页岩油储层环保型高性能水基钻井液体系研究及应用

为了满足页岩油储层钻井对钻井液环保性能的要求,以环保型页岩抑制剂HBY-S和环保型复合润滑剂HBR-L为主要处理剂,并结合其他环保型处理剂,研制出了一种适合页岩油储层钻井的环保型高性能水基钻井液体系。室内对钻井液体系的耐温性能、抗污染性能和环保性能进行了评价,结果表明:体系具有良好的耐温性能,经过160℃老化后钻井液体系的高温高压滤失量为9.6mL,岩屑滚动回收率可以达到90.6%,润滑系数为0.089;体系具有较强的抗污染能力,钻井液中加入10%NaCl、1.0%CaCl_(2)或者15%岩屑粉时流变性能和滤失性能均比较稳定;体系的环保性能优良,钻井液的EC_(50)值为85000(无毒),BOD_(5)/COD值为26.5%(易降解),重金属含量均低于行业标准值。环保型高性能水基钻井液在某页岩油区块水平井钻井过程中进行了成功应用,其中DG-1井钻井期间未出现井下复杂事故,现场钻井液性能稳定,环保性能达标,实现了安全高效钻井的目标,在页岩油水平井钻井中具有良好的推广应用前景。

新型生态友好型微乳液基钻井液

通过使用水相(水与甘油溶液质量比为1∶1)、油相(松树植物油)和不同的非离子表面活性剂(吐温80、壬基酚聚氧乙烯醚100和150),从微乳液体系中配制出对环境友好的钻井液。在加入增黏剂(黄原胶)、加重剂(巴利丁)、密封剂(方解石)和分散剂(水)的条件下,使用了2种黏土(PA和20A)来配制钻井液流体。分析了配制的钻井液的质量损失、滤失量和流变性等特性。结果表明,流体的剪切应力-剪切速率数据符合Herschel-Bulkley流变模型,R^(2)=0.99。使用PA配制的流体获得了最低的稠度指数,在0.37~0.61,因此,获得了启动流体所需的力也最低。热重分析表明,所制得的微乳化钻井液可在100℃下工作,使其在高温的油井中应用成为可能。滤失量为2.4~4.0 mL,滤饼最大厚度为0.8 mm,渗透率较低(0.0173 mD)。分析结果表明,当加入微乳液体系后,润滑性也有所改善。总体而言,环保型微乳液钻井液具有良好的防膨效果、良好的流变性和较低的API滤失量,可用于油井钻井作业。

环保型植物复合油基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)磁流体的稳定性和低温流变性

植物油作为纳米磁流体基载液存在不良冷流动行为问题,聚甲基丙烯酸酯的添加有望降低植物油倾点和提高植物油基磁流体低温流动性。以聚α-烯烃(PAO-8)和玉米油作为复合基载液,以聚甲基丙烯酸酯为降凝剂,制备新型环保型磁流体,研究其沉降稳定性。从磁场、温度、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数、PAO-8、降凝剂添加量等角度,利用旋转粘度计研究了不同温度下纳米磁流体的低温流动性能。结果表明不采用表面活性剂、100 mL玉米油和25%的PAO-8的混合物作为复合基载液、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数为0.767%,制得的纳米磁流体沉降稳定性最佳。添加0.5%聚甲基丙烯酸酯的磁流体具有更好的低温流动性能,倾点达到-36℃。无磁场条件下,当温度低于-25℃时,磁流体黏度骤增,呈指数上升趋势,磁流体低温流动性变差;磁场条件下,纳米磁流体的黏度与磁场强度呈正相关,且磁场强度大于20 mT时黏度曲线变化明显。制备的纳米磁流体具有环保、低温流动性能好的特点,可应用于低温工况,研究有助于环保型磁流体低温应用的进一步发展。

