海上油田注水水质分析及结垢腐蚀规律研究

针对海上B油田结垢及腐蚀现象严重的问题,通过室内实验开展了注入水水质研究,系统测定了注入水中主要离子质量浓度、悬浮物质量浓度、含油量、溶解氧及细菌含量,分析了导致结垢和腐蚀的主要原因,最后提出了改善注入水水质的针对性措施。实验结果表明:B油田注入水中HCO_(3)^(-)和F^(-)质量浓度分别达到1 800 mg·L^(-1)和55 mg·L^(-1),易与Ca^(2+)生成CaCO_(3)垢和难溶的CaF_(2)垢,建议优选针对性阻垢剂加以抑制。注入水中悬浮物质量浓度和粒径中值分别达到12.5 mg·L^(-1)和2.99μm,长期注入会进一步加剧储层堵塞,建议选取适当絮凝剂以控制悬浮物质量浓度。注入水中溶解氧和细菌含量超标是导致腐蚀的主要因素,建议优化杀菌剂、除氧剂和缓蚀剂以控制注入水质腐蚀性。

绥中36-1油田井壁承压封堵性研究

该文针对绥中36-1油田调整井泥岩互层胶结疏松、压力亏空较大等特点,基于强抑制性钻井液体系ONEDRILL,利用高温高压滤失试验、可视化砂床封堵试验、渗透封堵试验对3种类型的封堵剂进行了优选。结果表明,同时具有纳米可变形粒子和沥青封堵粒子的环保封堵剂PF-Bioseal在ONEDRILL体系中有更优的封堵效果,优于纯刚性封堵材料PF-HTC和沥青封堵材料PF-LSF。而面对SZ36-1油田异常复杂的地层压力和易失稳井壁时,须采用更有效的组合式封堵技术。高温高压动态堵漏仪试验表明,只用单一封堵剂会有不足,而采用ONEDRILL体系+2%PF-Bioseal+2%PF-HTC+2%PF-STRH组合可以承压至20MPa,并且基本无漏失,能够满足现场作业要求。

高密度水泥浆技术研究进展

随着油气田开发程度的提高,需要钻探的深井超深井越来越多,各个油田也经常遇到异常高压气层和高压盐水层,使用高性能高密度水泥浆体系可以平衡地层压力,保证作业安全和质量。本文分析了研发高性能高密度水泥浆面临的关键问题,介绍了高密度水泥浆关键技术研究进展,探讨了高密度水泥浆技术发展方向。

考虑储层物性变化的SAGD开发蒸汽腔前缘传热研究

目前,SAGD(蒸汽辅助重力泄油技术)开发蒸汽腔边缘的热传递研究主要考虑蒸汽与储层的热传导作用,对流传热及受温度影响的储层物性变化则很少被关注,然而,实际生产中两者对传热效果和温度场分布的影响不容忽略。通过质量守恒、能量守恒和数学坐标变换,综合考虑热传导与热对流的传热机理及储层物性随温度变化对传热的影响,创新性地建立了蒸汽腔前缘传热半解析模型,差分求解得到蒸汽腔边缘温度分布和受温度影响下的储层物性分布。结果表明:①研究模型更符合实际,相比Butler模型和Dong模型,精度分别提高了34%和11%;②分析储层物性变化情况下对流和传导的相对关系,得出在原油可动区域中对流传热比例是传导传热的3倍以上,热对流起主导作用,但在远离蒸汽腔位置处仍主要以热传导为主;③通过促进水的流动可以扩大对流传热区域,能够有效提高传热效率,对于减少蒸汽需求和提高原油采收率具有重要的指导意义。

常用钻井堵漏材料形貌特征参数研究

井漏是在油田开发过程中发生的钻井工程事故,是指钻井液大量漏入地层的现象。钻井施工时常遇到不同程度的井漏,针对不同的漏失原因选择合适的堵漏材料是解决井漏复杂的关键。本文通过对堵漏材料的形貌、粒度分布、长径比、摩擦系数以及抗压强度进行测量评价,为裂缝封堵设计出最优堵漏材料搭配方案,为现场钻井过程中快速筛选出应对不同宽度漏失裂缝的堵漏材料提供可靠的数据和技术支持。实验结果表明堵漏过程中应加入多种几何状态的堵漏材料,同时加入蛭石和云母等可变形堵漏材料可进一步提高地层承压能力。

