煤层气钻探无固相聚合物钻井液的研制与性能评价

针对煤层气钻探过程中易出现的孔壁垮塌问题,采用理论分析与试验研究相结合的方法开展了无固相聚合物钻井液的研制与性能评价研究。首先筛选了高分子聚合物类、植物胶类、生物聚合物类三类无固相聚合物钻井液体系,确定了主要处理剂的加量,确定了三类无固相聚合物钻井液的优化配方,并采用幂律模式对钻井液流变性能进行了评价。在此基础上,制作标准岩样,通过线性膨胀试验对钻井液的防塌性能进行评价。最后,评价了处理剂的添加方法对钻井液性能的影响。结果表明,研制的无固相聚合物钻井液优化配方流变性能好,防塌性能强,配方简单,配制方便,适于煤层气钻探。     

淤泥质粘土层非开挖定向钻进高分子植物胶冲洗液研究

针对淤泥质粘土层非开挖定向钻进过程中孔壁稳定问题,采用微观分析和实验研究相结合的方法开展了高分子植物胶冲洗液体系的研制。首先,通过室内实验分析了添加剂对基浆流变性能及失水性能的影响,并采用扫描电镜对添加剂进行微观形貌分析。最后,通过标准岩心浸泡实验对添加剂的防塌性能进行了评价。在此基础上,研制出了适用于淤泥质黏土层的高分子植物胶冲洗液。研究成果对于保障淤泥质黏土层快速非开挖定向钻进具有重要意义,同时,在解决其它类似地层的快速非开挖钻进方面也具有一定参考价值。     

淤泥质黏土层非开挖定向钻进高分子植物胶冲洗液研究

针对淤泥质黏土层非开挖定向钻进过程中孔壁稳定问题,采用微观分析和实验研究相结合的方法开展了高分子植物胶冲洗液体系的研制。首先,通过室内实验分析了添加剂对基浆流变性能及失水性能的影响,并采用扫描电镜对添加剂进行微观形貌分析。最后,通过标准岩心浸泡实验对添加剂的防塌性能进行了评价。在此基础上,研制出了适用于淤泥质黏土层的高分子植物胶冲洗液。研究成果对于保障淤泥质黏土层快速非开挖定向钻进具有重要意义,同时,在解决其他类似地层的快速非开挖钻进方面也具有一定参考价值。     

泥页岩地层钻进封堵抑制型钻井液体系的研究

针对泥页岩地层钻进过程中的吸水膨胀引起的孔壁稳定问题,提出了采用超细惰性材料封堵泥页岩微细孔喉、降低渗透率,从而减缓水分侵入的思路。通过实验研究与微观分析相结合的方法开展了含超细惰性材料的封堵抑制型钻井液体系的研制。首先,结合常规实验与电子扫描电镜实验,探讨了超细惰性材料对基浆及聚合物钻井液体系流变性能及失水性能的影响,从微观角度分析了含超细惰性材料钻井液体系泥皮的微观形貌特征。在此基础上,通过不同配方钻井液体系的浸泡实验,研究了超细惰性材料对泥页岩吸水膨胀的封堵抑制性能。研究成果对于保障泥页岩地层的快速钻进具有重要意义,同时,在解决类似吸水膨胀地层的快速钻进方面也具有一定参考价值。     

无固相/低固相聚合物钻井液低温流变特性

研究低温条件对钻井液流变性的影响,对保证在冻土地区天然气水合物钻探安全顺利的开展有着重要的意义。通过对实验室研制出的无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液流变性进行对比研究,分析两种不同类型的钻井液低温流变性的变化规律。采用赫-巴模式中的参数对无固相与低固相聚合物钻井液的流变性能进行分析比较。对无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液建立了预测黏度与温度关系的数学模型。实测数据验证表明,数学模型拟合度高,可在现场根据不同类型的钻井液采用不同的模型进行分析研究。最后采用扫描电镜对两种体系钻井液的低温流变性进行了微观机理分析。     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度 ,对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明 ,磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能 ,可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小 ,动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减 ,但它的流体性质并未改变     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度，对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明，磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能，可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小，动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减，但它的流体性质并未改变。     

