雾化泵在气体钻井中的应用

本文介绍了气体钻井的分类及在气体钻井中，泡沫气雾钻井基液泵又称雾化泵的应用环境，雾化泵系统参数选择,流程与流量控制。     

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻则带屑不好,钻井效率低;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证,研究结果对空气雾化钻井生产实践有重要的指导作用。     

低压空气雾化烧嘴雾化细度的实验研究

探讨了低压空气雾化烧嘴的雾化机理，分析了影响雾化细度的主要因素，建立了该类烧嘴气体雾化的准则方程．以三种尺寸各异的喷头，在不同的一、二次风配比下进行了实验研究，获得了影响低压空气雾化烧嘴雾化细度的主要因素及其实验关系式     

液-液雾化液滴的粒径分布特性

液-液雾化形成液滴的过程是一个动态的和随机的现象,所形成液滴的大小具有不确定性,但在大量的实验条件下,液滴粒径的大小又呈现统计规律性。为了研究不同流量工况下雾化液滴的粒径分布特性,采用数理统计方法作为一种研究手段进行统计分析。研究结果表明:不同的流量工况下,雾化液滴的粒径大小均呈现一定的分布形式,且随流量的增大,粒径分布的中位粒径、标准偏差的总体变化趋势是减小的;同时为了获得能够描述液滴粒径分布的经验表达函数,对3种常用的粒径分布函数Log-Normal分布、Rosin-Rammler分布、Nukiyama-Tanasawa分布,进行了Pearson χ2拟和优度检验,发现在整个实验流量范围内,Rosin-Rammler分布函数均能够比较准确地描述液滴的粒径分布。     

高压喷射雾化液滴的二次破碎机理

采用射流界面不稳定扰动波雾化分裂理论,分析了单液滴在空气中以极高的速度运动过程中,由于液滴所受内外作用力的不平衡边界条件所产生的表面扰动;建立了液滴二次破碎色散方程,给出了单液滴在扰动波作用下发生二次破碎的最快增长率和相应的最不稳定波长,以及破碎时间和稳定液滴直径;分析了液体粘性、液滴速度对高速运动液滴不稳定性的影响,对液滴雾化机理进行了理论探讨.仿真表明:由作用于高速运动液滴表面的不平衡力,使得液滴界面产生变形加速度,这是导致液滴表面不稳定而进一步分裂的内在动因;粘性对扰动波发展有抑制作用,气液界面运动加速度是控制液滴破碎的重要因素.     

华北沙河街组气体钻井井壁稳定性研究

华北ND潜山构造中深部地层可钻性差、研磨性强,严重影响勘探开发进度。为探索提高该层段机械钻速途径,在沙河街组采用气体钻井,展示了气体钻井提速的巨大潜力。但气体钻进过程中井壁失稳问题一定程度上限制了气体钻井有效应用,成为提速的瓶颈。针对沙河街组复杂岩性分布以及地层流体产出,结合工程地质特征及实验分析开展沙河街组气体钻井井壁稳定性研究,充分发挥气体钻井优势,为进一步论证沙河街组地层气体钻井可行性提供理论基础,具有重要的指导意义。     

多级雾化过程中液滴破碎和粉末微观结构的形成

根据液体金属、气体、旋转装置和冷却液之间的相互作用规律，对多级雾化装置中金属液滴的破碎过程和粉末颗粒形状形成机理进行了分析；结合粉末颗粒的显微结构，从理论上分析了高冷速和大过冷情况下金属液滴的凝固过程。结果表明，该装置适宜于制备非晶、准晶、微晶等微细金属粉末。     

雾化喷涂过程中的液滴特性研究

研究高压静电雾化过程液滴特性,运用信息熵方法建立油液粒径分布模型,通过静电涂油雾化实验研究液滴粒径分布规律.结果发现,液滴粒径随电压变化而变化,静电电压升高,液滴粒径减小;电压不同,液滴粒径的分布状态不同,电压为65 kV时,液滴粒径较小且分布均匀.所得实验结果与理论模型吻合.     