常用钻井堵漏材料力学特征参数研究

井漏是指钻井液大量漏入地层的现象,是油气资源勘探和开发过:程的主要挑战之一。井漏事故的发生不仅会消耗大量钻井液,同时会引发井塌、卡钻等工程事故,严重拖慢钻井进度。目前,最广泛的解决方案是使用物理堵漏材料在裂缝中形成高强度封堵带,而堵漏效果与堵漏材料特征参数密切相关。本文对堵漏材料的摩擦系数、破碎率以及抗压强度进行了测量评价,得出以下结论:1)堵漏材料的颗粒粒径越小、强度越低,摩擦系数越大;2)随着堵漏材料目数、加载压力的增加,破碎率越低;3)随着刚性堵漏颗粒粒径的增加,堵漏颗粒的强度降低。进一步分析发现,当果壳和云母的颗粒粒径增大约53%时,堵漏材料强度降低15%。测试结果为堵漏材料设计以及堵漏模拟实验提供了必要参数和参考依据。

乙二醇对聚乙烯醇降失水效果的影响研究

聚乙烯醇(PVA)作为油井水泥浆降失水剂使用时,适用温度低。采用硼砂作为交联剂时,PVA与硼砂易在混合水中发生过度交联,呈胶状物析出。以硼酸代替部分硼砂,混合水状态良好,但控失水效果不佳。本研究发现,以水/乙二醇(w/w=4∶1)作为溶剂,配制PVA与硼砂/硼酸交联剂溶液,可有效提高其控失水性能。同时,乙二醇的加入可提高产品的低温抗冻性,更符合我国海上平台材料的储存环境。

控压固井候凝阶段井口回压控制方法研究与应用

控压固井可以降低窄安全压力窗口井固井漏失的风险,同时还能在一定程度上提高顶替效率。但是目前控压固井在候凝期间还是基于经验来施加井口回压,井口回压控制不够精确,容易导致井漏或气窜。为此,根据水泥水化、失水以及胶凝作用建立了井口回压计算模型,并形成了候凝压力控制方法,用于指导井口回压控制。通过与目前的控制方法相比表明该方法能够精确指导井口回压控制,保证井筒安全。

一种油气响应型固井自修复材料的研究及应用

本文以一种油气响应型固井自修复材料SHM为研究对象,以材料吸油倍率及其在水泥石中遇油气的自修复能力作为评价指标,同时研究了SHM对水泥浆稠化时间及水泥石力学性能的影响。研究表明:SHM吸油倍率不低于10,遇煤油及带压有机气体能实现水泥石裂缝的快速自修复;SHM对稠化时间影响小,能够提高水泥石的弹韧性,且SHM水泥浆性能良好,因此成功应用于马来西亚某区块的现场作业。

钻井液用高温极压润滑剂的性能研究

针对海上钻探高温高压大位移井、水平井由于高温高压和高摩阻带来的钻井作业难题,合成了新型含硫极压润滑剂(多羟基硫化脂肪酸酰胺,SFAA),通过红外对其结构进行表征,通过极压润滑仪和四球试验机对其性能进行评价。结果表明,在水基钻井液基浆中加入1%的SFAA,在150~210℃热滚后,润滑系数降低率可达到78.6%~84.6%,并能提升钻井液的抗温性能;与传统含硫润滑剂相比,SFAA在更广泛的应用温度范围内具有更优异的润滑性能和抗磨性能。

油井水泥用分散剂的研究进展

在油井水泥施工时,为了改善水泥浆的流动性能,降低水泥浆的流动阻力,往往要往其中加入分散剂。对近年来油井水泥用分散剂的研究进展进行了论文调研分析,分为木质素磺酸盐类,磺化醛酮类,聚羧酸和聚合物这三类。将分散剂的具体案例进行对比分析,并对分散剂行业的发展做出了展望。

