水基钻井液CO_2污染的处理

虽然目前钻井液CO_2污染处理技术的研究成果较多,但在实际应用中仍然存在许多问题,是一个十分棘手的问题。总结了常见的CO_2污染处理方式及其不足之处。针对水基钻井液CO_2污染现象,根据污染机理提出了处理建议:保持钻井液中适度的黏土含量,使用Ca(OH)_2和CaCl_2等钙处理剂;使用抗高温抗盐的强吸附性处理剂、适当使用新浆替代老浆。介绍了XX46-X1和XX008-6-X2两口受CO_2污染井的处理情况。以XX46-X1井为例,采取的具体措施有:使用离心机控制固相含量,用真空除气器不间断在地面脱气,增大钻井液密度至2.0 g/cm^3,以阻止CO_2进入流体;使用适量0.2%石灰乳冲入钻井液,补充SMP-Ⅲ、SMP-Ⅱ、高温抗盐降滤失剂RSTF、高温稀释剂HTX等处理剂及NaOH胶液;由于污染较为严重,后期配制胶液时加入适量0.5%CaCl_2配合处理。受污染钻井液按建议经过处理后,钻井液黏度、切力降低,流变性和滤失量得到控制,满足了工程需要,达到了预期目的。

四川盆地抗CO_(2)污染高密度水基钻井液

随着勘探领域的日益扩大,四川盆地下川东地区、蓬莱、高石梯、磨溪等酸性气田高密度水基钻井液受CO_(2)污染问题日趋凸显,造成钻井液流变性能失控,增大了钻井过程中卡钻、井漏等钻井井下故障及复杂情况的风险。通过CO_(2)污染钻井液机理分析、抗污染处理剂优选及体系优化,形成了一套抗CO_(2)污染的高密度钻井液体系。研究结果证实:(1) CO_(2)污染水基钻井液轻度污染时黏土颗粒从粗分散转变为细分散,水化分散能力增强,而严重污染时CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)压缩双电层,钻井液胶体稳定性变差,体系性能急剧恶化;(2)基于抗污染处理剂优选,集成抗盐土、复合抑制、拓宽固相容量限研发的抗CO_(2)污染高密度水基钻井液体系在高浓度CO_(2)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)污染下,性能稳定、抗污染能力强。在四川盆地高XX井现场试验中,在遭遇井底CO_(2)污染时性能全程保持稳定,与同区块邻井相比平均机械钻速提高5.6%~23.8%,钻井液处理方量降低64%以上。

高密度钾聚磺钻井液体系受CO_(2)污染机理研究

针对西南某气区高密度钾聚磺钻井液体系受CO_(2)污染后性能失控的问题,研究了CO_(2)对高密度钾聚磺钻井液体系流变、滤失影响规律及污染机理。研究表明,CO_(2)污染存在临界值:CO_(3)^(2-)为5932 mg/L、HCO_(3)^(-)为7874 mg/L。当小于临界值时,CO_(2)进入体系能够沉淀Ca^(2+),促进水化分散,黏土分散状态从粗分散变为细分散、颗粒变小,Zeta电位上升,钻井液的胶体稳定性增强。超过临界值后,黏切急剧升高、滤失严重失控,研究表明,过量CO_(2)的污染会使黏土颗粒聚集,从细分散转变为絮凝状态,大颗粒黏土形成卡片屋结构,滤饼漏失通道增大,胶体稳定性变差。

钻井液处理剂受CO_(2)及盐膏污染机理研究

针对钾聚磺钻井液体系受CO_(2)及盐膏污染后性能无法满足现场施工要求的问题,本文针对其污染机理展开室内模拟研究。以“基浆+处理剂”体系为研究对象,研究污染前后的流变、滤失性能,结果表明KPAM、JD-6、LS-2较差,R STF较为稳定;对处理剂水动力学半径及处理剂在黏土上的吸附情况进行分析,结果表明CO_(2)及盐膏污染机理在于压缩了处理剂的扩散双电层,影响与黏土结合,进而使得处理剂有效浓度降低,导致体系性能变差。KPAM、JD-6、LS-2因耐盐性能较差导致抗污染能力弱,R STF因其优异的抗盐性能使其抗污染能力强。通过以上研究,为钾聚磺钻井液体系配方的构建及优化提供了参考。

受CO_(2)污染的钾聚磺钻井液体系维护工艺研究

针对钻井过程中钾聚磺钻井液体系受CO_(2)污染后性能发生突变等问题,分别探索了CaO法、有机胺吸收剂调节法以及pH调节法这三种工艺对钾聚磺钻井液体系性能的维护效果,实验发现优化加量后能够发挥维护作用,但无法满足现场要求。对比发现CaO法维护效果相对较好,因此室内通过优化Ca^(2+)配体合成了螯合钙1和螯合钙2,实验发现两者维护后均能使性能达到现场需求,但螯合钙2相较螯合钙1溶解度较好,加入体系内对体系粘切影响较小,在钻井液中加量仅为2%时便可使FL_(HTHP)从32.4 mL降至9.6 mL,极大地削弱了CaO维护时增大了体系无用固相从而带来的影响,弥补了传统方法的不足,能够更好地满足现场的钻进需求。为现场受CO_(2)污染的钻井液维护工作提出了建议。

