泥饼强度影响因素研究

用ＦＣＰ－２０００泥饼针入度仪对吐哈油田常用聚合物泥浆和聚磺泥浆体系中影响泥饼质量的因素进行了系统研究．结果表明体系中固相颗粒的含量及其粒度分布对泥饼强度的影响最大．虽然作用机理不同,但起抑制和封堵作用的处理剂都能提高泥饼强度,而尤以含有钾铵基聚合物的泥浆的泥饼强度最大．实验中还发现一具有规律的异常现象,即压力增加时,泥饼致密层变厚,但其强度却降低．现场泥浆检测标明,钾铵基聚磺泥浆具有最好的泥饼强度,最高可达４００ｇ以上．对水基钻井液体系而言,一般泥饼强度为２００ｇ左右即能满足工程要求．     

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．     

泥饼弹塑性影响因素研究

泥饼弹塑性反映泥饼在渗透、压缩、多孔和摩阻等方面的综合特性．主要就惰性固相颗粒粒度分布和包被性聚合物对反映这些性能的各参数的影响进行了实验研究．证实了泥饼的弹塑性和泥饼的强度是一对矛盾．含有细的和粒度分布大的固相颗粒的泥饼结构致密,可压缩性和渗透性小．聚合物含量增大使泥饼结构疏松,含水率和压缩性大．对吐哈油田１７ 口井的现场泥浆的泥饼质量进行的检测表明,ＡＰＩ失水泥饼实厚一般不超过１ｍ ｍ ,其强度多在１００ ～１５０ｇ;ＨＴＨＰ泥饼实厚在１ ～１．５ｍ ｍ ,强度为１５０～４５０ｇ,最高可达到５００ｇ 以上．但由于ＨＴＨＰ泥饼密性好,致密层厚,一般韧性稍差．     

泥饼弹塑性影响因素研究

泥饼弹塑性反映泥饼在渗透、压缩，多孔和摩阻等方面的综合特性，主要就惰性固相颗粒粒度分布和包被性聚合物对反映这些性能的各参数的影响进行了实验研究，证实了泥饼的弹塑性和泥饼的强度是一对矛盾。     

泥饼厚度影响因素研究

使用ＦＣＰ－２０００泥饼针入度仪，对埕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。     

泥浆泥饼压缩性评价方法对比研究

本文通过对现行评价泥浆泥饼压缩性的三种方法:“泥饼渗透率法”、“泥饼针入度法”、“两次失水法”进行对比实验研究,考察了在常温静(动)态和高温静(动)态四种实验条件下泥浆泥饼可压缩性之间的对比关系。结果表明:以“两次失水法”,且以不倒泥浆两次失水法作为评价泥饼压缩性,方法简便,数据可信;得出泥饼的可压缩性是由弹性变形和塑性变形共同作用的结果。     

化学固化-机械压滤联合处理工程泥浆试验研究

提出一种化学固化-机械压滤联合处理工程泥浆的新思路,用以解决机械压滤泥饼力学性质差的问题。首先,通过三轴试验确定了复合固化剂GGBS-OPC的最佳配比;然后开展了不同固化剂掺量下的联合处理工程泥浆试验,并测定了不同龄期试样的含水率、剪切特性指标。结果显示,GGBS-OPC最佳配比1:1下固化土强度可达纯水泥固化土强度3倍以上;固化剂可以有效降低泥饼后期含水率,提升泥饼抗剪强度、黏聚力,固化剂掺量越多对应变化越大,证明了联合法处理工程泥浆改善压滤泥饼力学性质具有可行性。     

水平井气化水洗井投产技术

在水平井钻遇油层时应用了MEG钻井液和屏蔽暂堵技术，形成了虚泥饼屏蔽层“伤害”，完井后筛管和井壁之间的环空及筛管内部残存泥饼和泥浆。为最大限度地恢复水平井产能，消除残存泥饼和泥浆是提高水平井产能的关键。开展了水平井解除虚泥饼和泥浆伤害配方和洗井工艺。形成了碱液浸泡、气化水配特殊工具高压旋转喷刷连续拖动清洗工艺技术。     

PZJ型多功能冲洗液的室内研究

在钻井施工中,钻井液形成的泥饼直接影响后期的固井质量,如何有效地冲刷泥饼,提高界面的胶结能力,对提高固井质量至关重要。在前期对复配型表面活性剂的冲洗效果及其作用机理研究的基础上,经室内实验,确定了PZJ多功能冲洗液配方。实验结果表明:该冲洗液具有良好的流变性和耐温性,接近于牛顿型流体;对低固相泥浆、油基泥浆的冲洗效率均达到了88%以上,同时使界面胶结强度提高50%以上。通过扫描电镜,对胶结强度提高原因进行了微观分析。     

