含油钻屑处理技术研究进展与展望

使用油基钻井液在钻井过程中会产生大量含油钻屑,处理不当会对生态环境和人类健康造成危害。世界各国针对含油钻屑的排放制定了严格标准,要求含油钻屑必须处理达标后方可排放。介绍国内外含油钻屑处理的相关法规和标准,对国内外含油钻屑处理技术的主要研究成果及应用现状进行综述,并阐述其技术原理。通过对各类含油钻屑处理技术的归纳总结,明确不同类型处理技术的优缺点,最后对未来含油钻屑处理技术应用研究的发展进行展望。未来含油钻屑处理技术应向着新材料、新装备、新技术的方向发展,以实现含油钻屑的无害化、资源化处理。     

油基钻井液面临的技术难题与挑战

自20世纪20年代以来,为解决钻井过程中遇到的各种复杂问题,在钻井液体系优化和新材料研发的基础上,对油基钻井液技术进行不断完善和改进,目前已形成包括抗高温、低固相、无土相、可逆乳化及恒流变等多种高性能油基钻井液体系和技术,并得到广泛应用。近年来,随着陆上易开采油气资源逐渐枯竭,世界范围内油气勘探开发逐步向页岩气、超深层、超深水等非常规油气、复杂油气资源迈进,对钻井液性能要求越发严苛。在水基钻井液无法满足要求的情况下,油基钻井液因固有的抗温性、页岩抑制性、水合物抑制性、润滑性和储层保护性等优势已逐渐成为钻探高温深井、大斜度定向井、页岩气水平井、海洋深水等各种复杂地层的主体钻井液技术,不仅给油基钻井液的发展带来了机会,也使油基钻井液面临前所未有的挑战。梳理并阐述油基钻井液的发展历程和目前技术现状、难点以及未来发展趋势;提出研发适合油基钻井液的“固壁剂”、油基钻井液配套的系列防漏堵漏材料、Gemini型油溶性聚合物等具特殊分子结构的絮凝剂、油基钻井液携屑剂、抗极高温度的乳化剂等,并开展生物质合成基液和绿色油基钻井液处理剂应用研究,以及采取光催化和微生物协同降解原理的废弃油基钻井液无害化处理研...     

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。     

温度场扰动对天然气水合物相态的影响机制

钻井液是保障钻井安全与井壁稳定的关键,但在天然气水合物钻探过程中存在钻井液侵入水合物储层,发生传质传热导致水合物储层升温失稳,因此深入了解此过程中温度场扰动对天然气水合物相态的影响规律,对天然气水合物资源钻井安全意义重大。基于分子模拟探究温度场对水合物相态的影响规律,阐明含热力学抑制剂体系在变温过程中的水合物生成与分解机制。结果表明：在压力一定的条件下,水合物不但具有强温度敏感性,而且水合物的稳定性还具有时间相关性;在低温区持续时间越长,水合物二次生成风险越大,在高温区持续时间越长,水合物分解量越大;尽管热力学抑制剂可以显著减小水合物二次生成量,但也会显著加快储层水合物的分解;合理控制钻井液体系的热力学抑制剂量及钻井液注入温度,对维持储层水合物相态稳定及防止水合物二次生成至关重要,为天然气水合物高性能钻井液体系构建提供了理论支撑。     

准噶尔盆地南缘井壁失稳机理及对策研究

准噶尔盆地南缘深层钻井存在高温高压、井壁失稳等难题,现用油基钻井液技术面临巨大挑战.根据呼探1井复杂情况统计,基于对失稳地层岩样组构及特征的分析,揭示了井壁失稳机理.结合南缘深层钻井液技术需求,优选自主研发的纳米封堵剂、超细碳酸钙和弹性石墨形成粒度级配,构建了可有效封堵0.05～50.00 μm地层孔缝的油基钻井液体系...     

分子模拟技术在天然气水合物相变机理方面的研究进展及应用

分子模拟已经多年被应用于研究水合物相变机理,成功揭示了水合物成核时期抑制剂的扰乱机理,生长时期抑制剂的吸附抑制及传质阻碍机理,并在水合物抑制剂研制及水合物开采技术等方面发挥了重要作用.本文从成核和分解2个方面介绍了分子模拟技术在天然气水合物相变机理研究进展,详细解释了不稳定团簇成核假说、局部成核假说和"blob"成核假...     

改性热固性树脂研究进展及其在钻井液领域应用前景

改性热固性树脂是通过物理共混或者化学交联的方式引入特定元素或官能团形成的具有体型网络结构的高分子材料.优异的耐热耐压性能和力学性能使得热固性树脂及其改性产品在机械、建筑以及民用生活等领域成为不可或缺的基础材料.综述环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及不饱和聚酯树脂等4种热固性树脂的改性机制及改性后材料特点,结合钻井液相关处...     

氯化铬对油页岩的催化热解及分子模拟机制

原位转化技术是实现深层油页岩大规模开发的关键技术手段,其原理是通过人工加热将地下的固态有机质转化为油气进行开采。利用热重评估实验和高温热解产油实验,开展过渡金属盐催化剂CrCl₃对油页岩催化性能影响的系统研究,采用GC-MS对页岩油产物进行分析,通过分子模拟研究页岩油产物在油页岩层的吸附行为。结果表明：加入催化剂CrCl₃后,油页岩的热解温度能够降低约50℃,油页岩的热解活化能由80.18 kJ/mol降低到44.58 kJ/mol,降幅达44.4%;CrCl₃可将油页岩的产油温度降低,且产油率提升了6.3%;CrCl₃可促进长链脂肪烃裂解成短链脂肪烃,且具有良好的生烃转化能力;CrCl₃可促进有机质裂解,并且使页岩油中短链烷烃的含量增加,具有优异的油页岩的热解催化活性。     

不同剪切作用下VC-713水溶液水合物抑制性研究

VC-713是一种抑制能力强、应用成熟的水合物动力学抑制剂,其水合物抑制性及抑制机理一直是各国学者研究的热点.通过600 rpm和12 000 rpm的搅拌剪切作用促使加质量分数为0.5%的VC-713不同程度地溶解分散于溶液中,进而结合THF水合物形成模拟实验(实验条件为常压、温度由5.0℃逐渐降至0.5℃)、VC-713浓度变化监测实验及实时记录的反应釜内实验现象探明了不同剪切作用下各组VC-713水溶液的水合物抑制性,并对其内在影响机理进行分析.结果表明:VC-713可通过吸附、包裹作用抑制水合物成核及生长,且相对更好地溶解分散于溶液内的VC-713能够更为有效地抑制水合物的形成.     

不同驱动力条件下改性淀粉、羧甲基纤维素钠和黄原胶对水合物形成的影响

研究不同温压条件下加量(质量分数)为0.1%~0.5%的改性淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)和黄原胶(XC)对CH₄水合物形成影响。结果表明3种增黏剂通过对体系中水分子的束缚,不同程度地抑制了水合物的成核及生长;驱动力较弱时,CMC加量达到或超过0.3%后几乎彻底抑制了水合物的形成,XC加量达到0.3%时同样可实现这一抑制效果,但随着XC加量继续增大,受其发泡性及稳泡性较强影响,水合物抑制能力有所弱化,与CMC和XC相比,改性淀粉的水合物抑制性相对较弱;驱动力较强时,3种增黏剂可微弱减缓水合物的形成速率,且XC因其在水溶液中空间结构更复杂,能束缚更多水分子,抑制效果最佳;温度为5~20℃条件下,XC提黏能力较强,且在低温条件下其水溶液的流变性具有较强的可控性,更适用于水合物钻井液体系。