聚合物基纳米SiO_2的制备及钻井液性能

以丙烯酰胺、马来酸酐和N,N-二甲基丙烯酰胺为反应单体,合成三元共聚物P(AMD),并以该三元共聚物为基体,纳米二氧化硅为填料,研制一种具有"核壳"结构的新型微纳米钻井液添加剂SDNP。借助TEM、粒径分布和GPC实验表征SDNP的微观形貌特征和相对分子质量,讨论SDNP对水基钻井液流变性及滤失性的影响,通过抗温性能、粒度分布、抑制性和润滑性室内实验综合评价和分析SDNP的性能及作用机理。研究结果表明:SDNP可显著改善钻井液体系流变性能,提高动塑比,使钻井液粒径分级合理,滤失量降低明显,耐温高达180℃以上,且抑制性和润滑性能突出,当SDNP质量分数为0.5%时,页岩回收率高达94%,而页岩膨胀率仅为2.3%,相对于基浆极压润滑系数降低率高达93.4%。     

页岩气水平井防塌水基钻井液体系研究

为解决油基钻井液在页岩气水平井中应用时带来的环保问题和钻井液处理成本较高的问题,通过室内实验优选出了性能优良的封堵剂、抑制剂和润滑剂,并结合其他处理剂,研究出一套适合页岩气水平井的防塌水基钻井液体系,室内对其综合性能进行了评价.结果表明:钻井液体系经过130℃老化后,其流变性能稳定、滤失量较小,具有良好的耐温性能;钻井液体系低渗砂盘封堵实验的瞬时滤失量和静态滤失速率分别为0.6 mL和0.33 mL/min,具有良好的封堵性能;钻井液体系的抑制性能和润滑性能与现场油基钻井液体系基本相当,能够很好的起到抑制页岩水化分散和降低摩擦阻力的作用;另外,钻井液体系中加入20％NaCl、2％CaCl2和20％岩屑后,体系老化前后的流变性能和滤失量变化均不大,说明体系具有较强的抗污染能力.现场应用结果表明,使用防塌水基钻井液施工的X-101井钻井过程顺利,各项施工参数均达到设计要求,并且与前期已钻井X-3HM井相比,钻井周期、井下复杂时间以及平均井径扩大率均明显降低,水平段钻速明显提高,达到了良好的钻井效果.     

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。     

莺琼盆地高温高密度水基钻井液流变性调控方法

南海莺琼盆地高温高压地层钻井安全密度窗口窄,对钻井液流变性要求苛刻,而高密度钻井液因固相含量高其流变性调控难度大,因此研究高密度钻井液流变性的影响因素和调控方法对确保该地区高温高压钻井安全至关重要。本文提出通过控制钻井液处理剂液相粘度来调节水基高温高密度钻井液流变性新方法,并通过毛细管黏度法评价了莺琼盆地两套高温高压水基钻井液体系的流变性能以及液相黏度,对高密度水基钻井液流变性影响因素进行了评价和分析。结果表明,钻井液的液相黏度和固相含量是影响高密度钻井液的关键因素,钻井液体系的液相黏度由处理剂液相黏度决定,而固相含量主要由加重材料的品质决定。进一步评价结果表明,磺化类降失水剂液相黏度最低,其次为改性天然高分子降失水剂,合成类的聚合物型降失水剂液相黏度最高;钻井液在相同组成和密度条件下,重晶石品质越高,即密度越高,粒径越小,所配制的高密度钻井液流变性越优。由研究结果可得出,选择低液相黏度处理剂、低剂量膨润土和优质重晶石是高密度水基钻井液流变性调控的主要技术手段。     

