浅谈矿山井筒装备的腐蚀机理和防腐工艺选择

随着我国矿井建设井筒深度的延伸,矿井井筒不同程度的受到淋水、潮湿等影响,井筒装备的金属构件长期处在矿井不同水质的浸渍和不同的浸蚀环境影响,立井井筒作为矿井的咽喉,其腐蚀问题不仅直接影响安全生产,井筒装备腐蚀后维修不便,停产更换会给煤矿带来很大损失;锈蚀严重的构件,强度降低给煤矿安全生产产生隐患。本文从其井筒装备的腐蚀机理谈起,对防腐工艺的防腐蚀特点进行了简要分析,提出了自己对井筒防腐方式的选择要点的看法,以期对设计、安装单位和业主在进行井筒装备时具有借鉴作用。     

稠油注天然气井筒举升压降实验研究

新疆塔河油田稠油开采以井筒掺稀技术为主,目前面临稀油紧缺问题,而井下注天然气可以有效减少稠油开采的掺稀量。为了探索稠油注天然气井筒举升过程中的沿程压力,采用高温高压井筒模拟装置,在不同温度和压力条件下开展了稠油注天然气井筒举升压降的实验研究,得出了稠油采取不同措施后的举升压降梯度。在Hagedorn-Brown模型的基础上,建立了井筒举升沿程压力的计算程序,得出了稠油采取不同措施后的井筒举升沿程压力。结果表明,天然气在稠油井筒举升过程中起到了降低混合重力和黏度的作用,可以有效减少稠油开采的掺稀量,掺稀量可以减少30%以上。     

高压注水井地层吸水软化效应及井筒应力状态分析

油气井高压注水增产措施会导致地层吸水软化,改变地层应力状态,从而使井筒受力状态发生变化。针对这一问题,首先对岩心样品进行浸泡及压缩实验,结果表明:浸泡后的岩样弹性模型和抗压强度均发生大幅降低,证实了高压注水措施对地层的软化作用。进一步建立地层、水泥环及套管的三重耦合有限元模型,讨论了高压注水工况下下套管及水泥环的应力状态以及套管壁厚、注水压力等参数的影响规律,采用变化井筒围岩弹性模量的方式模拟井筒围岩的吸水软化作用,并分析套管、水泥环应力变化,结果显示地层软化作用下对套管及水泥环的应力增加非常明显。实验及计算结果为高压注水井井筒受力及套损的理解提供了借鉴。     

川西致密砂岩气藏井筒积液储层损害机理研究

川西致密砂岩气藏储量丰富，但存在井筒积液现象，储层损害严重，从而影响开发效率。深入认识井筒积液储层损害机理是从根本上解决积液储层伤害的前提和基础。针对气井井筒积液储层损害问题，开展井筒积液储层损害定量化评价实验，分析其损伤机理。结果表明，储层含水敏性矿物，易与液体产生反应；且中小孔隙多，造成毛管压力高，导致井筒积液损害严重。井筒压力每增加1 MPa，储层损害程度增加约6%；泡排剂对储层的损害程度随浓度的增加而增大，泡排剂与凝析油作用后对地层造成的损害更大，泡排剂浓度大于0.5%时，对储层的损害程度可达90%以上。研究结果为揭示川西致密砂岩气藏井筒积液储层损害机理提供了科学依据。     

矿山振动与立井井筒破裂分析

本文应用工程地震与结构振动理论,分析了煤矿井下矿山振动的特点以及覆盖层和立井井筒结构对矿山振动的动力响应,认为矿山振动作用是影响井筒破裂的一个作用机制,对目前井筒破裂治理提出了自己的方案.     

花园煤矿主井掘砌所遇问题及对策

根据井筒工程地质情况,确定了井筒掘砌施工方案。针对井筒施工过程中所遇到的井筒变断面处出现环形裂缝、井筒工作面探水注浆及井壁附加应力大等问题采取了有效的措施,保证了主井顺利竣工,工程合格率为100%。     

协庄煤矿主井掘砌所遇问题及对策

根据井筒工程地质情况,确定了井筒掘砌施工方案。针对井筒施工过程中所遇到的井筒变断面处出现环形裂缝、井筒工作面探水注浆及井壁附加应力大等问题采取了有效的措施,保证了主井顺利竣工,工程合格率为100%。     

矿井井筒提升容器活塞风效应分析及计算

矿井提升容器在井筒中占据了部分井筒空间,升降运动时,产生活塞作用效应,提升容器周围的流场和压力场均发生变化,产生动态局部阻力.根据流体力学理论,分析了罐笼在井筒内升降过程中空气的速度变化情况,采用相对坐标法推导了在井筒风速影响下罐笼顺风、逆风和相会时的活塞风速数学计算模型.研究结果表明,井筒提升容器活塞效应的影响因素主要有提升容器的外形尺寸、井筒内的机械通风风速和阻塞比等.研究结论为研究由于矿井井筒提升容器活塞作用效应产生动态局部阻力提供了理论依据.图2,参11.     

