚合物抑制性实验方法的研究

使用CST仪测试页岩特性,评价聚合物和聚合物泥浆的抑制性。因此,本工作以CST试验涉及的数学规律为指导,采用国产仪器和滤纸,考察了滤纸品种和层数、固相粒度与粒度分布,滤液拈度等因素对CST值实验结果的影响。实验发现,四层国产滤纸可以代替进口滤纸;用自制评价土评价聚合物、聚合物泥浆的抑制性,规律性明显,数据再现性显著改善。用最小二乘法处理数据,拟合曲线的斜率m值,可以反映聚合物抑制性的强弱,从而在一定程度上排除聚合物本身的增粘和降滤失能力的影响。CST试验操作容易,但定量结果不易重复。本工作刚刚开始,还有待深入。

考虑滑移效应的高密度水基钻井液流变特性

壁面滑移效应会影响高密度水基钻井液流变测量的准确性。基于同轴圆筒旋转黏度计的测量原理,从合理假设壁面滑移现象出发,提出了钻井液流变测量中壁面滑移效应的检测与校正方法,得出了有滑移效应的高密度水基钻井液真实流变特性的确定方法。采用两个不同环形间隙尺寸的圆筒测量系统,开展了考虑滑移效应的高密度水基钻井液流变测量实验,并分析了高密度水基钻井液流变特性与滑移特性。理论与实验研究表明,高密度水基钻井液流动时易出现壁面滑移现象,应消除滑移效应对流变测量的影响;无黏土高密度水基钻井液流变特性符合宾汉模式,其真实流变参数与不考虑滑移效应的表观流变参数存在显著差异;滑移速度与壁面剪切应力呈直线关系,且发生滑移的临界剪切应力很小。

水基钻井液高温高压密度特性研究

水基钻井液的密度在高温高压条件下不再是一个常数。采用高温高压静态密度测定装置,研究了不同密度水基钻井液的静态密度随温度和压力的变化规律,回归其变化关系式,建立起了水基钻井液静态密度随温度和压力而变化的数学模型,并对影响高温高压下水基钻井液密度变化的因素进行了分析。得出了温度对水基钻井液的密度影响最大,压力对其影响较小的结论。提出了随着温度的升高,压力对水基钻井液静态密度的变化影响变大的观点。准确预测钻井液在高温高压下的真实密度,有利于准确预测和控制井底压力,从而保证油气井在窄安全钻井液密度窗口下安全钻进。