海上压力衰竭储层长水平井砾石充填泥饼性能研究与应用

泥饼承压及抗冲刷能力是压力衰竭储层砾石充填作业成功的关键因素。南海西部A气田压力衰竭储层长水平井砾石充填具有充填窗口小、充填压差高、充填时间长等特点。前期使用的无固相钻井液(PRD)形成的泥饼承压能力低,无法满足长时间砾石充填冲刷。针对PRD钻井液泥饼面临的问题,室内对PRD钻井液进行了改良,增强了泥饼承压能力,并对改良型PRD钻井液防漏能力、泥饼抗砾石充填液冲刷能力及泥饼破胶后储层保护能力进行研究。实验结果表明改良型PRD钻井液具有较强的堵漏性能;充填速度、砂比对泥饼影响较小;充填压差对泥饼影响较大;泥饼容易破胶,不会对储层油气通道造成堵塞,储层保护效果好。现场使用改良型PRD钻井液,A气田三口长水平井砾石充填作业均顺利完成,无漏失发生,三口井测试产量整体超配产要求。     

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。     

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．     

随钻地层压力测试增压效应响应机理研究*

随钻地层压力测试可在钻井的过程中实时提供地层压力信息,达到提高钻井效率,优化钻井工艺的目的。但由于钻井过程中泥浆滤液侵入地层,造成近井地带地层出现增压效应,增压效应导致随钻地层压力测试结果失真。因此,针对随钻地层压力测试过程中存在的增压效应,分析增压效应产生的主要原因和形成机理,建立了泥饼形成条件下增压压力的理论模型,采用该模型模拟了不同地层、地层流体、泥饼和井筒环境下的增压响应规律,揭示了随钻地层压力测试增压效应的响应机理。研究表明,地层渗透率、泥饼渗透率和过平衡压力的大小是影响增压效应的主要因素,在地层渗透率较低、泥饼渗透率较高情况下增压效应明显增大。     

污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟

高压旋喷技术近几年开始应用于污染土壤修复,对所注入药剂的迁移扩散规律尚不明确,导致工程实践中缺乏可靠依据,同时为克服常规试验测试手段的不足,使用透明土材料开展了污染土修复药剂迁移的室内试验和数值模拟。在考虑分子扩散、机械弥散、对流等耦合情况下,建立了探究药剂在土壤中迁移特性的对流-弥散模型。研究结果表明:透明土试验技术能够直观地显示药剂迁移过程,可以应用于污染土修复药剂迁移特性的研究。在不同土壤压力条件下,存在最佳泥饼高度;相同土壤压力,泥饼高度越高,同一位置处浓度最大值越小;泥饼高度的选取关系到高压旋喷参数的设定,对修复效果及效率有重要影响。药剂的迁移以竖向迁移为主,水平向迁移不明显,因此为保证药剂以较高的浓度迁移至泥饼边缘,应使药剂在泥饼间隙水平方向上分布有较高且均匀的初始浓度。     

常切力盘状螺旋流特性的试验与研究

从实测的盘状螺旋流压力与流动角的变化规律出发,分析了螺旋流流动角与工作压力的关系;给出了流速场随旋流半径的分布情况;对压力与流动角、水流速度、螺旋流的旋转强度、摩阻流速、压差系数以及旋流泄泥器之间的相互关系进行了研究;利用Blassius公式计算了切应力;利用运动方程求解压应力并以实测值进行验证。研究表明:螺旋流中除工作压力及流量外,流动角是影响压差、压差系数的主要因素:缝隙高度越小,压差变化越大,对增加泄泥器的推移力越有利。     

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珠因素进行了有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有提高泥饼强度，而尤含 钾铵基聚合物泥 泥饼强度最大。     

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。     

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。     

循环条件下钻柱轴向力的计算和强度校核

对循环条件下钻柱的受力进行了分析，详细推导了由钻柱重力、钻井液静压力和流动压力引起的钻柱轴向力计算公式．研究结果表明，有效轴向力与流动压力梯度相关，而与流动压力的大小无关．给出了液流对管壁摩擦力的计算公式，并提出了循环条件下钻柱强度校核的方法．     

液压元件污染启动的物理模型

本文针对油液污染引起液压元件启动性能变化的现象,提出污染启动的概念、间隙过滤效应以及相应的滤饼理论为基础的物理模型。指出滤饼的特性直接影响着元件的污染启动性能,间隙是滤饼的形成处,滤饼的成因有机械、水力、磁和极化等因素;被污染元件的启动力应包含各种摩擦力和滤饼的破裂力。且结构性水力卡紧和污染性水力卡紧也会加剧污染卡紧,从而使元件在污染时的启动力增加。     

胜北构造硬脆性泥页岩裂隙特征及防塌机理

为了寻求吐哈油田胜北构造硬脆性泥页岩地层防塌措施,分析了其裂隙发育特征和坍塌机理,表明其综合水敏性属中～弱膨胀和中～弱分散,地层岩石具有典型硬脆碎特征,受山前构造运动产生的构造应力、蒙脱石在成岩脱水过程中产生的膨胀力以及厚薄不等的大段夹层煤的共同作用,形成了发育的裂隙和微裂缝,遇水（钻井液滤液）长时间浸泡易产生剥落掉块,引起周期性坍塌．采用提高钻井液的抑制性、改善钻井液的泥饼质量、封堵地层微裂缝的综合物理化学方法可以防治这类地层的井眼坍塌．     

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。     

水力脉冲振动注水泥装置的设计与试验

研制了新型水力脉冲振动注水泥装置,该装置安装在套管底部,在注水泥过程中产生水力冲击作用于套管、水泥浆和钻井液,通过消除气泡、清除泥饼、提高顶替效率和水泥石强度来提高水泥胶结质量.试验测量了水力脉冲装置的脉冲特性.结果表明,当喷嘴压降产生的上推力超过弹簧预紧力时,脉冲装置可以形成幅度为0.5～1.5 MPa、频率为22～25 Hz的压力脉冲,压力脉冲波形规则.调整喷嘴直径,可以控制压降;调整弹簧预紧力,可以控制脉冲压力幅度.该水力脉冲振动注水泥装置活动部件少,安全可靠,便于现场应用.     

浮选精煤热压过滤脱水机理

在实验室型热压过滤设备上对浮选精煤的热压过滤进行了研究,结果表明,与常温气压过滤相比,热压过滤具有较快的过滤速度,且能有效地降低滤饼水分低,加之煤矿坑口用余热可以利用,因此该工艺在洗煤厂具有较好的应用前景。