亲油重晶石的研制及应用

从重晶石的表面结构和特征入手，优选了ＳＥ系列活化剂，并对重晶石表面进行了化学改性，使其表面呈亲油性。这样，在油基液中重晶石颗粒表面易形成一定厚度的油膜，提高了其在油基钻井液中的分散度，减少了聚结沉降，从而大大改善了重晶石加重油基钻井液的动力稳定性。与普通重晶石加重的油基钻井液相比，ＳＥ系列活化重晶石加重的油基钻井液经８０℃和１６ｈ老化后的密度差降低５０％以上，其动力稳定性大大增强，而且流变性能得到了改善。     

亲油重晶石的研制及应用

从重晶石的表面结构和特征入手，优选了ＳＥ系列活化剂，并对重晶石表面进行了化学改性，使其表面呈亲油性。这样，在油基液中重晶石颗粒表面易形成一定厚度的油膜，提高了其在油基钻井液中的分散度，减少了聚结沉降，从而大大改善了重晶石加重油基钻井液的动力稳定性。与普通重晶石加重的油基钻井液相比，ＳＥ系列活化重晶石加重的油基钻井液经８０℃和１６ｈ老化后的密度差降低５０％以上，其动力稳定性大大增强，而且流变性能得到     

抗高温高密度油基钻井液体系静态沉降稳定性建模及优化

抗高温高密度油基钻井液可用于复杂地层钻井,利于井壁稳定,可用于钻大位移井、水平井、超深井等,但在高温状态下面临钻井液沉降问题。钻井液的沉降包括静态沉降和动态沉降,过去主要关注钻井过程中钻井液的动态沉降,但由于钻井液具有剪切稀释性,一般静态条件下沉降稳定性较好的钻井液体系在较高剪切速率下仍具备良好的稳定性,主要研究高温状态下油基钻井液体系的静态沉降稳定性。为使体系达到较好的静态沉降稳定性,以往对各类核心处理剂,乳化剂、有机土、重晶石和油水比的加量和配比只做出试探性调整,实验存在一定盲目性,不能确定实验周期。针对上述问题,分析室内和现场密度2.5 g·cm~(-3)柴油基钻井液流变参数与静态沉降密度差的相关性,建立数学函数模型;将模型反馈的流变参数值与实验结合起来,利用模型优化基础实验,调整处理剂加量至相应流变参数值,使体系静态沉降密度差最小;最终得到一组抗温190℃,密度2.5 g·cm~(-3)沉降稳定性好的油基钻井液体系。研究过程具有目的性,体系静态沉降稳定性建模方法和实验模型结合的方法为优化钻井液体系性能提供了一种新思路。     

一种新型高温稳定的油基钻井液润湿反转剂

对于油基钻井液而言润湿反转剂是一种重要的处理剂。在此优选出了一种新型的阳离子表面活性剂XNWET作为油基钻井液的润湿反转剂;它具有来源广、价格低、亲油性强的特点。陈化前后对比实验表明,在220 ℃高温下,XNWET 仍能与亲水性固体有很好的吸咐性能,其最优加量为1. 2 g/ 100 g 重晶石。     

连续动态多重光散射法评价高密度油基钻井液稳定性

采用多重光散射仪(AGS)持续测试高密度油基钻井液静置不同时间的背散射光强度的变化规律,分析油基钻井液在不同时间内的综合稳定性。研究了密度、NaCl质量分数、CaCl2质量分数及CaSO4污染对油基钻井液稳定性的影响。实验结果表明:在相同密度下,高密度油基钻井液的不稳定是由于加重剂等固相粒子沉降引起样品池的顶部有清液层析出,底部有一定团聚沉淀形成;随着密度的增加(2. 0～2. 6 g/cm3),钻井液的综合稳定性增强,说明加重剂固相的增加并不是导致钻井液不稳定的主要原因,与钻井液中的乳化润湿体系有很大的关系。NaCl质量分数增加(3%～12%)对钻井液稳定性影响不大; CaCl2质量分数增加(5%～25%),钻井液体系的稳定性增加; CaSO4浓度的增加对油基钻井液的稳定性影响较为复杂,在高浓度(15%)和低浓度(3%～10%)钻井液稳定性均会降低,质量分数为12%时钻井液的稳定性最好。     