渤海湾钻井液处理剂和钻井液体系生物毒性评价

我国环保形势日益严峻,油气田开发过程中环保压力越来越大,如何确保钻井液处理剂及体系无毒无害环境、环境可接受,最大限度减少钻井废物量,实施废物综合利用,满足钻井工程安全、优质、快速、高效需求,已经成为钻井作业的发展趋势,越来越受到重视。生物毒性检测试验是用于评价某种化学物质或混合物对环境的潜在污染物毒性危害预测的直接手段,室内对渤海湾常用的钻井液处理剂和体系采用发光细菌法进行了生物毒性检测评价,为环保钻井液研究和开发以及处理剂的优选提供了参考和技术保障。

卵巢微环境内邻苯二甲酸酯暴露与炎性因子水平的关系

目的:评估卵巢微环境内邻苯二甲酸酯(phthalates,PAEs)暴露与炎性因子水平的关系。方法:纳入2020年4—12月接受体外受精/卵胞质内单精子注射-胚胎移植治疗的64例患者,测定其卵泡液内10种邻苯二甲酸酯代谢物(phthalate metabolites,mPAEs)及2种炎性因子的水平。通过多元线性回归模型评估卵巢微环境内mPAEs暴露与炎性因子水平的关系,并进一步按年龄分层分析。结果:卵泡液中邻苯二甲酸单丁酯(MBP)水平与肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平(β=0.446,P=0.003)及白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平(β=0.425,P=0.003)均呈正相关,邻苯二甲酸(2-乙基-5-氧己基)单酯(MEOHP)水平与TNF-α水平呈正相关(β=0.411,P=0.019)。在分层分析中,年龄≥30岁组卵泡液中MBP水平与TNF-α水平(β=0.667,P=0.000)及IL-6水平(β=0.407,P=0.028)均呈正相关,在年龄<30岁组内未观察到mPAEs与炎症因子之间存在关联。结论:PAEs暴露可影响卵泡液中炎性因子水平,提示PAEs暴露可能带来卵巢微环境炎症负荷的改变。

智能钻井液温度响应控制处理剂研究进展

智能钻井液作为一种性能可控的流体,相对常规钻井液体系对复杂地层的适应性更强。地层温度变化为环境刺激的主要方式,因此,温度响应控制处理剂在钻井液中得到广泛应用。文章将钻井液主要的温度响应性控制处理剂类型分为聚合物、纳米材料和膨润土,综述了各类型温度响应型处理剂的合成及控制方式,讨论了其在钻井液中的作用机理、使用范围以及功能特点。最后基于目前温度响应型材料的不足,探讨了未来高性能温度响应控制处理剂的研究发展方向。

绿色勘查技术在湖南省幕阜山地区钻探工程中的应用与实践

随着新一轮找矿突破战略行动的全面开展,矿产资源勘查工作量不断增加,钻探工程施工与环境保护矛盾日益凸显。以绿色发展理念为引领,加强绿色勘查技术方法的应用,减小对环境的破坏,在当前钻探施工中尤为重要。本文介绍了在幕阜山烟竹坡工作区,通过使用便携式全液压钻机施工,使用小型履带运输车搬迁,场地布设时使用铁质循环槽、土工布、防渗膜减少冲洗液、油料渗漏污染,钻进过程中使用环保冲洗液、钻井液离心机,钻进完成后进行废液、废料、垃圾的处理及场地修复等一系列绿色勘查技术措施,减小了施工对环境的破坏,为以后绿色钻探施工提供了可借鉴的经验。并建议完善绿色勘查标准规范,提高绿色施工预算,探索无人机辅助搬迁和高适应性钻机底座,推进绿色勘查施工有效落实。

钻井液处理剂及体系生物降解性测试和评价

近年来国家环境保护法规的健全及执法力度提高,为防控石油勘探开发过程中对周围环境造成污染,制定出了一系列的相关法律法规,明确规定石油开采过程中产生的废弃物必须处理达标后才能排放,从而给油气田钻井开发过程中使用的添加剂提出了更高的要求。随着环保型钻井液的不断发展,其生物降解性能的评价也越来越受到重视,通过对钻井液处理剂的生物降解性测试和评价,可以分析生物降解性与分子结构之间关系,指导处理剂的分子结构设计和合成,为进一步改进、优化和设计环境友好型的钻井液体系指明方向。

