沥青层钻井液柱压力关键影响因素及控制技术

沥青层安全钻井问题困扰Y油田的开发,微小的钻井液柱压力波动即可引起沥青流动侵入井内而发生复杂事故或弃井。分析表明,污染后钻井液性能恶化快、沥青易黏附固相颗粒、高温可流动性好、钻井液与沥青的置换型漏失等造成钻井液柱压力难以控制,进而造成沥青侵入速度与程度得不到有效控制。室内和现场试验表明,保持钻井液膨润土含量1%、随钻堵漏材料含量8%左右有利于钻进时钻井液柱压力控制;稠化封堵技术可减慢停止循环时的沥青侵入速度;控压钻井(MPD)技术可有效调控井筒液柱压力,以较低钻井液密度钻穿沥青层,降低沥青与钻井液置换量、侵入速度与程度到可控水平。     

沥青层钻井液柱压力关键影响因素及控制技术

 沥青层安全钻井问题困扰Y 油田的开发,微小的钻井液柱压力波动即可引起沥青流动侵入井内而发生复杂事故或弃井。分析表明,污染后钻井液性能恶化快、沥青易黏附固相颗粒、高温可流动性好、钻井液与沥青的置换型漏失等造成钻井液柱压力难以控制,进而造成沥青侵入速度与程度得不到有效控制。室内和现场试验表明,保持钻井液膨润土含量1%、随钻堵漏材料含量8%左右有利于钻进时钻井液柱压力控制;稠化封堵技术可减慢停止循环时的沥青侵入速度;控压钻井（MPD）技术可有效调控井筒液柱压力,以较低钻井液密度钻穿沥青层,降低沥青与钻井液置换量、侵入速度与程度到可控水平。     

伊朗Y油田沥青质稠油侵入钻井液处理技术

伊朗Y油田钻井施工面临沥青质稠油侵害的难题,由于钻遇沥青质稠油胶质和沥青质含量高,严重影响钻井液流变性能和安全钻进。通过对沥青质稠油组份分析后认定其属于典型的劣质稠油,其自身黏度受温度变化影响剧烈,是造成钻井液污染和流变性能恶化的根本原因。通过室内研究形成了以乳化剂、柴油为主的钻井液乳化降粘技术,能有效改善受沥青质稠油污染的钻井液流变性能;以交联硬化剂为主的沥青质稠油表面硬化技术,室内实验加入8.6%的交联硬化剂能明显减少沥青质稠油黏附钻具、筛网;以氧化硬化剂为主的沥青质稠油改性技术,在钻井液环境下可将沥青质稠油软化点从50℃提高至110℃,有效抑制了沥青质稠油的高温流动性。钻井液乳化降黏技术和沥青质稠油氧化硬化技术分别在雅达Y油田F19井和F17井进行了现场应用,改善了受污染钻井液的流变性能,减弱了沥青质稠油向井筒的侵入速度和侵入量,具有一定的推广应用价值。     

钻井液堵漏材料研究及应用现状与堵漏技术对策

井漏是目前钻井过程中常见且难以治理的井下复杂事故之一,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一.复杂地层钻井过程中,常用堵漏材料存在对漏失地层适应性差、抗温性能不佳、承压能力和驻留能力差等问题,缺乏科学的堵漏对策,导致一次堵漏成功率低、堵漏方法难以复制.阐述了桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、吸水/吸油聚合物堵漏材料、聚合物凝胶堵漏材料、可固化堵漏材料、智能堵漏材料等堵漏材料的组成、特点和堵漏机理,总结了不同种类堵漏材料在不同漏失类型地层中的应用效果,提出了堵漏材料在钻井液堵漏中应用的技术途径、研发方向及堵漏对策.研究结果对于提高钻井液防漏堵漏效果、促进堵漏技术的发展具有重要的理论和技术借鉴意义.     

