井壁稳定性研究及其发展趋势

结合作者近年从事井壁稳定问题研究的最新成果，从几个方面较系统地阐述了国内外井壁稳定性研究的现状及其发展趋势。根据实验结果研究分析了井壁坍塌与粘土矿物种类，特性，无机盐含量以及介质的ｐＨ值等物理化学因素的关系，指出了力学与泥浆化学相结合的模拟实验研究是井壁稳定问题的发展方向。分别探讨了防塌钻井液体系，防塌添加剂类型以及作用机理，研究表明，钻井液由阴离子体系发展到阳离子体系为解决井壁稳定问题展示了广…     

硅酸盐钻井液室内评价与研究

着重对硅酸盐钻井液的性能进行研究。通过分析硅酸盐钻井液体系稳定井壁的机理,优选了基浆和与硅酸盐配伍性好的有机处理剂。结合硅酸盐钻井液在辽河油田的岩样中的应用进行室内评价研究,得出一套完整的硅酸盐钻井液体系配方,并对该配方进行综合性能的评价。     

两向水平应力不等条件下泥浆密度的确定

降低泥浆液柱压力对油气层的压差和保持井壁稳定是钻井工程亟待解决的问题,对于地应力异常地区显得更为迫切。为了解决油气层污染和井壁稳定的难题,在弹塑性力学理论和岩石力学理论的基础上,应用摩尔—库伦屈服准则,阐述了井眼周围岩石弹塑性状态的形成机理及应力、位移的分布情况,推导出了井眼塑性屈服范围和泥浆液柱压力、水平地应力以及岩石强度的关系式。与其它理论相比,该理论所确定的保持井眼稳定的泥浆密度范围更广,有利于降低对油气层的压差和近平衡钻井。同时,也提出了一些具体技术来保证这一理论的应用。     

页岩地层水基钻井液研究进展

开发能满足页岩长水平段钻井井壁稳定要求的钻井液是页岩地层安全钻井的一项关键技术。目前广泛采用的油基体系具有高成本、高污染的缺点。归纳了具有仿油基性能以及防塌防水化的各种新型水基钻井液,包括成膜钻井液(MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液)与隔膜钻井液的防塌成膜机理及其优良特性和现场应用情况,新型纳米钻井液技术的研究进展。建议加强成膜机理的进一步研究,并提高该类钻井液的润滑性、防卡性及膜效率,开发适应具有时敏性的长段页岩钻井的防塌成膜处理剂,并加强在国外页岩气钻井中已实践的纳米钻井液的研究。     

确定泥页岩粘土矿物组分的新方法及对钻井液性能的优化

油气井钻进过程中,水敏粘土矿物是泥页岩发生水化失稳的主要因素。依据粘土矿物各组分对粘土矿物的放射性贡献不同,在对西部某油田志留系泥页岩岩屑进行X射线衍射分析的基础上,利用多元非线性回归方法确定了粘土矿物组分与伽马能谱的关系。结果表明：利用该模型可方便、准确地确定研究井所在地层水敏粘土矿物组分的分布情况,且该井的钻井液使用情况可用来指导邻井对应地层钻井液体系的优选,防止了井壁水化失稳,有效保护了储层。     

硅酸盐钻井液防塌机理研究与应用

利用Zetasizer3000电位-粒度仪、Turbiscan红外分散稳定仪、Novasina活度仪以及SHM泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置等先进的实验仪器和研究手段,对硅酸盐钻井液防塌作用机理进行了深入研究,并开发了一套硅酸盐钻井液配方.研究结果表明,5%硅酸盐水溶液的粒度分布较窄,协同使用的无机盐最佳加量为3%,且受硅酸盐模数和pH值影响较大;硅酸盐胶体溶液zeta电位为-41.0～-31.0 mV时,对泥岩钻屑分散体系具有很强的稳定作用;硅酸盐与泥页岩作用可以形成致密的"隔膜",具有较理想的阻缓滤液侵入和压力传递作用.现场试验表明,该配方流变性合理、抑制性强,达到了稳定井壁的预期目的.     