基于CO_(2)污染调查对轨道交通车辆通风优化研究

交通强国的兴起促进了绿色交通发展,地铁作为轨道交通的骨干,使用时间长且载客流量巨大,车辆IAQ对驾乘人员健康有重要影响。以昆明地铁1号线为例,现场实测了车内CO_(2)浓度,运用Fluent软件模拟优化了车厢通风质量,以改善车辆IAQ。结果表明:车内空气存在一定的CO_(2)污染,特别是高峰期车内CO_(2)污染超标,需要优化通风;模拟发现平峰期车厢中部CO_(2)浓度易超标,垂直送风可以明显降低CO_(2)污染且气流速度分布也合理;高峰期车内CO_(2)浓度均超标,送风角度对CO_(2)平均浓度影响不大,增大送风速度稀释了车内CO_(2)浓度,提高了车辆IAQ,为有效的通风优化措施;通过现场实测验证了通风优化模拟结果比较合理。

反渗透钻井液体系在高含CO_(2)井的优化与应用

东海温州M区块石门潭组压力系数1.8,CO_(2)最高后效气测值71.4%,石门潭组后潜山组压力系数1.1,且裂缝发育,极易发生漏失。该区块在钻探过程中,发生过井壁失稳、严重CO_(2)气侵、井涌、井漏、瞬时井喷等复杂情况。为保证该区块安全高效勘探,首次采用具有反渗透功能的水基钻井液体系,并对反渗透钻井液体系进行了优化,室内评价了CO_(2)污染对反渗透钻井液体系的流变性能、泥饼质量和地层封堵性等方面的影响,并采取相应措施来解决CO_(2)污染出现的各种问题。现场应用表明,优化的反渗透钻井液体系抗CO_(2)污染能力强,高密度下流变性能优异,封堵承压能力强,作业中井壁稳定,井眼规则,起下钻和电测作业顺畅。该体系的成功运用,为温州高压高含CO_(2)区块提供了有力的技术保障。

顺北16X井二次侧钻超高温钻井液技术

顺北16X井是西北油田分公司部署在顺北16号断裂带的一口四开制斜井探井,完钻层位为奥陶系鹰山组,地质预测顺北16X井井底温度为168.9℃/6680 m。该井钻至设计井深6777 m后加深钻进,加深钻进使用ENVIROTHERM NT高性能水基钻井液,卡钻回填后采用油基钻井液进行第一次侧钻,测试未见产,再次回填采用抗高温钻井液体系。第二次侧钻实钻完钻井深7533 m(斜)/7417 m(垂),实测井底温度达209℃,钻井液密度最高为1.75 g/cm^(3),属极高温超高压地层。通过采用抗超高温钻井液体系,保障了超高温下钻井液优良的流变性和沉降稳定性,同时抗CO_(2)、盐水污染能力优良。该井第二次侧钻顺利完钻,钻井液性能稳定,井下正常。

办公建筑会议室的通风模拟优化分析

现代社会的发展使得人们多在室内活动,办公建筑室内人员密集且空间相对封闭,易造成室内污染物浓度超标影响人体健康,因此,改善室内环境尤为重要。以昆明会堂某会议室为研究对象,现场实测了开会前后时间段的室内CO_(2)浓度、温度等数据,运用Fluent软件模拟优化了室内通风质量,以改善建筑的室内环境。结果表明:①依靠自然渗透通风与立式空调进行室内通风,不能及时将室内污染物稀释,通风效果不佳,需采取辅助措施;②在会议室墙上加设1 m高的隔音送风口,能有效地稀释室内CO_(2)浓度;③回风口与送风口安装在同侧时,室内空气较为流通,是通风优化的最佳方案;④人体周围形成的“热羽流”会带动污染物向会议室上方区域扩散,必要时需加快送风速度以改善室内空气置换情况。通过现场实测与模拟优化结果比较,为温和地区优化室内空气质量、室内空调布置及热舒适性的研究提供了参考。

一种地下水^(14)C测年沉淀法采样新程序及对以往测年成果可靠性的评估

国际原子能机构推荐的地下水^(14)C测年沉淀法采样程序因未能有效控制大气CO_2污染,常使古老地下水^(14)C测年结果偏年轻许多。在分析可能存在的大气CO_2污染途径及影响因素的基础上,开发了一种融入多种大气CO_2污染控制技术的地下水^(14)C测年沉淀法采样新程序。新采样程序在保持操作简便的前提下,使大气CO_2污染得到有效控制;通过专门设计的样品瓶实现了采样程序与制样程序的有效衔接,有利于降低制样程序中的大气CO_2污染。以苯合成-液体闪烁计数法测定^(14)C比活度,新采样程序使古老地下水^(14)C测年结果(在测年上限50×103年以内)不再产生可识别的偏差。在河北平原地下水^(14)C测年采样中的初步应用显示,早期取得的古老地下水^(14)C测年结果存在较大的负偏差,例如对^(14)C表观年龄约为47×10~3年的地下水,可偏年轻20×10~3年以上。因此,有必要对以往取得的古老地下水^(14)C测年结果及由此得出的研究结论是否可靠重新进行评估。地下水^(14)C测年沉淀法采样新程序的推出使传统放射性测量法重新得到重视,因采用的样品量千倍于加速器质谱法,使制样程序中的大气CO_2污染更易控制,古老地下水^(14)C测年结果更具可靠性。

实际作业工况下国四装载机的排放特性

随着非道路移动机械保有量的增加,其排放已不容忽视。为了解工程机械的排放特性,本研究采用PEMS对实际作业工况下国四装载机的排放进行测试,对比分析包括冷起动和不包括冷起动污染物和CO_(2)的比排放。结果表明,装载机冷起动时,CO排放较高;随着发动机转速的升高,NOx和CO_(2)排放也升高;CO高排放区集中在低转速、高扭矩区间,NOx和CO_(2)高排放区分布在高转速、高扭矩区间;国四装载机的CO排放较低。