液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响

为了改善气泡喷嘴雾化性能,利用基于液滴统计学的理想雾化理论模型研究了液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响.同时,采用高速摄影技术分析了气泡喷嘴内部气液两相流动及喷口雾化状况,探究了雾化液滴产生不稳定现象的根本原因.实验结果表明,气泡喷嘴雾化本身具有不稳定性,且雾化下游场中不同粒径的液滴均表现出不稳定性.当喷嘴内部气液两相处于气泡流时,喷口处单个气泡的破裂可导致雾化下游场中液滴不稳定;当气液两相处于过渡流时,单个气泡、液体以及较长气柱交替流经喷口会造成气泡雾化液滴不稳定;当气液两相处于环状流时,液桥现象的存在致使雾化下游场液滴不稳定.增加牛顿流体的黏度或者降低非牛顿流体剪切变稀的强度能够有效降低雾化液滴的不稳定性.     

气体钻井井下燃爆分析

与常规钻井相比,气体钻井在提高机械钻速、发现和保护油气藏等方面优势明显,由于负压钻进时,地层流体极易进入井筒,地层产出的可燃气体和氧气混合后具有燃烧、爆炸的潜在危险,容易发生严重的灾害性事故,在气体钻井应用中往往需要充分预测和评估钻遇气层的危险程度并提前采取应对措施。结合气体钻井实际施工情况,简要介绍了气体钻井过程中井下燃爆方面的研究进展,分析了气体钻井过程中可燃气体发生燃爆的条件。并从混合可燃气体组成、温度、压力,以及惰性气体含量等几个方面,展开论述了爆炸极限的主要影响因素。依据经验公式计算了某井气体钻井过程中可燃气体爆炸极限的变化情况,得出可燃气体下限值随井深增加略有减小,可燃气体上限值随井深增加明显增大的结论。结合该井实际施工情况,验证了计算的可靠性,可以看出氮气钻井过程中的氧含量安全范围很窄（2.43%4.20%）。     

浅谈钻井冲洗液在钻探施工中的重要性

介绍了常用钻井冲洗液的类型及适用地层，通过亲自实践总结出钻井冲洗液在钻探施工中的重要性。为今后相关钻探施工工作提供借鉴。     

水基钻井液防塌抑制剂HLJ的制备及性能评价

以聚胺、混合多元醇和水溶性硅酸钠为主要原料,在一定条件下制得的一种淡黄色黏稠液体,即防塌抑制剂HLJ。通过红外光谱分析证实HLJ中含有醚键、羟基、胺基和硅氧键。实验比较了HLJ与常用抑制剂SIAT、NH-3、LYG-2、KCl的岩屑滚动回收率、黏土容量限、页岩膨胀量、抗温、抗盐等特性;并评价了其在聚磺水基钻井液体系中的综合性能。实验表明HLJ是一种性能优异的泥页岩防塌抑制剂。     

无液相携水剂研制及在空气钻井中的应用*

针对空气钻井地层出水难题,开发了一种无液相携水技术。室内实验结果揭示:5秒内携水剂可携带自身重量10倍以上的地层水;温度越高,地层水矿化度越低,携水速度越快;携水剂具有较好的保水能力,携水后不会因压力和离心力增加而失水;携水剂携水后松软,具较好的弹性和润滑性,有利于钻井安全。该技术在中国鄂尔多斯盆地进行了现场试验。试验表明,无液相携水技术可对出水量小于10 m3的地层有效携水;与传统泡沫相比,该技术携水速度快、携水量大、不影响正常钻进,有利于钻井安全并提高机械转速,具有较好的应用前景。     

一种生物合成基钻井液在长宁气田的应用

针对页岩气水平井用油基钻井液环境污染性强、废弃物处理难度大等缺点,开展了一种新型的页岩气井用环保型钻井液体系研究。通过生物合成基础油制备和系统配方性能实验评价,研发了一种以改性植物油为连续相,盐水为分散相的油包水乳化钻井液体系;该体系不含芳香烃等组分,易生物降解,废弃物满足环保标准。将生物合成基钻井液在长宁气田HA平台3口井中进行了应用,应用效果表明,该体系抑制性、封堵性和润滑性好,能保障钻井、电测和下套管等作业顺利施工,环保风险和废弃物处理成本低。     