油基钻井液驱动下射流式液动冲击器的动态特性分析

在油气勘探领域,射流式液动冲击器常被用来加速硬岩钻井,降低钻柱摩擦,解决钻头粘滑等问题。实验表明,利用清水不能准确预测实际钻井中油基钻井液驱动的射流式液动冲击器性能。采用模拟和实验相结合的方法,研究了油基钻井液对射流式液动冲击器的动态特性的影响。结果表明,油基钻井液密度和固相颗粒对液动冲击器的压力降及运动特性具有显著影响。在液动冲击器的工作流量范围内,由于高速流体的剪切稀释特性,油基钻井液的非牛顿流变特性对其输出特性影响不大。总的来看,射流式液动冲击器可以在油基钻井液中稳定工作,具有正常的动力水平和良好的适应性。     

非牛顿压裂液中支撑剂聚集沉降规律实验研究

水力压裂中常用的交联冻胶压裂液属于非牛顿流体。针对支撑剂在非牛顿流体中是如何沉降的问题,利用垂直裂缝物理模型,分别采用不同液体、流速、支撑剂密度及砂浓度进行实验,研究支撑剂在流动的交联压裂液中颗粒沉降的规律。结果表明,在非牛顿流体中,液体流动越慢,支撑剂密度越大,砂比越高,颗粒的聚集沉降现象越明显。在现场施工中应该采取一定措施来减弱支撑剂颗粒聚集沉降的影响。     

KPC页岩抑制剂作用机理的研究

用ＫＰＣ页岩抑制剂对安丘膨润土和英国评价土进行了吸附试验。试验结果表明，ＫＰＣ易于吸附在英国评价土上。用沉降分析仪对页岩颗粒的粒度进行了分析，用ＫＰＣ对钻井液处理后，其粗颗粒有所增加．肢体率测定结果进一步证实，用ＫＰＣ对钻井液进行处理后，其胶体享有所下降。高温高压实验说明，用ＫＰＣ处理后的钻井液形成可压缩性的致密滤饼，改善了钻井液的滤失性能。研究表明，ＫＰＣ页岩抑制剂能抑制粘土水化分散，具有防止井壁坍塌的优良效果。应用实例证明室内试验研究结果与ＫＰＣ的现场使用效果是相互吻合的。     

提切剂对合成基钻井液流变性的影响

对比分析不同温度下3种提切剂对全油/油包水合成基钻井液的提切效果及作用机制,模拟海洋深水钻井立管中低温、低流速条件,对比提切剂对油包水合成基钻井液黏温特性的影响,采用Haake RS300流变仪选用Rot模式测试不同提切剂配制的油包水钻井液的凝胶尖峰和流变曲线,选用Osc模式分析钻井液的弹性模量和黏性模量。结果表明,较高相对分子质量、具有多种极性基团的提切剂通过氢键形成弱凝胶,可提高低剪切速率下的黏度,改善油包水钻井液的触变性以及弹性模量,从而有效悬浮重晶石和清洗井眼。     

定常均匀流中颗粒均匀分布的稳定性

在双流体模型的框架下,对定常均匀流中颗粒均匀分布的稳定性进行了分析。给出了颗粒均匀分布的稳定性条件。研究了影响颗粒均匀分布状态稳定性的主控参数及颗粒均匀分布稳定的参数范围。讨论了颗粒碰撞恢复系数、颗粒初始体积分数对颗粒聚集的影响。发现随着颗粒Re的增加,系统将会由稳定状态转变为不稳定状态。在初始的颗粒体积分数小于0.015的情况下,系统对短波扰动是稳定的,对长波扰动是不稳定的。在颗粒初始体积分数高于0.015时,系统对短波扰动是不稳定的,对长波扰动则是稳定的。颗粒碰撞弹性恢复系数越小、颗粒初始体积分数越大,颗粒聚集现象越明显,只有在颗粒浓度小于0.0005的情况下,颗粒才不会出现聚集现象。     