高温环保钻井液研究及其干热岩钻探应用

干热岩是内部无流体或存在少量流体且温度高于180℃的异常高温岩体,是极具潜力的新型清洁能源(毛翔等,2019)。随着我国干热岩钻探工程的逐步开展,钻遇地层的超高温度对钻井液的抗高温能力提出了更高的要求。干热岩钻探中所用的水基钻井液在高温下出现黏度显著增大或减小、滤失量大幅增加等钻井液性能恶化的问题,石油钻井常用抗高温三磺钻井液因其含有的磺酸基团具有一定毒性,会对环境及地层造成污染,不适用干热岩钻井(刘畅等,2021)。

胜利油田钻井液环保处理技术研究与应用

在胜利油田钻井过程中,废弃物总量大、污染物含量高,废弃物污染控制集中于末端治理,资源化利用程度低、成本高,无法实现钻井过程中的污染控制,严重影响油田生态环境。针对该油田钻井过程中的环保关键技术难题,以“减量化、无害化、资源化”为目标,进行了理论研究、装备研发、技术攻关和集成应用,形成了钻井污染物源头控制、全井段钻井废弃物随钻过程减量化和钻井废弃物末端无害化处理与资源化利用等3项核心技术,创新了覆盖“源头控制、过程减量、末端治理”的钻井液环保处理技术。“十三五”期间,该钻井液环保处理技术在胜利油区及新疆、四川等地的中国石化工区实现规模化应用,建成了胜利油田滨105、盐222、桩146等绿色低碳钻井示范工程,为保障胜利油田绿色低碳开发提供了技术支撑,也为我国陆上油气田绿色低碳开发提供了有益借鉴。

地震流体观测井防止积水倒灌装置的研究与应用

一些地震流体观测井受周边观测环境的影响,容易在汛期出现降雨积水干扰现象,严重影响观测数据质量,甚至造成数据传感器故障。本文针对天津市滨海地震监测中心站民园井在观测中出现的积水倒灌现象,设计两种可根据观测井孔实际情况“量身定制”的用于防止观测井在降雨积水时出现倒灌的连通装置,并将观测井的最大水位深度、井口形状、周围空间环境和可能出现的最大积水深度等因素与装置规格建立理论转换关系式。实际应用情况表明,该装置可有效保护流体观测设备,减少观测数据干扰,提高观测数据的连续率和完整率,同时具备很强的适应能力,易于在流体观测井中推广,以解决低洼地区或洪水高发地区观测井的积水倒灌问题,为地震预测预报工作提供连续、完整的观测数据。

钻井液用环保抑制剂的合成及其性能评价

钻井过程中,泥页岩黏土含量高,易出现水化膨胀,造成井眼缩径、起下钻困难以及井壁失稳等复杂问题。为了解决上述问题,本文通过季铵盐改性聚精氨酸制备一种抗高温环保抑制剂(ZY-H),通过线性膨胀实验、热滚回收率、膨润土层间距测试等方法评价其抑制性能。实验表明,抑制剂(ZY-H)显著降低黏土水化膨胀,提高露头岩的滚动回收率,具有良好的抗高温性能,且与钻井液具有良好的配伍性能。另外,从生物毒性和生物降解性分析,表明抑制剂(ZY-H)具有良好的环境友好性能。

一种水基钻井液用抗温润滑剂的研制与评价

随着我国地下浅层的油气储量不断减少,油气勘探逐渐转向深层,井下高温高压、高摩阻扭矩等情况都对钻井液润滑性提出了更高的要求。本文以长链脂肪酸和低分子多元醇等为原料,制备了一种高效耐温耐磨的复合润滑剂GWLUB-1,并对其进行了性能评价。评价结果表明:GWLUB-1润滑性能优异,当1%加量时,其在淡水和盐水基浆中的润滑系数降低率分别达到90%和80%以上;加量为2%时,基浆抗磨性能良好,且磨痕低于4 mm,抗磨效果显著;GWLUB-1抗温达180℃,环保无毒;与钻井液体系配伍性良好,应用前景较好。