MTC固井液二界面胶结强度实验研究

常规水泥浆体系固井二界面胶结强度较低，为了解决这一问题，进行了MTC固井液二界面胶结强度实验研究。结果表明，MTC固化体的体积收缩率远小于水泥石的体积收缩率。与低密度水泥浆体系相比，MTC固化体系与泥饼之间能够实现整体固化胶结，MTC固化体二界面胶结强度受井壁界面性质影响较小，尤其在有一定泥饼存在的情况下更是如此。但由于MTC固化体的抗压强度较低，在地层压力或注入压力较高的井中应谨慎使用。     

抗高温抗盐失水控制剂磺甲基酚醛树脂(SMP)作用机理的研究

本文提出磺甲基酚醛树脂(下称5MP)对泥浆的降失水作用,主要在于对泥饼质量的改善。测定了泥饼的渗透率K作为衡量泥饼质量的重要标志,研究了吸附量随温度、介质矿化度和PH值的变化以及吸附量与对应条件下泥浆失水造壁性的关系。着重研究了SMP与磺甲基褐煤(下称SMC)复配前后介质中NaCI含量对吸附量、泥浆中泥土的粒度分布、泥饼渗透性和失水的影响,发现它们之间存在着互相制约的关系。5MP抗高温抗盐的作用机理,一面面在于它本身具有较强的越稳寅性和水化熊力,另一方面在于它通过与SMC复配或与Cr³⁺等高价阳离子的络合作用,使之在高温和高矿化度条件下仍能有效地吸附在粘土表面,继续起着稳定的护胶作用。     

钻井液泥饼形成及评价研究综述

钻井过程中钻井液滤失形成地层浅处的内泥饼和井壁表面的外泥饼。形成高质量泥饼可以保证顺利钻进,但也对后期固井和生产造成影响。介绍了泥饼的形成过程和结构特征,调研了泥饼形成的数值模拟研究和实验研究,总结了泥饼评价的常规方法和参数计算经验公式。内泥饼和外泥饼的形成是同时进行、相互影响的过程;目前的研究多局限于外泥饼的形成和评价,且评价结果因技术人员经验和主观认识而有较大差异;研究中通常忽略内泥饼的形成及其对外泥饼的影响。未来研究需要综合考虑影响泥饼形成的地层因素和钻井液因素;基于"数字岩心"技术,研究泥饼的颗粒、孔隙与喉道特征;建立泥饼形成的数值模型,研究各因素对泥饼形成的影响规律。从微观结构揭示泥饼形成机理,并建立泥饼评价方法,对钻井液滤失造壁性能评价和体系优选、评价泥饼对固井质量的影响等工作有重要的意义。     

泥水盾构泥浆在砂土地层中的渗透特性及对地层强度的影响

对于泥水盾构隧道施工,在有压泥浆渗透到地层的情况下,开挖面表面会形成渗透系数极小的泥膜.通过作用在不透水的泥膜上的泥浆压力来平衡掌子面前方的土水压力,以保证开挖面的稳定.以南京纬三路过江通道工程为背景,选择粒径及级配不同的3种地层,进行室内有压泥浆渗透地层模型试验,探讨有压泥浆在不同地层中的渗透特性及泥浆渗透对地层强度的影响规律.研究发现,对于砂土地层,其渗透系数是影响泥浆渗透深度及泥膜质量的重要因素,渗透系数分别与泥浆渗透深度及滤水量呈线性相关关系,而渗透到地层中的泥浆也会随着地层粒径的变化对砂土地层的剪切强度产生不同且有规律的影响.本文的研究成果可以为泥水盾构合理的泥浆支护压力提供相关参考.     

MTC固井液二界面胶结强度实验研究

常规水泥浆体系固井二界面胶结强度较低,为了解决这一问题,进行了MTC固井液二界面胶结强度实验研究.结果表明,MTC固化体的体积收缩率远小于水泥石的体积收缩率.与低密度水泥浆体系相比,MTC固化体系与泥饼之间能够实现整体固化胶结,MTC固化体二界面胶结强度受井壁界面性质影响较小,尤其在有一定泥饼存在的情况下更是如此.但由于MTC固化体的抗压强度较低,在地层压力或注入压力较高的井中应谨慎使用.     