不同加重材料对N80钢表面磨损的实验研究

对比考察了超微重晶石、普通重晶石、四氧化三锰与铁矿粉加重的高密度钻井液对N80金属表面磨损的影响;并利用扫描电子显微镜观察了磨损试件表面形貌;且利用表面粗糙度仪测试了表面粗糙度,探讨了不同加重材料的磨损机理。实验结果表明:超微重晶石对N80钢磨损量是普通重晶石的57.8%,四氧化三锰对N80钢磨损量是铁矿粉的43.8%。在高固相条件下,普通重晶石、超微重晶石、铁矿粉和四氧化三锰对金属表面的磨损主要表现为磨粒磨损、犁削作用、刨削作用和表面疲劳磨损。四氧化三锰和超微重晶石可以充填吸附在金属表面的凹凸处,可显著降低对N80钢表面的磨损程度,四氧化三锰可使得N80钢表面粗糙度降低到铁矿粉的50%。     

Laboratory study of improving petroleum recovery by changing the wettability between the solid/liquid interface

The wettability of the solid powders (silica gel or Kaolin) was measured with the modified Washburn equation indicated as contact angles. The wettability changes for SDBS aqueous solutions on the surface of a silica gel or Kaolin powder were studied. The average aggregation number of the micelle in SDBS aqueous solution was measured by the fluorescence quenching method. Then the oil recovery of n-dodecane on the silica gel or the Kaolin surface was tested. The relationship between the wettability of the powder surface, the critical micelle concentration (CMC) of SDBS aqueous solution, and the mimic oil recovery of the resident oil on the powder surface has been explored. It has been found that the minimum contact angle (most hydrophilic condition) and the maximum oil recovery occurred near the critical micelle concentration (CMC) of SDBS while the interfacial tension between the SDBS solution and n-dodecane was far from ultra-low condition (≤10^-3 mN·m^-1).     

分子沉积膜驱剂对油藏矿物润湿性的影响

分子沉积膜驱油 (简称MD膜驱油 )是一种新的提高原油采收率技术 .为考察MD膜驱剂吸附对不同性质的矿物表面润湿性的影响 ,利用Washburn法分别研究了水和正庚烷在这些矿物上的润湿性变化 .结果表明 ,具有强亲水活性中心的表面吸附MD膜驱剂后 ,亲水性会减弱 ;亲水性较弱的表面吸附MD膜驱剂后 ,水润湿性变化不大 ;中间润湿性的表面吸附MD膜驱剂后 ,水润湿性增强 .MD膜驱剂处理前后不同矿物表面亲水性和亲油性的变化幅度不尽一致 ,说明研究油藏矿物表面MD膜润湿性时需同时考察亲水性和亲油性 .     

考虑润湿反转效应的相对渗透率动态计算方法

润湿反转剂是化学驱提高采收率常用试剂之一,润湿反转剂驱后将改变原始储层岩石性质,对开发中后期油水渗流能力产生较大影响。针对润湿反转过程中相对渗透率曲线难以确定的问题,综合考虑了润湿反转剂导致的界面张力降低及润湿性变化特征,建立了相对渗透率及毛管压力曲线动态计算方法,并分析了润湿反转过程中相对渗透率及毛管压力变化规律。研究表明：油水两相相渗曲线变化同时受到毛管数和润湿性的影响,低毛管数条件下,相渗曲线形态主要受到润湿性的影响,随着毛管数逐渐增大,润湿性的影响减小,最终可以忽略不计。同时,润湿反转剂使得界面张力和毛管力减小,将对渗吸过程产生显著影响,因此,在渗吸驱油过程中,需要对润湿反转剂进行优选,以实现对驱油速度和采收率目标的相对最优。研究结果明确了润湿反转提高采收率过程中相对渗透率及毛管压力的变化规律,为研究润湿反转提高采收率的计算及油藏数值模拟提供了理论基础。     