环保型弱凝胶护壁护心钻井液研究与应用

海域浅层气地质调查和盐湖环境科学钻探在松散砂岩钻探取样工程中,存在孔壁易坍塌、成孔率低等技术难题,为此开展了松散砂岩地层环保型弱凝胶护壁护心钻井液技术研究。通过弱凝胶结构研究及成胶剂、交联剂及抗盐降滤失剂等材料优选,研发了一套环保型弱凝胶护壁护心钻井液,评价了钻井液的流变性、滤失性、抑制性、护心性能、环保性能等性能,并在山西某盐湖环境科学钻探工程进行现场应用。室内测试及现场应用结果表明:研制的弱凝胶护壁护心钻井液具有良好的流变性、降滤失性、抑制性(岩屑回收率96.3%)、护壁护心性能及环保性能(BOD5/COD比值24.6%,EC50值47950 mg/L),能有效解决松散砂岩类地层孔壁坍塌、岩屑不易携带等问题,在松散地层钻探工程中具有广阔的应用前景。

不同水力集矿模型的矿粒采集及环境扰动特性数值研究

实现高效、低扰动海底集矿是深海多金属结核矿产资源开发面临的关键技术挑战.海底矿粒采集过程的力学行为十分复杂,是一个涉及三维紊动流动、离散粗颗粒运动与细颗粒土体破坏的流固土多物理场耦合过程.针对吸扬式、附壁射流式、射流冲采式3种主流的深海水力集矿方法,基于K-Epsilon两层模型和离散元模型分别模拟集矿液相湍流和固相矿粒,进行矿粒采集性能和环境扰动的数值模拟研究,分析集矿流量q m和集矿头拖曳速度v对矿粒采集率η、集矿流场湍动能k和海水-沉积物混合物体积分数φ的影响,探究集矿流场中流速、压力和矿粒的分布特征.结果表明:在相同q m和v下,射流冲采式模型获得的η最大,吸扬式模型获得的η最小;射流冲采式模型对近底流场扰动程度最大,深海沉积物扩散现象也最为明显,而吸扬式和附壁射流式模型造成的环境扰动程度较小,更有利于环保要求;附壁射流式模型的η对q m和v最不敏感,且该集矿模型可以较好地兼顾高效矿粒采集和低环境扰动.研究结果可为揭示集矿机理和设计研发高效低扰动集矿装置提供科学依据.

页岩储层高性能钻井液体系研究及环境污染性能评价

随着环保要求的日益严格,油基钻井液在页岩储层水平段钻进过程中的应用受到越来越多限制。文章通过研制环保型页岩抑制剂APG-Ⅱ,并结合其他环保型处理剂,研发了一种适合鄂尔多斯盆地延长组页岩气水平井的高性能水基钻井液体系,并对其综合性能和环境污染性能进行了评价,结果表明该钻井液体系具有良好的耐温、降滤失、润滑和抑制性能,在140℃下老化后钻井液的流变性能稳定,HTHP失水量小于5 mL,极压润滑系数小于0.09,岩屑滚动一次回收率大于95%,二次回收率大于91%;体系抗污染性能较强。现场高性能水基钻井液体系的石油类物质含量、生物毒性、生物降解性和重金属含量均能满足标准要求,对环境污染相对较小,环保性能明显优于目前现场使用的聚胺钻井液和聚磺钻井液体系。高性能水基钻井液在YC-1-B井水平段应用过程顺利,性能与油基钻井液基本相当,在满足环保要求的同时具有良好的钻井液性能。