一种简单高效水基钻井液的研究

针对传统钻井液体系KCl/PLUS材料种类多、现场维护复杂的特点,研发了一种新型高效处理剂,兼具环保、包被抑制、增黏提切和降滤失的特点,并以其构建了一套新型钻井液体系,性能测试结果表明,新体系具有良好的抑制性能、较低的滤失量和合适的动切力,滚动回收率可达86.45%,API滤失量为5.3 mL,抗污染土RevDust可至10%。相比KCl/PLUS体系,新体系材料种类降至5种,加量也得到了大幅下降,是一种简单高效的钻井液体系。

基于压力衰减法的低渗透储层高温敏感性评价实验

低渗透油气藏在钻完井过程中易受到损害且难以解除,而利用传统的稳态驱替法评价低渗透储层损害存在适用性差及实验效率低等技术局限。为此,基于压力脉冲衰减法基本原理,分析了上游压力衰减规律及其与岩心渗透率的关系,以岩心损害前后压力脉冲衰减时间为评价指标,建立了适用于低渗透储层损害评价的实验设备与方法,并利用渤海湾盆地渤中凹陷深部低渗透砂岩岩心,开展了室温和150℃高温条件下的敏感性实验。研究结果表明:(1)当实验条件一定时,压力衰减时间仅与岩心的渗透率有关,压力脉冲衰减法可在无需计算渗透率的情况下对低渗透岩心的损害程度进行评价;(2)实验设备组成简单且操作便捷,避免了复杂的渗透率计算及其带来的误差,实验所需时间远低于常规的稳态法且可重复性良好,在低渗透气藏、特低渗透及超低渗透油藏具有很好的适用性;(3)高温环境明显加剧了储层的敏感性损害,深部高温储层损害特征及技术对策研究需要充分考虑高温的影响。结论认为,该认识解决了传统低渗透储层敏感性评价方法适用性差的难题,为高温低渗透储层保护技术对策研究提供了实验方法支撑和理论依据。

一种高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用

针对伊拉克米桑油田高压盐膏层固井的特点,开发了一种高密度盐膏层固井水泥浆PC-HDS CMT。该水泥浆采用颗粒级配的赤铁矿粉进行加重,最高密度可达2.40 g/cm3;通过设计新的实验方法,优化了盐膏层固井水泥浆的配浆盐水的种类及浓度,采用5%低浓度氯化钾盐水配浆,使水泥浆在具有一定溶解抑制能力的同时,具有更快的强度发展速度和24 h抗压强度,更有利于封固高压盐膏层;优选了一种新型聚羧酸类分散剂,其具有优良的分散效果和抗盐防触变能力;同时研选了一系列其他性能优良的抗盐添加剂,使水泥浆的失水量可控,稠化时间可调,且具有微膨胀和防漏失能力。该水泥浆已在伊拉克米桑油田高压盐膏层固井作业中得到成功应用,解决了固井过程中井漏、固井作业后井口带压和井底窜流等问题。

渤海浅层气防窜水泥浆体系的研究与应用

环空带压是渤海湾浅层气固井存在的一大技术难题,为此根据渤海湾浅层气特征,分析固井技术难点,设计了2种固井方案。方案A引入膨胀材料或增塑材料,方案B引入自修复材料。实验结果显示,当同时引入膨胀剂与纤维后,96 h胶结强度仅提高15%左右,因此可知水泥浆的防窜能力不会有明显改善。而引入自修复材料后,水泥石的裂缝封堵率达到95%以上。分析认为,方案B的自修复封堵性能和工程性能均满足设计要求,该水泥浆体系经现场应用,取得良好的施工效果。