智能材料在钻井液堵漏领域研究进展和应用展望

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一。常规堵漏材料在处理渗透性和中小裂缝性井漏时取得了较好的效果,但是对于大裂缝或缝洞性堵漏的适应能力较差,一次堵漏成功率较低。智能材料研发与应用是当今国际前沿学科领域,研究其在钻井液堵漏领域的应用,开发新型智能堵漏材料,有望为钻井液堵漏提供创新性解决方案和技术手段。通过文献分析,阐述智能形状记忆合金、智能形状记忆聚合物、智能凝胶、智能膜和智能仿生材料等智能型材料在钻井液中的作用机制以及应用现状,针对不同智能材料在钻井液中的作用机制和特点,论述智能材料用于钻井液堵漏的可行性和技术途径,提出智能材料在钻井液堵漏领域应用的技术研发方向、方法及应用前景展望。     

温度与表面活性剂协同作用下的特超稠油油水固界面行为分析

温度与表面活性剂都是影响稠油油水固流变性的重要因素;但目前针对稠油的流动性改善研究一直停留在以采收率增加量衡量流变效果的层面,忽略了从界面行为变化的角度上分析增强流动性的机理。针对以上问题设计了一系列测量不同因素对流变性、界面张力及接触角的影响试验,探究了温度与表面活性剂协同作用下是否会对改质降黏过程产生增效影响。结果表明稠油对温度敏感性较高,且升高温度与加入表面活性剂都可降低界面张力、改变润湿性、提高流动性。研究还发现,当二者协同作用时会比单一因素影响获得更好的降黏效果。     

防治煤炭自燃的稠化砂浆流动阻力特性实验研究

分析了稠化剂的悬砂机理,采用稠化砂浆流动性能测试系统,测试水砂比2:1(质量比)和不同流速条件下的稠化砂浆的流动阻力。实验结果表明,KDC型稠化剂的剪切稀化特性能大幅度降低稠化砂浆的流动阻力,降低了稠化砂浆输送的能耗,有利于稠化砂浆的管路输运。其减阻特性属于固液两相流中的静减阻机理,即稠化剂的加入增厚了边界层,降低了管道壁面附近的流速梯度,减少了砂粒对管道摩擦的概率,显著地降低了流动阻力。     

可酸化凝固型堵漏技术在胜利油田车66区块的应用

介绍了可酸化凝固型堵漏剂的配方、室内评价、施工工艺和现场施工效果.结果表明,该堵漏剂注入漏层后具有凝固强度高、凝固强度可调、凝固后体积不缩小等特点;并易形成假塑性流体,滞流能力强,特别适合于高渗透及裂缝性地层的堵漏.该堵漏剂稠化快、固化慢、强度高、可酸化、封堵效果良好.胜利油田车66区块沙三中下、沙四段砂砾岩地层压力较高且孔隙大,在同一裸眼井段中地层压力系数不同,当使用高密度钻井液时密度窗口比较小,可能造成上漏下涌或漏涌同层的复杂情况.通过多元复合作用的屏蔽暂堵和可酸化堵漏技术,加入非渗透抗压处理剂提高地层承压能力,成功地解决了高渗透裂缝性地层的严重漏失问题,减少了井下复杂情况和事故的发生.     

稠油低温氧化过程结焦行为实验

采用热重(TGA)、差热(DSC)和高温高压反应釜实验,研究稠油在空气和氮气介质中热转化过程及其反应产物,分析稠油油藏注空气过程中低温氧化对稠油结焦反应的影响,考察稠油在不同反应条件下的临界结焦温度。实验结果表明:随着温度升高,稠油在空气介质中的热转化过程经历低温氧化、沉积结焦和高温氧化3个阶段;低温氧化使稠油的临界结焦温度降低,稠油在氮气介质中的临界结焦温度约为400℃,而在空气中经历低温氧化后其临界结焦温度降低至280℃。结合稠油结焦机制分析认为其临界结焦温度降低与低温氧化存在显著热效应及组分变化有关,低温氧化过程导致稠油上述变化降低其胶体结构稳定性,引起相分离,加速沥青质物理聚沉,发生化学共聚生焦。     

煤层气井快速钻进和气层保护技术

空气钻进和无固相植物胶钻井液适合煤层气钻进。空气钻进速度快,对煤层和环境无污染。无固相植物胶钻井液可生物降解,交联剂可交联堵漏。空气钻井复杂情况的判断与处理具有针对性。     

稠油胶质沥青分散解堵剂性能评价与现场应用

为了解决稠油开采过程中由于胶质沥青沉淀析出堵塞储层,造成蒸汽吞吐开采中注汽压力高以及井筒举升和管线输送困难等问题,提出了稠油胶质沥青分散解堵技术,并对稠油胶质沥青分散解堵剂进行性能评价.室内评价与现场应用结果表明,该分散解堵剂能极强地溶解、分散稠油中的胶质沥青及杂环芳烃,并能抗凝固防沉降,在温度低于10℃以下仍具有较好的溶解分散能力.注汽过程中添加该分散解堵剂能有效防止胶质、沥青质沉积,疏通液体流动通道,大幅度降低注汽压力;此外还能有效降低稠油黏度,提高原油在低温下的流动性,改善稠油在井筒的举升能力及地面的集输效果.     