砂岩中自生粘土矿物的研究现状、内容和方法

自生粘土矿物是砂岩中重要的填隙物,也是砂岩成岩阶段划分的重要指示矿物。该类矿物在油气勘探开发过程中备受关注。随着石油工业的大发展,砂岩中自生粘土矿物的研究,目前已取得了长足进展。本文以高岭石、伊利石、绿泥石和蒙皂石等砂岩中常见自生粘土矿物为例,从研究现状、内容和方法三方面综述砂岩中的自生粘土矿物。通过大量的文献调研认为：研究内容主要包括矿物学特征、赋存状态（产状）、发育机理及对储层物性的影响等方面;薄片鉴定、染色分析、热分析、X-射线衍射分析和扫描电镜相结合是研究砂岩中自生粘土矿物的常规手段,目前亟待发展特色研究方法。     

硅酸盐钻井液防塌机理研究与应用

利用Zetasizer3000电位-粒度仪、Turbiscan红外分散稳定仪、Novasina活度仪以及SHM泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置等先进的实验仪器和研究手段，对硅酸盐钻井液防塌作用机理进行了深入研究，并开发了一套硅酸盐钻井液配方。研究结果表明，5%硅酸盐水溶液的粒度分布较窄，协同使用的无机盐最佳加量为3%，且受硅酸盐模数和pH值影响较大;硅酸盐胶体溶液zeta电位为-41.0～-31.0 mV时，对泥岩钻屑分散体系具有很强的稳定作用;硅酸盐与泥页岩作用可以形成致密的“隔膜”，具有较理想的阻缓滤液侵入和压力传递作用。现场试验表明，该配方流变性合理、抑制性强，达到了稳定井壁的预期目的。     

触变泥浆在沉井施工中的应用

文章从泥浆的拌制、压浆管路布置、泥浆的压送、泥浆的置换 4个方面阐述了触变泥浆在沉井下沉中的施工工艺 ,并以济南市鹊山调蓄水库穿黄工程顶管工作井采用触变泥浆法助沉为例 ,具体介绍了其施工过程及施工方法 ;在此基础上 ,从泥浆维护土壁稳定及减小井壁与土体间摩阻力两方面分析了触变泥浆在沉井下沉中的应用效果     

新型放射性废物固化胶凝材料浆体对锶铯的吸附研究

研究了富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料、碱矿渣水泥、硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥浆体对 90 Sr、137Cs的吸附作用。研究表明 :富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料中的粘土矿物材料的种类、掺量对吸附比有较大影响 ,该材料浆体对 90 Sr、137Cs的吸附性能优于碱矿渣水泥、硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥     

加蓬G 区块破碎地层井壁失稳机制与钻井液技术对策

 加蓬G区块是中石化海外重点勘探开发区块,LPC和ANG复杂地层钻井施工中出现了严重的井壁失稳问题。通过破碎地层的泥页岩岩心表观特征分析、泥页岩钻屑清水浸泡试验、泥页岩黏土矿物分析和泥页岩滚动回收试验得出,以伊/蒙混层和伊利石为主的黏土矿物组分和微裂隙发育特征是加蓬G区块破碎地层井壁失稳的外在物质条件;钻井液滤液沿裂隙和微裂隙进入地层深部,使黏土矿物水化膨胀,使井壁失去平衡,是导致坍塌掉块的内在原因。制定了钻井液密度应力防塌、屏蔽封堵防塌、优质钻井液体系配方等综合防塌技术措施,在加蓬G区块进行了现场试验,G-9井和G-10井2口井LPC和ANG地层的平均井径扩大率分别降低到11.6%和12.1%,井身质量较邻井有显著的提高,取得了良好的井壁稳定效果。     

缅甸D区块非渗透性防塌钻井液研究

 针对缅甸D区块钻井过程中存在的井壁失稳问题,系统分析了缅甸D区块易塌井段泥页岩黏土矿物组分、岩石微观结构、泥页岩水化性能,结合现场实际对前期钻井液存在的问题进行分析,优化出适宜缅甸D区块特点的非渗透性防塌钻井液配方。室内性能评价表明,该非渗透性防塌钻井液具有较强的抗污染能力、抗温能力,泥页岩抑制能力以及封堵能力。在现场应用4口井过程中,该钻井液取得了较好的井眼稳定效果,可有效解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题,显著降低了井下复杂事故的发生。     

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。     

泥饼厚度影响因素研究

使用 Ｆ Ｃ Ｐ ２０００ 泥饼针入度仪,对吐哈油田常用泥浆体系进行系统评价实验,建立了反映泥饼不同力学特征的泥饼层状结构理论模型．认识到影响泥饼实厚的最主要因素是钻井液的固相含量,但只有增加级配合理的惰性粒子而不是膨润土才能切实提高泥饼的综合质量,聚合物稀释剂和包被剂对泥饼实厚有重要影响,但影响规律视其种类和加量的不同而有很大的变化,主要取决于不同条件下聚合物分子与固相颗粒的不同作用机理．对水基钻井液体系而言,泥饼实厚为０．５ ～ １．５ｍ ｍ 是较合适的．     