高效防塌钻井液的研制及在新疆塔河油田的应用

新疆塔河油田三叠系、石炭系地层长期以来存在着严重井塌问题 ,为此 ,用实验方法优选出高效防塌钻井液配方 ,并对其性能进行了研究。结果表明 ,以MAN 10 4 ,KN PAN ,WFT 6 6 6和KCl为主要处理剂的防塌钻井液具有流变性好、滤失量低、泥饼致密等特点。对页岩回收率、膨胀性和毛细管吸入时间的实验研究进一步证实 ,这种钻井液对粘土矿物的水化膨胀和分散具有很强的抑制作用 ,在防塌效果及其他性能方面均明显优于在该地区使用的其他常规钻井液。对该钻井液的防塌作用机理进行了理论分析 ,并在一口重点试验井进行了现场试验 ,取得了理想的防塌效果。与邻井相比 ,三开井段的平均井径扩大率由 14 .6 %下降至 3.14 % ,从而显著提高了钻井效率。     

硅酸盐钻井液的室内研究

为了提高大位移井钻井液携砂能力并增强钻井液的抑制性 ,对新开发的硅酸盐钻井液的流变性和抑制性进行室内研究 .抑制性研究采用滚动回收率法和高温高压膨胀法 .实验结果表明 :硅酸盐钻井液的抑制性好 ,切力较高 ,但滤失性能较难控制 ;硅酸盐加量在 1 .5 %～ 3 %较为合适 ,有机处理剂和粘土含量影响钻井液的流变性能 ,KCl加量过多会破坏钻井液性能 .开发的硅酸盐钻井液携砂性能好 ,具有较强的抑制性 ,可应用于大位移井非油层段钻进     

KL植物胶钻井液特性及其减振机理

结合某地区的地质特征,对KL(苦苈)植物胶及其添加剂(NaOH与水解聚丙烯酰胺)进行室内试验,配制KL植物胶钻井液,并对KL植物胶钻井液的具备的流变性,粘弹性的变化规律进行探讨,最后对其减振机理进行论述。研究结果表明NaOH与水解聚丙烯酰胺(PHP)对KL植物胶流变特性有较大影响,主要表现在对其动切力及表观粘度的提升都有很好的促进作用;同时实验现象表明KL植物胶钻井液是粘弹性流体,添加剂NaOH与PHP可提高KL植物胶的粘弹性;KL植物胶钻井液的减振与其拥有良好的流变性与粘弹性关系密切,主要表现为粘弹减振,成膜效应与流变循环特性。     

聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用

根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路,构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几种典型防塌钻井液的性能。结果表明,聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距,有效抑制黏土水化膨胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突出,与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田305区块进行了成功应用,解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。     

强抑制性多元醇海水钻井液研究及应用

胜利浅海埕岛油田沙河街组地层粘土含量高，粘土组成以伊像混层和伊利石为主，地层水敏性较弱，微裂缝及层理较发育。钻井液及滤液沿层理和微裂缝渗入地层内部，引起硬脆性泥页岩剥落坍塌。针对沙河街组地层特点，研制出一种强抑制性多元醇海水钻井液体系，并对其进行了性能评价及防塌机理分析。室内试验结果表明，该钻井液体系具有较好的抑制性能和流变性，抗海水和劣质土污染的能力较强，环境可接受性好。现场实践证明，该钻井液性能稳定，维护处理简单，能有效解决沙河街组地层钻进中出现的技术难题，避免复杂情况的发生。     

两性离子聚合物钻井液低温流变特性研究

两性离子聚合物钻井液在高原冻土钻探的成功应用对于实现钻井液的低温流变调控意义重大。以HT为主处理剂的两性离子聚合物钻井液作为研究对象,对钻井液在低温条件下的流变性能进行了测试。利用多元回归分析和最小二乘法对试验数据进行统计学分析。结果表明,宾汉模式可作为描述该两性离子聚合物钻井液低温流变特性的优选模式。基于此,计算出该钻井液配方在不同温度下的流变参数,以探究钻井液流变性能随温度降低的变化规律;并就该钻井液的低温流变特征进行了评价。进一步采用傅里叶红外光谱试验和扫描电镜试验就该两性离子聚合物对钻井液低温流变调控机理进行了探讨。