聚合物交联凝胶堵漏性能评价方法研究进展

堵漏性能是聚合物交联凝胶的一项重要性能,但目前国内外尚无统一凝胶堵漏评价的方法和仪器。本文综述了现有聚合物交联凝胶堵漏评价方法及凝胶堵漏仪器研究进展,总结了现有凝胶堵漏评价方法,详细分析了模拟孔隙漏失评价法、模拟裂缝漏失评价法和突破压力评价法的堵漏评价原理、优缺点及其应用实例,并且介绍了一些凝胶堵漏性能评价新方法及新仪器,如高温堵漏凝胶性能评价系统、完井套管承压模拟装置及中高压可视型堵漏模拟装置等。对聚合物凝胶堵漏研究具有重要的参考价值。

磷石膏地层用钙基成膜环保冲洗液研究与应用

针对磷石膏地层水平孔钻探工程存在松散磷石膏层孔壁坍塌、磷石膏遇水分散影响取心质量、冲洗液受钙侵导致其性能恶化以及钻孔轨迹控制困难等技术难题,同时满足绳索取心钻进工艺要求,室内针对性地开展了冲洗液技术研究,分析了磷石膏地层水平孔钻进对冲洗液性能的要求,并在室内处理剂优选、配方优化的基础上,研发了钙基成膜环保冲洗液体系,并成功应用于贵州某磷石膏矿尾矿库中的水平孔钻探工程。室内试验及现场应用结果表明,该体系具有良好的抗钙侵能力,滤失量低,流变性能相对稳定;能够在岩心表面形成相对坚固的保护膜,强化磷石膏孔壁,有效预防孔壁坍塌;保护岩心免受冲洗液侵蚀,提高了取心质量。此外,该体系由无毒和易降解的环保材料组成,具有良好的环保性能。

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。

地质钻探技术与应用研究

钻探技术是取得地下实物资料、验证地下信息推断与解释、最终圈定矿体、计算储量、评估品位唯一的技术手段,是实现取得宏观影响大成果的重要技术支撑。我国钻探技术和装备水平与国外先进国家相比有很大的差距,但近些年来有了长足的发展。通过国家重大科学工程项目"中国大陆科学钻探工程"5158m"科钻一井"的实施,取得了一系列钻探技术成果,形成了一整套新型的、具有国际先进水平的硬岩深井科学钻探技术体系,包括硬岩深井取心钻进技术、扩孔钻进技术、泥浆技术和井斜控制技术。在国家科技计划项目、国土资源部科技项目以及地质大调查专项项目等的支持下,通过地质钻探技术的研究和应用,在绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术、组合钻探工艺、定向对接井技术、新型节水钻探工艺、系列全液压岩心钻机、全液压动力头水文水井钻机、地质调查浅层取心取样钻探装备与技术、系列新型金刚石钻头以及新型冲洗液技术等方面取得了长足的进步,为我国地质调查和矿产资源勘查提供了现代化的钻探技术和装备。

白银市土红湾-李家沟煤炭资源详查23-2 孔冲洗液技术

甘肃省白银市土红湾-李家沟煤炭资源详查23-2孔地质条件极其复杂,既有水敏性强的泥岩,还有松散破碎的煤层等,其间还夹杂着不同程度的盐膏,孔内容易出现坍塌、掉块等问题,冲洗液易受到污染,对冲洗液性能提出了更高的要求。以往该矿区施工,常发生孔壁坍塌、冲洗液粘度显著降低等问题,严重时导致埋钻及沉砂卡钻等孔内事故,影响成孔和施工效率。针对以上问题,分析了钻遇地层孔壁失稳的原因,评价了盐膏侵对冲洗液性能的影响,并有针对性的开展了体系的适应性研究,先后优选出成膜防塌冲洗液和抗盐膏侵成膜环保冲洗液。施工中,针对水敏性分散剥落地层和松散地层选用成膜防塌无固相冲洗液,在发现盐膏侵后将其转化为抗盐膏侵成膜环保冲洗液,并通过对冲洗液配方、性能参数的合理调整与维护以及采用绳索取心钻探等工艺措施,较好地解决了上述问题。