卵石土及泥岩侵入地层中泥浆配比试验研究

泥浆支护是泥水盾构实现安全掘进的关键,泥浆压力是否能快速有效的传递到开挖面将影响地层的稳定性控制,而泥浆的配比将直接影响泥浆压力的转化。为保证泥浆在卵石土及泥岩侵入地层中的支护效率,本文以成蒲铁路紫瑞隧道工程为依托,开展了一系列泥浆渗透成膜试验以确定泥浆的合理配比。研究结果表明：泥浆的配比对盾构掘进的效率有明显影响,密度和粘度偏小的泥浆会导致泥浆滤失量过大,泥浆压力不能及时形成;而密度和粘度偏大的泥浆会导致刀盘泥饼的产生,降低盾构掘进效率。本文通过泥浆渗透试验与现场实测,在有效成膜和防结泥饼之间确定了最佳的泥浆配比。该泥浆配比的确定及调整方案在现场取得了良好的效果,以期为泥水盾构在类似地层中施工提供参考。     

高温老化对粘土降滤失剂体系滤失作用研究

考察了高温老化对降滤失剂SMPFL与钠蒙脱土Na-MMT复配体系的滤失性能及影响规律,通过体系黏度、红外光谱、SEM及Zeta电位等考察了体系的高温失稳机理。老化前SMPFL在Na-MMT表面的吸附造成颗粒Zeta电势、水化膜厚度以及颗粒间斥力增加,而且使颗粒在泥饼中松散堆积增大了泥饼渗透率,滤失量的降低主要原因是体系黏度的增高;虽然高温造成Na-MMT/SMPFL体系滤失量增大,但老化后SMPFL仍具有良好的控滤失性能。高温老化造成Na-MMT与SMPFL间氢键作用力减弱,加速聚合物从颗粒表面的脱附、减小颗粒水化膜厚度,而且导致SMPFL的水解。与老化前相比,老化后体系滤失量的降低主要原因是泥饼渗透率的降低。     

高温老化对黏土/降滤失剂体系滤失作用研究

考察了高温老化对降滤失剂SMPFL与钠蒙脱土Na-MMT复配体系的滤失性能及影响规律,通过体系黏度、红外光谱、SEM及Zeta电位等考察了体系的高温失稳机理。老化前SMPFL在Na-MMT表面的吸附造成颗粒Zeta电势、水化膜厚度以及颗粒间斥力增加,而且使颗粒在泥饼中松散堆积增大了泥饼渗透率,滤失量的降低主要原因是体系黏度的增高;虽然高温造成Na-MMT/SMPFL体系滤失量增大,但老化后SMPFL仍具有良好的控滤失性能。高温老化造成Na-MMT与SMPFL间氢键作用力减弱,加速聚合物从颗粒表面的脱附、减小颗粒水化膜厚度,而且导致SMPFL的水解。与老化前相比,老化后体系滤失量的降低主要原因是泥饼渗透率的降低。     

含CMC粘土泥浆絮凝和分离的研究

本文以含有羧甲基纤维素(carboxymethyl-cellulose,简称CMC)作稳定剂的泥浆在电解质和聚合物聚丙烯酰胺(polyacrylamide,简称PAM)的作用下絮凝、脱水为例,讨论了应用PAM试液使泥浆等悬浮液絮凝、脱水的实验方法以及电解质和PAM的类型、浓度、配比、搅拌速度等条件对含CMC泥浆的絮凝和脱水的影响,并由聚合物在固体颗粒上的吸附着手,从理论上分析了聚合物对粗分散体系稳定性的影响。     

泥饼工况下盾构刀盘热力耦合分析

由于在渣粘土质中盾构刀盘中心泥饼的形成造成刀盘出现热损伤等失效,研究了在泥饼作用下刀盘在盾构掘进过程中的热应力耦合问题,得出刀盘在泥饼作用下的温度场和热应力耦合场分布规律。利用Solidworks和ANSYS软件建立了盾构刀盘三维有限元模型,结果表明：泥饼形成时,温度在短时间内急剧升高,导致热应力在同一时间内急剧增大到168.2 MPa,最大热变形达到3.1 mm,并且刀盘中心出现了翘曲现象。     

扎纳若尔油田巨厚盐层的钻井泥浆工艺

论述了盐对泥浆胶体性质的影响机理,介绍了两性离子聚合物抗盐泥浆的组成,总结了两性离子聚合物泥浆体系钻穿大段盐层的施工工艺及现场应用中常见的问题,指出抗盐泥浆的基础是保证处理剂对粘土颗粒足够的护胶能力,而手段是提高抗盐处理剂在泥浆中的含量。通过扎纳若尔油田的钻井实践,证明了两性离子聚合物泥浆极强的抗盐能力和钻穿盐层泥浆工艺的合理性。