神华集团塔然高勒煤矿风井普通法转基岩冻结法凿井施工实践

塔然高勒煤矿风井井筒采用普通法施工过程中井筒大量涌水,导致淹井,后采用冻结法施工。文章介绍了井筒冻结设计、冻结施工及井筒掘砌情况,并对已有井壁破损的问题作了简要探讨。     

考虑井筒压降的底水油藏水平井见水时间研究

为了明确水平井筒内流动对出水时机的影响,基于油藏渗流与井筒管流耦合方法,研究了考虑井筒压降的底水油藏水平井见水时间,分析了见水时间随水平井产量、水平井筒长度等因素的变化规律.研究结果表明:受井筒压降作用,从水平井趾端到跟端,油藏向水平井筒流入量逐渐增大,与不考虑压降模型相比,见水时间提前;提高水平井产量使见水时间提前,水平井产量超过20 m3/d时,见水时间计算中忽略井筒压降将造成明显误差,产量越高,误差越大;水平井长度增加,见水时间推迟,水平井长度超过400 m时,井筒压降对见水时间产生明显影响,使见水时间随长度变化速度减慢,水平井长度超过2 000 m后,受压降作用,见水时间不再随长度变化.实际生产条件下,井筒压降对见水时间作用显著,底水油藏开发决策中应考虑其影响.     

海上钻井井壁稳定性研究及应用——以A-1井为例

井壁的稳定性问题是一项急需解决的世界级难题,井壁失稳在世界范围内的各个油田中普遍存在。A-1井是一口位于东海某区块的直井,根据相邻已钻井复杂情况统计可知,该区块遇阻、掉块、卡钻等问题频发。将理论分析与数值模拟相结合,通过收集大量的地质、地震、钻井和测井资料,选择合适的理论模型,预测计算了A-1井的地应力、孔隙压力、破裂压力、坍塌压力等,绘制出了地层七压力剖面图,进而得到该井的安全钻井液密度窗口。经与实测点比对,孔隙压力和破裂压力的预测误差均小于5%。本文基于弹塑性力学理论,分析了井壁围岩的应力状态,并利用ABAQUS软件对井壁稳定性进行了数值模拟,分析了钻井液密度对井筒稳定性的影响,发现在低钻井液密度条件下,井周应变不均匀性明显,最小主应力方向上的井周应变远大于最大主应力方向上的井周应变;而在高钻井液密度下,井周应变较为均匀,没有明显的差异性。研究成果为了解目标区块井壁稳定机理提供了有力工具。     

钻井泥浆的开发应用及固化处理

钻井法目前已广泛应用于矿山建设工程,但钻井泥浆的处理一直是钻井法难点问题之一.本文探讨了泥浆在工作面预注浆、壁后充填注浆、冒空区充填注浆和离层带充填注浆中的应用.并论述了泥浆的固化处理问题.     

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。     

钻井液润滑性的合理评价

研究了钻井过程中的摩擦特点,确定了用ＬＥＭ—２动态润滑仪评价钻井液润滑特性的合理使用方法,发现通过调整仪器的内置常数ＣＮＳＴ,就可使不同载荷及转速对测量结果的影响减至最小,从而使不同载荷下测得的摩阻系数Ｃｆ具有可比性．开发了一种与该仪器ＳＨＣ软件系统配套使用的全中文数据处理软件——ＬＥＭＳＳ系统,可完成对钻井液体系及一种或多种润滑剂在不同用途下的评价试验数据处理,以三种不同的图形方便直观地输出评价结果．用该仪器评价了常用钻井液体系的摩阻系数,大多数水基钻井液的Ｃｆ在０．２～０．４,但只要Ｃｆ≤０．２,就可认为其润滑性能满足工程要求．     