一种裂缝堵漏体系在超低渗透油田的研究和应用

长庆XF油田为超低渗透、低压、低产老油田。开发过程中的洛河层井漏问题日益严重,成为影响该区钻井速度的重要因素。通过对XF油田洛河漏层孔隙结构特征、渗透率、裂缝形态和发育情况等研究,确定了可诱导裂缝发育是该区块钻井过程中井漏和堵漏一次成功率偏低的主要原因。以"理想填充"理论为指导,通过堵漏机理研究,优选堵漏剂材料,优化防漏堵漏配方,形成了一种新的防漏堵漏钻井液体系(DL—1)。经过室内防漏堵漏评价实验,该钻井液体系可在随钻过程中较短时间内有效封堵漏层,现场试验12口井防漏堵漏效果显著,施工工艺安全可靠,应用效果良好。     

东营凹陷古近系浅层稠油油藏封堵机制

东营凹陷古近系浅层稠油油藏封堵机制认识不清的问题已成为制约下步油气勘探的关键。以永北鼻状构造沙三上亚段稠油为例,根据研究区三维地震、测录井、钻井岩心、岩石薄片、物性测试及试油资料,结合埋藏史及流体包裹体显微荧光分析,对古近系浅层稠油油藏的封堵机制进行研究。结果表明:沙三上亚段稠油主要紧邻不整合面发育,风化黏土层可作为稠油垂向封堵层;扇三角洲平原以泥石流沉积为主,与扇三角洲前缘存在物性分异,对扇三角洲前缘稠油具有侧向物性封堵作用;大气淡水的破坏使早期原油发生稠化,在10000 m Pa·s原油黏度范围之外形成稠油封堵带或沥青带,可以侧向封堵下倾方向的原油;浅层稠油成藏过程划分原始地层沉积、早期原油充注、早期原油稠化、晚期原油充注4个阶段;沙三上亚段稠油油藏发育"两期油气充注、多重封堵机制、油藏分带展布"的成藏模式,早期低熟油发生稠化形成稠油或沥青,晚期成熟的稀油与早期稠油部分混合,由扇三角洲平原向扇三角洲前缘依次展布沥青带、混合带、稀油带。     

空气低温氧化体系对稠油组成的影响

通过对辽河稠油进行低温氧化模拟实验,考察了不同体系氧化反应前后气相组成、稠油组成及性质的改变情况.结果表明:稠油与空气发生的低温氧化反应属于吸氧反应,催化氧化反应使气体中氧气含量下降到2.71％,消耗了空气中87％的氧,氧化使稠油酸值及黏度增大;加水催化氧化使稠油中胶质含量降低13.95％,沥青质含量上升4.81％,胶...     

悬砂稠化剂流变特性研究

研制出一种具有三维网络状结构的悬砂稠化剂，该稠化剂具有极强的悬砂能力，能与山砂以任意的配比形成复合浆体，并将山砂和水固结在一起而不脱水，极大地提高了砂浆防灭火效果；此外使砂不易堵管，大大地降低砂子对管道的磨损，并有利于管道长距离输送．并对悬砂稠化剂流变特性进行了研究，得到该稠化剂是具有剪切稀化特性的假塑性非牛顿流体；当悬砂稠化剂浓度为0．4％时，溶液具有最佳的流体力学特性；同时悬砂稠化剂的粘度与Ca^2＋离子浓度、Na^＋离子浓度、pH值、温度以及存放时间等因素密切相关．最后，用悬砂稠化剂进行了悬浮山砂的实验，制备出具有优良防灭火性能的稠化砂浆．图7，参8。     