江汉油田废弃油基钻井液柴油回收技术

江汉油田页岩气钻井作业中使用柴油基钻井液,为减少废弃钻井液对环境的污染,通过室内实验研制了柴油回收剂配方:1%破乳剂OPP+800 mg/L混凝剂PAC+10 mg/L絮凝剂PAM.并优化了柴油回收工艺参数:最佳的破乳温度为55～60℃,破乳时间为60 min,离心转速为3 000 r/min,离心时间为5 min,废弃油基钻井液柴油回收率可达90%以上.回收柴油的品质达到了GB252-2000规定的-10号轻柴油技术要求和GB/T19147-2003规定的-10号车用柴油技术要求.根据现场油基钻井液的配方,再以回收柴油为基液配制油基钻井液,其性能与现场使用的油基钻井液性能相当.     

准噶尔盆地东部致密油水平井钻井液技术研究

准噶尔东部致密油水平井局部非储层井段地层易水化膨胀、分散或剥落掉块,长水平段钻井液携砂和润滑减阻难度大。根据地质工程特征及钻井液技术难点,提出了针对性的钻井液技术对策。通过室内实验对现场常用降失水剂、抑制剂及封堵剂等关键处理剂的评价与优选,进一步简化了钻井液配方;并强化了钾钙基钻井液的抑制和封堵性能,形成了一套适用于准噶尔东部致密油长水平井的钻井液体系。结果表明,该钻井液具有较强的抗盐、抗钙及抗钻屑污染的能力,混油后的钻井液润滑性能可满足长水平段钻井延伸能力的要求,现场应用效果良好。     

地层流体对压裂用疏水支撑剂润湿性的影响

通过Washburn法测试了两种疏水支撑剂的三氯甲烷接触角,考察了疏水支撑剂经模拟地层流体在不同条件作用后的润湿性变化情况。实验研究表明:经模拟地层水浸泡的疏水支撑剂,其表面润湿性向亲水性方向转变,且温度越高、地层矿化度越高和作用时间越长,支撑剂的表面润湿性愈向亲水性转变;而经模拟油浸泡的疏水支撑剂,具有相似的规律,但其表面润湿性是向亲油性(疏水性)方向转变。     

莺琼盆地高温高密度水基钻井液流变性调控方法

南海莺琼盆地高温高压地层钻井安全密度窗口窄,对钻井液流变性要求苛刻,而高密度钻井液因固相含量高其流变性调控难度大,因此研究高密度钻井液流变性的影响因素和调控方法对确保该地区高温高压钻井安全至关重要。本文提出通过控制钻井液处理剂液相粘度来调节水基高温高密度钻井液流变性新方法,并通过毛细管黏度法评价了莺琼盆地两套高温高压水基钻井液体系的流变性能以及液相黏度,对高密度水基钻井液流变性影响因素进行了评价和分析。结果表明,钻井液的液相黏度和固相含量是影响高密度钻井液的关键因素,钻井液体系的液相黏度由处理剂液相黏度决定,而固相含量主要由加重材料的品质决定。进一步评价结果表明,磺化类降失水剂液相黏度最低,其次为改性天然高分子降失水剂,合成类的聚合物型降失水剂液相黏度最高;钻井液在相同组成和密度条件下,重晶石品质越高,即密度越高,粒径越小,所配制的高密度钻井液流变性越优。由研究结果可得出,选择低液相黏度处理剂、低剂量膨润土和优质重晶石是高密度水基钻井液流变性调控的主要技术手段。