三向应力状态下层理性泥页岩地层井壁稳定性研究

层理性泥页岩地层钻进过程中,极易发生井壁失稳问题,严重影响了钻井作业效率,增加了勘探开发的成本。探索了层理性泥页岩地层的井壁失稳机理,开展了考虑钻井液作用下层理性泥页岩地层在真实三向应力状态下的井壁稳定性预测模型研究。研究表明:忽略中间主应力的影响不能准确预测层理性泥页岩地层坍塌的风险;钻井液滤液沿层理面的渗流会降低层理面的黏聚力和内摩擦角;并随时间的变化显现出快速降低和平缓降低两个阶段;改进的层理性泥页岩地层井壁稳定性分析模型能够真实反映地应力状态和井壁岩石的力学特性,现场应用表明其能够比较准确的预测层理性泥页岩地层的井壁稳定性。     

井壁稳定的控制技术

在钻进过程中,确保井壁稳定,是钻井工作者一项经常性任务。文章就目前广泛采用的下套管和泥浆两项措施作了论述。     

川东北元坝地区元坝11井地应力建模和井壁稳定性分析

 川东北元坝地区由于地质条件复杂,多次发生井漏、坍塌、溢流等复杂井况与事故,严重影响施工周期.本文利用GMI井壁稳定性软件,依据元坝11井钻井、测井及地质资料,计算了元坝11井的岩石力学参数,并依据岩石力学实验数据,实现了杨氏模量及泊松比的动静态转化.进一步,利用压裂资料及井眼崩落法则约束最小、最大主应力,计算了最大、最小主应力.建立了元坝11井的孔隙压力、坍塌压力及破裂压力三压力剖面,预测了泥浆密度窗口,分析了元坝11井的井壁稳定性.结果表明,元坝地区陆相地层自下沙溪庙组至须家河组坍塌压力变化较大,导致泥浆密度窗口缩小,并且钻井过程中选取泥浆密度不合适,地层多为砂泥岩薄互层,导致层段多次发生复杂情况,井眼扩径明显;海相地层变化相对较小,泥浆密度窗口较大,井壁相对稳定.     

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井井壁稳定分析

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井过程常面临恶性井漏、井塌和卡钻等复杂情况。通过对华北油田冀中坳陷20余口井的地质工程等资料进行分析,总结了潜山内幕油气藏影响井壁稳定因素:下第三系地层稳定性差(硬脆性泥页岩易垮塌,微米级微裂缝极为发育,岩性复杂多变和地层存在多套压力系统),潜山内幕碳酸盐岩储层孔洞裂缝极为发育,断层和潜山风化壳形成破碎带以及深层井底高温影响。针对井壁稳定影响因素提出相应技术措施:增强钻井液对下第三系硬脆性泥页岩的抑制和封堵性,其中对微裂缝的封堵是关键,异常压力和复杂岩性段要合理设计井身结构,优化钻具组合;碳酸盐地层重点是强化裂缝封堵,且密度是防漏控制因素,与地层压力近平衡的低密度水包油乳化钻井液防漏效果好;利用软化点适当及粒度分布合适的可变形封堵材料对破碎地层形成快速封堵并适当提高钻井液密度有利于井壁稳定;对井底高温情况要选用合适的抗高温钻井液体系,关键要维护好高温高压条件下钻井液的性能,提高其抗温能力,维持高温高压下胶体稳定,稳定流变性能和滤失量。     

砂卵石层泥浆护壁与旋挖钻进工艺

采用经典土力学滑动理论,分析砂性土地层的孔壁稳定性与泥浆护壁机理;应用岩石破碎学理论,探讨旋挖钻头的碎岩过程,在此基础上研究旋挖钻进的工艺方法、技术参数和泥浆性能指标。研究结果表明:对孔壁起稳定作用的关键因素是泥浆的密度,随着泥浆密度的增大,孔壁稳定性增加;采用高分子聚合物泥浆,增加凝胶作用,能较好地解决旋挖成孔速度与孔壁稳定性之间的矛盾;孔内压力降低值随钻具提升速度的变化而变化,提升速度越大,压力降低越大,越容易造成孔壁不稳定。     

抑制钻屑形成泥球的钻井液研究

针对渤海QHD32-6油田钻井中钻屑形成泥球的突出问题,依据钻屑形成泥球的原因分析,采用粘结法、全角滚动法等实验方法,评价了自己研制的“FNJ-1”型防粘结剂的抑制钻屑粘结作用效果,并应用该剂于渤海QHD32-6油田上百口井的钻井试验中,取得抑制钻屑形成泥球的显著效果。