深井超深井裂缝性地层致密承压封堵实验研究

深井超深井裂缝性地层钻井过程中极易发生钻井液漏失,桥接堵漏材料形成的裂缝封堵层在高温、高压、高地应力等复杂环境下失稳破坏加剧,导致堵漏成功率和裂缝封堵效果难达预期。基于多级多粒桥接堵漏的思路,以川西地区双鱼石区块超深井钻井常用的WNDK-1型架桥材料和耐高温橡胶颗粒为研究对象,系统开展了高温老化环境下堵漏材料性能评价与裂缝封堵模拟实验。实验结果表明,在150℃钻井液中老化24 h后,WNDK-1型刚性材料的粒度分布未产生明显变化,摩擦系数最高降低1.89%,抗压强度降低1.15%;橡胶颗粒的粒度分布D₉₀值增加3.55%,摩擦系数增加1.59%,抗压强度保持不变;将刚性材料、弹性材料和纤维材料以适当浓度与钻井液复配并进行裂缝封堵,形成的封堵层承压能力普遍高于13 MPa,且封堵层具有低孔低渗特征;观察封堵失稳后裂缝内封堵层结构形态可知,高温老化环境下多级多粒桥接堵漏形成的封堵层主要发生摩擦/复合失稳和剪切错位失稳。     

生物炭改性沥青的路用性能

为改善沥青的路用性能并兼顾环境效益,选择生物炭对沥青进行改性,采用高速剪切法制备不同掺量的生物炭改性沥青,通过沥青三大指标试验、60℃动力黏度试验、布氏旋转黏度试验(RV)、旋转薄膜烘箱老化试验(RTFOT)等对其进行性能评价。试验结果表明,生物炭可有效提高沥青材料的高温性能及温度稳定性,其掺量达到12.5%时改性效果为最佳;生物炭改性沥青的动力黏度和布氏黏度均随生物炭掺量的增加而不断增大,表明生物炭改性剂具有显著的增稠作用,可提高改性沥青的黏结及抗流动变形能力;不同生物炭掺量的残留针入度比均高于基质沥青的,软化点增量均小于基质沥青的,生物炭改性沥青的抗老化性能得以改善。此外,生物炭沥青的应用具有良好的环境效益和经济效益。     

一种沥青固化剂的研究与应用

中东YD油田在钻井过程中钻遇活跃沥青,沥青的涌出导致了钻井液污染、振动筛跑浆、钻具粘卡等多种复杂情况,给钻井施工带来极大困难,甚至导致部分井段或全井报废,造成了大量经济损失。为解决该项技术难题,开展了沥青固化剂的研究和应用,采用交联固化的方式,在实验室内成功优选了性能良好的固化剂GHJ-9,该固化剂使得沥青的软化点由52℃提高到71℃,沥青在钻具上的粘附率降低到5%以下;同时完成了固化剂对钻井液性能影响的评价实验和对钻具腐蚀的评价试验,证明在10%加量情况下对钻井液性能影响不大,对钻具腐蚀轻微。沥青固化技术在中东YD油田进行了多口井的现场应用,试验结果表明沥青固化剂有效封堵了地层孔隙,并和地层溢出的沥青发生固化反应,使得湿沥青发生了明显的聚结固化现象,成团返出地面,有利于沥青从钻井液的分离和清除,降低了沥青对钻井液性能的影响。GHJ-9固化剂的研究和应用为该地区沥青层的安全钻井提供了新的技术方法。     

碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

稠油火驱低温氧化原油与尾气变化规律

为了深入认识稠油火驱开发低温氧化阶段的原油与尾气变化特征,利用反应釜开展了不同温度条件下的低温氧化实验,进行了原油物性、族组分、官能团、色谱指纹、同位素以及尾气组分等方面的研究.研究表明:①稠油在火驱低温氧化阶段以加氧反应为主,并伴随少量的裂解反应;②稠油在200℃以下低温氧化阶段原油物性变差,在200℃时黏度、密度达到最大值,之后随着温度升高又逐渐降低,这主要受原油中非烃、沥青质以及氧元素含量影响;③由于裂解程度低,原油与族组分的碳同位素没有发生明显的同位素分馏现象;④尾气数据表明稠油火驱低温氧化过程中生成了醛、酮、醇或羧酸等含氧化合物.该研究探索了稠油火驱低温氧化过程中原油与尾气的变化规律,并计算出了不同温度下稠油低温氧化反应方程.