葡萄提取物作为环保型降滤失剂的室内研究与评价

本文针对现有的天然材料降滤失剂抗温能力不足的问题,我们寻找了一种抗高温的绿色材料—葡萄提取物(GE),并首次评价了GE的降滤失性能及降滤失机理。首先利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了GE的结构,热重实验(TGA)表明了其具有较好的热稳定性。随后通过中压滤失和高温高压滤失实验评价了GE在高温条件下对基浆降滤失性的影响,并利用Zeta电位、粒径分布、扫描电镜(SEM)实验分析了GE的降滤失机理。实验结果表明,170℃老化16h后,含有3%GE基浆的中压(API)滤失量为12.8mL,小于15mL,120℃高温高压(HTHP)滤失量为24.0mL,优于常用降滤失剂羧甲基淀粉(CMS)、聚阴离子纤维素(PAC)和国外聚合物降滤失剂Driscal,与磺酸盐共聚物(DSP-2)的降滤失效果相当。GE具有优异的降滤失性能主要通过氢键作用和静电作用强烈吸附在膨润土表面,增加了膨润土的zeta电位绝对值,提高了膨润土在高温下的电稳定性,使得膨润土高温不易聚结,减小了膨润土的粒径,更好地促进了膨润土的分散,且滤饼表面光滑。GE分子结构含有苯并六元杂环,这种结构使得分子链刚性强,在高温条件下不易发生蜷曲变形,使其在高温170℃下保持了优异的降滤失性能。此外,GE的生物毒性EC50为133690mg/L,大于30000mg/L,GE的生物降解性BOD5/CODcr为32.75%,大于5%,表明了它是无毒且易生物降解。

深层超深层钻井液技术研究进展与展望

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水基钻井液技术、抗高温油基/合成基钻井液技术、储层保护钻井液技术以及钻井液防漏堵漏技术,但仍存在抗高温高压和高应力能力不足、井壁易失稳以及钻井液漏失严重等关键问题。由此提出未来深层超深层钻井液技术的发展方向:(1)抗高温高盐水基钻井液技术需致力于提升高温稳定性,改进流变性能,强化滤失量控制,提高与地层的相容性。(2)抗高温油基/合成基钻井液技术需在高温稳定剂、流型调节剂等低毒易降解的环保型添加剂和相关配套技术方面进一步攻关。(3)储层保护钻井液技术应致力于新型高性能添加剂和材料的研究,通过引入先进的传感器网络和人工智能算法,完善实时监测技术。(4)钻井液防漏堵漏技术应更加注重智能化技术的集成与应用、高性能堵漏材料的研发与应用、多元化堵漏技术与方法的探索以及环境保护与安全生产意识的提高。

35t/h流化床燃煤锅炉烟气治理升级改造的实践研究与应用

针对太钢尖山铁矿选区35 t/h流化床燃煤锅炉烟气治理升级改造,从除尘系统、脱硫系统和脱硝系统分别进行了多种改造方案对比,选用电袋除尘工艺、石灰石-石膏湿法脱硫工艺和活性氨干法脱硝工艺对原有系统升级改造,并结合实际改造运行中存在的问题进行了实践研究。长期运行表明,尾气中的粉尘、二氧化硫和二氧化硫质量浓度分别达到了0.5~2,2~35,30~50 mg/m^(3),符合最新的排放标准要求。

不同类型热泉环境条件对微生物群落分布的影响

热泉环境的水化学条件与其他类型的水环境相比常差异显著,不同类型热泉的水化学条件也往往截然不同。开展不同热泉环境中微生物群落的分布规律及其影响因素的对比研究,有利于获取对热泉环境变化影响下微生物群落演替规律的系统认识,拓展极端环境微生物的研究体系。在云南典型岩浆热源型地热区(腾冲热海)和非岩浆热源型地热区(龙陵)采集了16个热泉沉积物样品,采用高通量测序技术和统计学方法研究了微生物群落的多样性和环境影响因素,并讨论了随机性因素和确定性因素对群落组成的影响以及物种间的相互作用关系。研究结果表明:热海和龙陵热泉的微生物主要由Crenarchaeota、Thermotogota、Aquificota、Acetothermia等门类组成,两地的微生物群落结构和多样性存在差异,这些差异主要由温度、pH值以及特征水化学组分决定;Li、Rb、Cs、B、As、Sb、Al、W、Sr等特征组分含量的差异是导致热海和龙陵热泉沉积物微生物出现物种差异的关键因素;热泉沉积物微生物群落变化则同时受到随机性因素的影响,物种间出现明显的生态位划分,且以正相互作用为主。上述研究结果揭示了岩浆流体输入导致的地热水化学条件对热泉微生物群落分布规律有极大的影响。