石墨基复合材料SMD-1及其应用

为解决特低渗油藏细小空隙的封堵难题,减轻惰性封堵材料对钻井液润滑性造成的伤害,选用钻井液用纳米乳液作为外相,复合石墨微粉作为内相,在基材润湿剂、增溶剂的协同作用下,通过球磨分散工艺制备了一种石墨基复合材料SMD-1。研究表明,SMD-1的主要颗粒尺寸在3~15μm,加量3%时,钻井液API滤失量从38.5 m L减少到9.4 m L,高温高压滤失量从97.2 m L减少到30.0 m L,80目以细砂床侵入深度从20.0 cm减少到5.1 cm,同时钻井液润滑系数降低82.8%,高温高压粘附系数降低85.7%,封堵、润滑性能良好。在胜利油田滨425区块X138井进行了现场应用,应用井段井壁稳定,钻井液滤失量降低78.6%,润滑系数降低80.0%,封堵性和润滑性能突出,有效解决了井壁失稳及裂缝漏失问题。     

纳米石墨烯的减摩抗磨研究进展

近年来,纳米石墨烯在摩擦学领域引起了一番新的热潮,纳米石墨烯因具有独特的物化性能、超薄层间结构和优良的自润滑性能,将其作为润滑添加剂能够显著提高机体的摩擦学性能。文中综述了纳米石墨烯作为固体润滑剂、水基润滑添加剂和油基润滑添加剂以及与其他纳米粒子的复合材料作为润滑添加剂的研究进展,归纳总结了石墨烯的保护层薄膜、低表面能、自润滑性能、复合材料共同作用等减摩抗磨机理;指出了纳米石墨烯存在的问题,如不同添加量的石墨烯对溶液的抗磨减摩影响较大,石墨烯的层数和结构都是影响机体抗磨减摩的重要因素,并对今后石墨烯的研究方向进行了展望。     

ZnS纳米微粒在润滑油减摩擦上的应用

室温下采用MM-W1立式万能摩擦磨损试验机研究了ZnS纳米颗粒作为基础油添加剂的摩擦学性能,文章考察了纳米ZnS添加量、试验参数(载荷、转速)对摩擦系数的影响,简单探讨了摩擦机理.结果表明:添加剂纳米ZnS在摩擦磨损试验机中表现出良好的减摩抗磨性能,其在摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用,可以作为减摩涂层和润滑油减摩添加剂使用.     

高温高压水基钻井液静态密度研究

高温高压条件下,水基钻井液的密度不再是一个常数。而过窄的安全泥浆密度窗口是钻高温高压油气井遇到的最大的问题之一。采用高温高压静密度测定装置和常规钻井液性能测定仪器,研究了自来水和低、中、高三种密度水基钻井液的静态密度随温度和压力的变化规律,并回归了其关系式,建立起了钻井液静态密度随温度和压力而变化的数学模型,并对影响高温高压下水基钻井液静态密度变化的因素进行了分析。得出了温度对水基钻井液的密度影响最大,压力对其影响较小的结论。根据实验数据提出了随着温度的升高,压力对钻井液的密度变化影响变大的观点。     

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%。     

超高温钻井液的高温流变性研究

考察了高温高压条件下超高温水基钻井液的流变性能,以实验室研制的超高温钻井液为研究对象,用Fann50SL 型高温高压流变仪对钻井液的流变性能进行了测定,并利用回归分析方法对实验数据进行处理。实验结果表明,高压条件下,超高温钻井液的表观黏度和塑性黏度随温度的升高而降低,210 ℃后黏度随温度升高稍有增大。回归分析表明,高温高压条件下,超高温钻井液流变模式遵循着卡森模式。建立了预测井下高温高压条件下超高温钻井液表观黏度的数学模型。实验数据验证表明,利用该数学模型计算出的数值与实测值吻合度较高,为超高温钻井液的现场应用提供了计算依据。     

石墨基复合材料SMD-1的研究与应用

为解决特低渗油藏细小空隙的封堵难题,减轻惰性封堵材料对钻井液润滑性造成的伤害,选用钻井液用纳米乳液作为外相,复合石墨微粉作为内相,在基材润湿剂、增溶剂的协同作用下,通过球磨分散工艺制备了一种石墨型复合材料SMD-1。研究表明,SMD-1的主要颗粒尺寸在3~15μm,加量3%时,钻井液API滤失量从38.5ml减少到9.4ml,高温高压滤失量从97.2ml减少到30.0ml,80目以细砂床侵入深度从20.0cm减少到5.1cm,同时钻井液润滑系数降低82.8%,高温高压粘附系数降低85.7%,封堵、润滑性能良好。在胜利油田滨425区块X138井进行了现场应用,应用井段井壁稳定,钻井液滤失量降低78.6%,润滑系数降低80.0%,封堵性和润滑性能突出,有效解决了井壁失稳及裂缝漏失问题。     

亲油重晶石的研制及应用

从重晶石的表面结构和特征入手，优选了ＳＥ系列活化剂，并对重晶石表面进行了化学改性，使其表面呈亲油性。这样，在油基液中重晶石颗粒表面易形成一定厚度的油膜，提高了其在油基钻井液中的分散度，减少了聚结沉降，从而大大改善了重晶石加重油基钻井液的动力稳定性。与普通重晶石加重的油基钻井液相比，ＳＥ系列活化重晶石加重的油基钻井液经８０℃和１６ｈ老化后的密度差降低５０％以上，其动力稳定性大大增强，而且流变性能得到了改善。     