低固相阳离子聚合物钻井液体系的研究

介绍了一种由聚季铵盐型有机阳离子聚合物（ＣＯＰ）、硝基腐殖酸（ＮＨｍ）、聚乙烯醇．（ＰＶＡ）、膨润土等配制的低国相阳离子聚合物钻井液体系．评价了该钻井液体系的粘度、切力、滤失性能、抑制性能以及抗盐、抗温能力，考察了该钻井液体系的抑制剂—有机阳离子聚合物与常用钻井液处理剂的配伍性能．含１０％ＮａＣｌ的低国相阳离子聚合物钻井液在１２０℃滚动１２ｈ后的性能如下：（１）密度为１．０８～１．０９ｇ／ｃｍ３；（２）ＰＨ值为６．５～７；（３）切力为１～４Ｐａ；（４）表观粘度为９～２４ｍＰａ·ｓ；（５）在常温０．７ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为７．０～１３．４ｍｌ，在１２０℃、３．５ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为２８～４３ｍｌ．页岩在１０％ＮａＣｌ水溶液、０．１％ＣＯＰ水溶液及该钻井液体系中的回收率分别为６５％～６８％，９１％，８７％～９１％．车铵盐型有机阳离子聚合物与阳离子型及非离子型钻井添加剂相配伍，但与复合离子型及阴离子型钻井液添加剂不配伍．该钻井液体系完善后可用作防塌钻井液     

深水油气田控制井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。荔湾3—1气田是我国第一个即将投入开发的深水油气田,利用分级加载的方式测试了荔湾3—1气田疏松砂岩储层的蠕变变形规律。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算,得出了荔湾3—1气田疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。     

木质素钻井液添加剂

本文系统地综述了以各种植物木质素为主要原料进行改性而得的木质素类钻井液添加剂的研制与应用。     

环保型钻井液技术研究与发展方向

介绍了近年来几种环保型钻井液体系的研究及应用进展情况 ,其中包括聚合醇钻井液体系、多元醇钻井液体系、合成基钻井液体系、烷基葡萄糖苷钻井液体系、甲酸盐钻井液体系和硅酸盐钻井液体系 ,且对这 6个钻井液体系的作用机理和适用性进行了详细的分析 ,并总结了近两年来新研制开发的环保型钻井液处理剂 .最后指出了目前环保型钻井液技术存在的问题 ,对环保型钻井液技术的发展方向进行了展望     

鄂尔多斯盆地北部天然气钻井技术研究

鄂尔多斯盆地北部(简称鄂北)工区钻井技术已配套成龙，优选的井身结构经济效益明显；3KP钾基聚合物钻井液、TG无固相完井液可保证井内安全；低密度水泥浆技术已成功应用。     

天然气水合物钻探现状与钻井技术

钻井是天然气水合物勘探发现最直接的手段,也是天然气水合物开发的必要环节。天然气水合物,尤其是海域深水天然气水合物的勘探与开发对钻井技术提出了更高的要求。在总结全球天然气水合物钻探现状和钻井技术的基础上,对天然气水合物钻井面临的挑战和未来发展方向进行了分析。总结认为,全球已在多个冻土区和海域开展了天然气水合物勘探与试采,显示了较好的天然气水合物勘探开发前景;天然气水合物钻探通常与随钻测井(LWD)相结合,并以常规钻探设备、水基钻井液为主;天然气水合物试采井的完井方式各不相同,尚未形成有效的完井技术系列;天然气水合物的温度-压力特征、储层特征、埋深特征和力学特征等决定了天然气水合物钻井面临井筒稳定性、钻井液安全密度窗口窄等方面的挑战。未来,应进一步探索研究控压钻井、欠平衡钻井、套管钻井、隔热竖管钻井、深水浅软地层水平井钻完井、潜式钻探设备组合和经济环保高效型低温钻完井液等技术在天然气水合物钻井中的应用。