钻井液用润滑剂与螺杆橡胶的配伍性

对钻井液用润滑剂与螺杆橡胶在高温深井条件下的配伍性开展了实验研究。在不同温度和钻井液处理剂浓度条件下,对比评价油田在用8款橡胶与钻井液处理剂接触后的体积增加率、质量增加率和拉伸强度变化情况。实验结果表明,橡胶样品在添加了润滑剂R-1和R-3的钻井液中变化较大(添加R-1的体积变化率分布在56%~175%,添加R-3的体积变化率分布在49%~148%),随着润滑剂浓度升高,2种类型的橡胶质量变化率和体积变化率随之升高,橡胶溶胀增大。说明润滑剂原料油为螺杆橡胶溶胀的关键影响因素。通过气质联用技术对其进行分析,发现原料油以中质芳香烃为主的润滑剂对橡胶溶胀影响相对较大;并结合润滑剂的应用性能优选出适用于高温深井的钻井液用润滑剂。在台盆区三开和目的层暂停使用中质不饱和烃含量高的润滑剂,螺杆脱胶现象得以明显改善。据统计,该区块每月平均脱胶次数由11井次/月降为0.5井次/月,显著减少了起下钻趟数,提高了生产效率。

南极钻机的耐温材料和保温方式的优选

为了满足南极科学钻探的需求,获取南极内陆深冰层下的基岩样本,需要从耐温和保温两方面提升南极钻机抵御极寒气候的能力。为了应对运输过程以及工作过程中裸露件面临的低温挑战,需要对钻机传动轴、密封材料、钻井液进行耐低温材料的选择,而钻机主体在工作过程中应处于一定保温载体和保温材料的整体保温加热环境中。本文对南极钻机的耐温材料和保温方式进行了综述和优选,认为应尽快设计建立低温地质钻机的系统保温方案和评价体系,丁腈橡胶是一种适用于南极钻机的低温密封材料,丁酸乙酯和丙酸丙酯等小分子酯是南极内陆钻探潜在的钻井液,以保温集装箱为主体多种加热方式共同作用为保温加热形式。对保证钻机能够在南极内陆的恶劣工况下保持正常稳定的工作具有一定意义。

甲基丙烯酸镁对氢化丁腈橡胶性能的影响

采用甲基丙烯酸镁(MgMA)与氢化丁腈橡胶(HNBR)共混制备了MgMA/HNBR复合材料,考察了在高温及浸泡钻井液下MgMA用量对HNBR性能的影响。结果表明,在高温及钻井液作用下加入8份(质量)MgMA时,MgMA/HNBR复合材料综合性能的提高最明显,其具有较高的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度,耐热氧老化性能最佳。

纳米植物胶钻井液低温流变特性

钻井液的低温流变特性是冻土天然气水合物钻探研究中的关键问题之一。将纳米材料应用于植物胶无固相钻井液体系;并对其低温流变特性进行专门研究具有重要意义。以KL植物胶与瓜尔胶为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,开展了纳米植物胶钻井液低温流变特性研究。首先,通过试验分别获得了两种纳米植物胶钻井液的优化配方。然后,试验绘制其剪切应力-剪切速率变化曲线;并应用回归分析法和最小二乘法,分别采用宾汉模式、冥律模式、卡森模式以及赫-巴模式对植物胶钻井液在不同温度条件下的试验结果进行回归拟合,对其流变模式进行探讨。分析结果表明,冥律模式是描述纳米植物胶钻井液低温流变性能的最佳模式。最后应用该模式对所研究的钻井液进行了低温流变性能表征。

吸入模块密封胶心过盈量对其性能影响研究

以在我国南海深水服役的无隔水管钻井液回收钻井系统为对象,进行吸入模块密封胶心摩擦接触有限元分析,研究过盈量对胶心与钻杆及接头间接触压力的影响,分析不同过盈量下胶心与钻杆或接头接触时的胶心Mises应力峰值和摩擦力分布规律,以期为密封胶心优化设计和延寿提供技术参考。建模时胶心材料模型采用近似不可压缩弹性材料的两参数Mooney-Rivlin模型函数,采用罚函数法求解钻杆及接头和胶心的接触问题,摩擦模型选用库伦摩擦模型。结果表明,接触压力随过盈量的增大而增大,呈非线性关系;胶心Mises应力随过盈量的增大而变大,而且胶心与接头上端接触时Mises应力峰值最大,增大也较快。

不同饱和度氢化丁腈橡胶耐高温性能

研究了丙烯腈质量分数为36%的两种不同饱和度的氢化丁腈橡胶(HNBR)在常温及180℃时的物理机械性能,以及180℃时在水、柴油及水基钻井液三种不同介质中的耐介质性能。结果表明,饱和度对硫化速度、物理机械性能影响不大,但含双键多的饱和度为96%的HNBR具有更好的压缩回弹性、耐磨性和低的压缩生热性能。饱和度为99%的HNBR在高温、高温水、柴油及水基钻井液中老化后有更好的性能保持率,且在高温高压水及水基钻井液中的溶胀性能较饱和度为96%的HNBR差。