准噶尔盆地南缘高温高密度有机盐钻井液技术

有机盐钻井液具有抑制性强、抗高温等优良性能,目前主要在二开井段使用.三开及更深井段的地层温度高,抗高温磺化钻井液和油基钻井液体系面临严苛的环保压力,而当前有机盐钻井液在高温高密度条件下面临流变性恶化和滤失量大的问题.准噶尔盆地南缘复杂地层钻井困难,在二开用有机盐体系的基础上引入封堵剂改性纳米SiO2和聚合物降失水剂HF-1,并优化重晶石粒度级配,研制了可满足高温高压地层的高密度有机盐钻井液体系.结果 表明,影响有机盐钻井液性能的主要因素是降滤失剂和加重剂,室内评价表明该体系性能较之前明显改善,在密度为2.4 g/cm3、180℃条件下流变良好,且高温高压失水量为13.5 mL,滚动回收率高达97％,8h膨胀率仅4.7％,可抗盐至12％,抗钙污染为2％,抗岩屑污染10％.研究可为准噶尔盆地南缘复杂深井地层钻井提供高温高密度有机盐钻井液体系.     

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明：顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。     

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。     

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。     

一种新型正电胶(Y-1)的研制

通过结晶氯化铝加热并水化合成一种新型正电胶Y-1,其生产工艺简单,产品的回收率高,生产成本和原料成本比现有的正电胶生产工艺低。性能测试表明:该正电胶与其它处理剂的配伍性好,在各种钻井液体系中加入Y-1后,钻井液的流变性、抑制性、抗膏盐污染能力等多项指标均优于用现有正电胶配制的钻井液体系,加有该正电胶的钻井液体系的动切应力高、动塑比值高、塑性粘度低、水眼粘度低、卡森切力及剪切稀释指数高、初终切力高且相近等,其正电胶特性比现有的产品更为突出;由该正电胶组成的钻井液体系能抗2%石膏、10%氯化钠的复合盐污染,至少能抗140℃以上的高温,且页岩回收率大于90%,由此说明该正电胶是一种优良的钻井液添加剂。     

植物酚类钻井液添加剂发展综述

综述了各种植物酚类钻井液添加剂的制备和使用方法及其在钻井液中的作用机理．推广应用不分散聚合物钻井液是国内外油田钻井液体系发展的趋势,强化聚合物钻井液抑制性能的稀释剂和降失水剂是钻井液添加剂研究的方向,原有的植物酚类钻井液添加剂已不适用于不分散聚合物钻井液体系,面临被淘汰的局面．指出了进一步研究植物酚类钻井液添加剂的方向是开发能够强化不分散聚合物钻井液抑制性能的新型植物酚类钻井液添加剂．     

硅酸盐钻井液的组成与流变性的关系

配制了一系列钻井液,并对其流变性进行了测试,研究了硅酸盐钻井液的组成对其流变性的影响。试验结果表明,未水化粘土和岩屑的积累使硅酸盐钻井液粘度和切力迅速升高,这是硅酸盐钻井液流变性变差的首要因素。较高模数的硅酸盐对各种浓度的膨润土基浆均有解絮凝和降粘作用,而对含有许多劣土和处理剂的钻井液有显著的增粘作用。硅酸盐阳离子中钾／钠值越高,对基浆的降粘作用就越小,对钻井液的增粘作用则越大。简单盐对硅酸盐钻井液具有一般的常规作用;对组成基本相同、而ｐＨ值不同的钻井液,加入硅酸盐能减小其粘度差别。     

环保型钻井液技术研究与发展方向

介绍了近年来几种环保型钻井液体系的研究及应用进展情况 ,其中包括聚合醇钻井液体系、多元醇钻井液体系、合成基钻井液体系、烷基葡萄糖苷钻井液体系、甲酸盐钻井液体系和硅酸盐钻井液体系 ,且对这 6个钻井液体系的作用机理和适用性进行了详细的分析 ,并总结了近两年来新研制开发的环保型钻井液处理剂 .最后指出了目前环保型钻井液技术存在的问题 ,对环保型钻井液技术的发展方向进行了展望     

水溶性盐粒加重的钻井完井液

针对辽河油田曙一区油层的地质条件,对常用的钻井液处理剂进行了室内岩心渗透率损害实验和膨胀实验,优选出对岩心渗透率损害小的处理剂,配制了水溶性盐粒加重的钻井完井液,并进行了现场试验.室内试验结果表明.稀释剂对渗透率不同的各种岩心的损害较小.而降失水剂对其损害较大.三口井现场试验表明,使用水溶性盐粒加重的完井液,可消除固体颗粒对油层的堵塞,抑制粘土膨胀,减少对油层的损害。     

环保型深水水基钻井液体系的研究

在深水作业时,低温高压的地质条件和狭窄的安全密度窗口给钻井工程带来了不小的困难。对于钻井液技术而言,更是面临着崭新的挑战,如低温高压下钻井液流变性增稠有可能导致增加井底压力控制的难度,钻遇地层气时容易形成水合物堵塞环空通道;特殊的地层压实条件要求钻井液体系具有更高的水化抑制能力以及大尺寸井眼和隔水管处的携砂问题等等。同时,海洋深水钻井对钻井液体系环境保护能力的要求更加严格。因此,在主要添加剂研究的基础上构建了一套环保型深水水基钻井液体系,通过性能评价,达到一定水深钻井作业的能力要求。     

抗高温高密度水基钻井液体系研究

针对抗高温高密度钻井液体系及应用工艺对超深井、深井成功钻探至关重要,国内外抗温200℃、密度达2.30g/cm³的水基钻井液体系的研究应用报道较少,且国外在此条件下多选择油基钻井液体系的问题。通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳定剂等途径建立了抗温200℃、密度达2.30g/cm³的淡水钻井液体系和含氯化钾体系。该体系热稳定性优良,高温高压下流变性合理,具有一定抑制性。对深井、超深井钻井液的选择使用具有指导意义。