渤海中部BZ34-2EW区块防塌钻井液试验研究

对ＢＺ３４２ＥＷ区块地层岩样进行了理化性能分析和电镜分析,结果表明,该区块属于层理、裂隙发育的易剥落坍塌的硬脆性页岩地层。无机盐几乎不能抑制岩样水化膨胀,而合适的钻井液可以抑制其水化膨胀,且具有较高的页岩回收率。加入硅酸钠的低粘土相海水聚合物钻井液体系的流变性能好,抑制能力强,泥饼质量好,可用于层理、裂隙发育的硬脆性页岩地层的钻进。     

粘土矿物产状和微结构对地层损害的影响

对120块岩样XRD、SEM分析结果表明,下二门油田纵向粘土矿物演化规律明显,浅、上层系以蒙皂石—高岭石组合为主,中、下层系为绿泥石—高岭石—伊/蒙间层组合,深层系为绿泥石—伊利石组合。发育七种粘土微结构类型,地层微粒的稳定性由占主导地位的微结构类型决定。微结构稳定性序列为层流状>绒球状>畴状>叠片支架状>絮团状>蜂窝状>支架状。预测碱敏、水敏、盐敏和出砂是最严重的地层损害方式。     

泡沫钻井流体稳定井壁机理分析与评价技术探索

采用泡沫流体钻进过程中,容易发生井壁失稳,但性能良好的泡沫流体对稳定井壁仍具有一定的积极作用。目前,针对泡沫钻井流体井壁稳定性的评价手段较为匮乏。通过对泡沫钻井流体的抑制性能和封堵性能进行实验评价,形成一套井壁稳定性评价方法,可以为评价泡沫钻井流体稳定井壁性能提供一定的技术参考。结果表明,所研究的泡沫钻井流体具有良好的抑制性和封堵性,化学抑制和物理封堵相结合,形成一定的稳定井壁性能。最后,对泡沫钻井流体稳定井壁机理进行阐述。     

胜北构造粘土矿物纵向分布及演变规律

为探求吐哈油田胜北构造粘土矿物纵向分布规律与井眼稳定性的关系,以台参２井为例系统分析了本构造泥页岩地层中高岭石（Ｋ）、绿泥石（Ｃ）、伊利石（Ⅰ）、蒙脱石（Ｓ）和伊蒙混层（Ｉ／Ｓ）矿物的分布及演变特征,测定了粘土矿物中各种阳离子（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）的可交换容量（ＣＥＣ）．研究表明,胜北构造上部地层是以Ｓ（约４０％）为主的高活性泥岩,中部大段硬脆碎泥页岩以Ｉ／Ｓ（约５０％）为主,下部地层Ｉ／Ｓ渐减至消失．Ｋ、Ｃ、Ｉ纵向分布较为均匀,基本与井径扩大率无相关性．井径扩大率与Ｉ／Ｓ含量呈明显正相关,但与Ｉ／Ｓ中的Ｓ含量却呈负相关,Ｉ纵向变化小但总含量较高（约５０％）且其中裂隙、解理发育,因此认为井眼的失稳主要是Ｉ及Ｉ／Ｓ含量较高的硬脆碎泥页岩在释放构造应力时,各种综合工程因素诱发地层崩裂和剥蚀而引起的,具有明显的时敏性．由于这种地层的ＣＥＣ特别是ＥＫ较低,因而必须主要靠封堵裂缝而不是提高钻井液中的Ｋ＋浓度来抑制井眼垮塌     

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     

硅酸钾钻井液体系的实验研究

考察了氯化钾和硅酸钾对钻井液流变性和失水造壁性的影响规律。建立起硅酸钾钻井液体系配方,即:4%土浆+3%硅酸钾+0.5%JT888-Ⅲ+3%FDJ-1+2%QS-2+2TY540+3%SMP-Ⅱ。综合实验结果表明,该配方配制的硅酸钾钻井液体系具有优良的流变性、失水造壁性和抑制性,优于相同加量下的氯化钾钻井液体系。同时,该体系还具有良好的热稳定性和抗污染能力(5% NaCl、0.7% CaSO4),抗温能力强(达120℃)。