国外油田钻井废弃物回注处理技术进展

油气钻井过程会产生大量的钻井废弃物,常见的钻井废弃物处理办法有:热处理;生物处理;通过海上平台排海;通过填充、铺设路面或其他方法对固体进行再利用;野外填埋;地下回注。回注技术主要通过研磨或者其他方法将固体变成细小的颗粒,与水或者其他液体混合配成浆体,再在一定的岩石破裂压力下,将浆体注入到地层中。钻屑回注主要依靠压裂,裂缝的大小、形状和位置可以通过计算机模型进行预测。钻屑回注的成本效益分析主要基于三点:需处理的废弃物量、当地法规、陆上处理设施的实用性。

络合铝化学封堵剂PF-ChemSeal评价与现场应用

探讨了络合铝作为化学封堵材料的化学基础和化学封堵原理,并对络合铝化学封堵剂PF-Chem Seal进行了室内评价。SEM电镜扫描实验结果显示,PF-Chem Seal可以对页岩孔喉和微裂缝进行有效封堵,能够在页岩表面和近井壁形成致密的铝络合物沉淀层。动态页岩孔隙压力传递实验结果显示,使用PF-Chem Seal后页岩的半透膜效率提高率达到80%以上,作用效果接近于油基钻井液。氟离子浓度测量实验可以实时监测PF-Chem Seal在钻井液体系中的含量,为现场作业提供可靠的化学封堵剂浓度数据。渤海CFD区块现场使用结果显示,PF-Chem Seal与水基钻井液体系配伍性好,泥页岩井段井壁稳定,井径规则。PF-Chem Seal减少了泥页岩孔隙压力传递效应,能满足页岩复杂地层井壁稳定要求。

0.9 g/cm^(3)超低密度水泥浆体系室内研究

通过分析固井施工对超低密度水泥浆的要求,针对现阶段超低密度水泥浆面临的挑战,优选使用C级水泥和降失水剂C-FL712L,以及高性能增强材料C-BT5得到了一种超低密度水泥浆,并对该水泥浆的综合性能进行评价。评价结果表明,构建的0.9-1.1 g/cm^(3)超低密度水泥浆综合性能良好,浆体稳定性高、上下密度差可控制在0.05 g/cm^(3)以内,稠化时间可调,60℃抗压强度达到7 MPa以上,静胶凝强度发展较快,有较好的防气窜功能,适用的压力范围大,满足固井工程应用要求,可以在低压易漏油藏及超长封固段井的固井施工中推广应用。

高性能合成基钻井液体系的研制及性能研究

针对高温高压复杂井安全密度窗口较窄的难题,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗温达232℃的新型抗高温乳化剂、抗高温降滤失剂和抗高温有机土,并在此基础上构建了一套高性能合成基钻井液体系。实验结果表明,该乳化剂乳化率高达95%以上,形成的乳状液液滴尺寸分布均匀。降滤失剂与乳化剂、有机土协同增效,进一步提升了体系的乳化稳定性、高温高压流变性和降滤失功能。与传统的合成基钻井液相比,该体系在高密度下具有低黏度、低切力、沉降稳定性好、高温热稳定性好及高温高压滤失量低等优点,从而有助于解决高温高密度钻井液因结构强度太大而造成的憋泵、启动泵压过高、当量循环密度(ECD)变化大而诱发的井漏及井壁失稳等难题,为满足石油勘探开发高温高压井作业安全提供了技术保障。

大温差低密度水泥浆性能研究

长封固段大温差固井具有一次性封固段长、封固段底部与顶部温差大的特点,容易导致顶部水泥浆长时间无强度。目前针对大温差缓凝剂的研究较多,其他相关外加剂的大温差性能较少有关注,同时较少有针对100℃以上大温差固井的研究。针对大温差固井的特点,对降失水剂、分散剂和缓凝剂的大温差性能进行评价和筛选,降失水剂C-G86L和缓凝剂C-H42L具有良好的大温差性能,而分散剂对大温差性能有不利影响。构建了1.4 g/cm^(3)大温差低密度水泥浆体系,并引入丁苯胶乳,提高了水泥石在低温下的强度发展。此体系在温差110℃、顶部温度20℃下48 h强度达到858 psi(5.92 MPa)。