地质钻探冲洗液数据库的研发

冲洗液技术是钻探领域关键技术之一,被誉为钻探的“血液”。随着信息技术的飞速发展,建立专业技术数据库成为提高冲洗液技术水平的新途径。全面系统总结地质钻探冲洗液技术研究成果、数据和应用案例,开发了国内首个地质钻探冲洗液数据库,为钻探技术人员提供针对复杂地层的冲洗液技术支撑。该数据库包括10个一级模块和39个二级模块,可实现冲洗液设计、辅助计算、技术资料查阅等功能,发布了冲洗液新材料、新体系、新工艺以及冲洗液的选型和设计等大量成果资料。该数据库已于2022年10月在中国地质调查局“地质云”平台面向互联网用户提供服务。

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题,提高钻探装备的自动化、智能化水平,启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作,通过钻机装备、钻探器具研制,钻探工艺技术研究并经试验示范验证,取得多项创新成果,形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配,形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系;基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制,实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化,形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术;基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究,形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术;基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制,形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术;研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术,形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。

5000米智能地质钻探技术与装备研发

深部钻探技术是解决深地探测科技问题的必要手段之一。本文主要介绍了“十三五”国家重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目方案,项目从构建大深度绳索取心钻孔口径系列、钻具级配、装备配置等入手,开展了钻进智能控制、钻机关键技术与装备、高性能绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、环保冲洗液体系与废浆处理技术、钻探技术装备集成与示范等研究,拟突破智能控制、自动化、轻量化与模块化等关键技术,形成以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探装备与技术体系,为我国深部探测计划提供技术与装备支撑。

低粘增效粉-改性沥青冲洗液体系的研究与应用

在地质找矿钻探、地震科学钻探中大量遇到破碎不稳定地层。根据不稳定地层特点及对冲洗液性能的要求,研制了低粘增效粉—改性沥青冲洗液体系。现场应用证明,该体系对于破碎地层孔壁稳定具有显著效果。

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-2孔钻井液工艺研究

汶川地震断裂带科学钻探项目二号孔(WFSD-2),地质条件极为复杂,孔壁稳定性差。施工期间由于地层中水敏性矿物吸水膨胀、地层破碎及地应力释放等原因,多次发生孔壁缩径、坍塌掉块及漏失现象。针对以上问题,施工中采用了以低粘增效粉和改性沥青为主要原料的LBM-GLA钻井液体系,通过对钻井液配方、性能参数的合理调整与维护以及固相等方面的控制与处理,较好地解决了上述问题。重点介绍了WFSD-2孔各孔段钻井液的使用及维护情况。

膨润土的有机改性及其钻井液性能

以过硫酸钾为引发剂,通过水溶液聚合法制得了丙烯酸和丙烯酰胺的聚合物A。用聚合物A作为有机改性剂,采用混炼挤压法制备得到样品。用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对其结构形貌进行研究。结果表明,其晶面间距由原来的1.269 nm增大到1.322 nm,有机基团进入层间,并且仍保持层状结构,成功制备出了有机改性膨润土。用有机改性膨润土配制钻井液,当其质量分数为4%时,浆液的粘度为5.5 mPa.s,滤失量为13 mL,润滑系数为0.13。与普通钠基膨润土钻井液相比,有机改性膨润土钻井液的滤失量和润滑系数均有较大幅度降低,并且改善了钻井液的流变性。

超深井高温钻井液技术概况及研究方向的探讨

我国未来深部大陆科学钻探深度为12000m～13000m,井底温度将达到350℃以上,钻井液将面临超高温高压环境,钻井液技术将面临严峻考验。本文重点介绍了国内外典型深井及超深井钻探和高温地热井钻探钻井液使用情况,提出了抗高温钻井液的主要技术难点是高温高压及污染条件下钻井液流变性、滤失量、润滑性控制。耐温250℃以上钻井液处理剂及体系、耐高温钻井液试验仪器和地面循环降温系统是超高温钻井液技术研究方向。

张家口地应力测量钻探工程冲洗液技术应用

针对张家口地应力测量钻探工程施工遇到的水敏性蚀变地层坍塌、掉块等问题,采用成膜防塌无固相冲洗液体系,有效解决了上述问题。该体系具有良好的防塌护壁效果,对于水敏性地层具有良好的适用性,其低粘切、低失水、低摩阻的特点保证了绳索取芯钻进的顺利实施。

强成膜性护壁冲洗液体系的研究与应用

强成膜性护壁冲洗液体系是地质调查项目"重点成矿带钻探冲洗液关键技术研究与示范"项目的研究成果之一,是以强成膜性护壁剂GCMJ-2为主要处理剂而配制的一种护壁冲洗液体系。该冲洗液体系主要针对松散破碎地层及强水敏性地层的钻探施工中遇到的难题,具有强成膜性、抑制性和胶结性。通过在宁夏银川盆地第四系环境科学钻探、新疆黄土钻探以及四川若尔盖湖泊科学钻探中应用,该体系显示出较强的护壁和护心效果:孔壁稳定、取心质量好,有效地保证了项目的顺利实施。

复杂地层深孔钻探泥浆护壁技术探讨与实践

深部找矿勘探给钻探技术提出了更高的要求。钻孔越深,施工周期越长,孔内往往越复杂,施工难度越大。在复杂地层进行深孔钻探更是如此,护壁技术显得尤为重要。结合近年来进行深孔钻探所遇到的问题,对复杂地层深孔钻进泥浆护壁技术进行了较深入的探讨,并在生产实践中对PHP泥浆和新型LBM泥浆进行了试验应用,取得了较好的效果,对深孔钻探施工具有一定的借鉴意义。

破碎地层孔壁稳定技术的探讨与实践

在破碎地层钻探施工中,提高破碎带地层破碎岩块之间的胶结力、快速封堵地层裂缝形成完整孔壁及适当的冲洗液密度是破碎地层孔壁稳定的关键。防塌型随钻堵漏剂、改性沥青的加入能有效封堵地层裂缝,提高孔壁承压能力。LBM冲洗液体系和接枝淀粉冲洗液体系具有良好的造壁性能和流变性能,在破碎地层施工中取得良好的使用效果。

环保型高效润滑剂(Glub)的研制与应用

润滑剂在地质调查岩心钻探和石油天然气钻探中用量日益增加,而目前的润滑剂仍在使用有毒性的矿物油材料(如柴油等)作基础原料,必然会被日益严格的环境保护要求所限制。阐述了一种新型的、符合环保要求的高效润滑剂(G lub)。室内性能评价和现场应用表明:G lub具有优良的润滑性能,可以均匀地分散于钻井液中,形成致密的油膜,显著降低摩擦系数和扭矩,满足钻探施工要求。

深部地质钻探钻井液体系设计因素及其分析

列举了地质钻探钻井液设计应考虑的诸因素和环节,包括地层条件、钻井液类型、钻井液材料和处理剂、钻井液性能维护、固相控制等方面,并进行了分析、说明。为地质钻探钻井液设计和现场施工提供参考。

地质钻探堵漏新技术的初步研究

对钻探堵漏技术的现状进行了分析。介绍了近期针对地质钻探堵漏开展的高强度快失水堵漏、高强度化学触变堵漏、溶胀型随钻堵漏材料以及成膜钻井液技术阶段科研成果。提出了加强漏失层特性判断与堵漏方法的关联性,广谱型堵漏技术,复合堵漏材料和堵漏技术集成化,高效随钻防漏材料和防漏冲洗液体系,膨胀管封堵技术研究等地质钻探堵漏技术的重点研究方向。

多功能抗污染剂在老挝农波矿区南部钾盐钻探中的应用

多功能抗污染剂是一种膨润土有机改性冲洗液材料,可用于配制盐水和镁基冲洗液体系。该冲洗液材料在老挝农波矿区南部的成功应用,证明其具有较强的耐盐及抗污染能力,较强的抑制泥岩水化分解作用,较好的护壁及保心作用,尤其适合在有石盐(岩盐)、钾石盐、光卤石等易溶盐存在的地层中使用。