纳米植物胶钻井液低温流变特性

钻井液的低温流变特性是冻土天然气水合物钻探研究中的关键问题之一。将纳米材料应用于植物胶无固相钻井液体系;并对其低温流变特性进行专门研究具有重要意义。以KL植物胶与瓜尔胶为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,开展了纳米植物胶钻井液低温流变特性研究。首先,通过试验分别获得了两种纳米植物胶钻井液的优化配方。然后,试验绘制其剪切应力-剪切速率变化曲线;并应用回归分析法和最小二乘法,分别采用宾汉模式、冥律模式、卡森模式以及赫-巴模式对植物胶钻井液在不同温度条件下的试验结果进行回归拟合,对其流变模式进行探讨。分析结果表明,冥律模式是描述纳米植物胶钻井液低温流变性能的最佳模式。最后应用该模式对所研究的钻井液进行了低温流变性能表征。     

无固相/低固相聚合物钻井液低温流变特性

研究低温条件对钻井液流变性的影响,对保证在冻土地区天然气水合物钻探安全顺利的开展有着重要的意义。通过对实验室研制出的无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液流变性进行对比研究,分析两种不同类型的钻井液低温流变性的变化规律。采用赫-巴模式中的参数对无固相与低固相聚合物钻井液的流变性能进行分析比较。对无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液建立了预测黏度与温度关系的数学模型。实测数据验证表明,数学模型拟合度高,可在现场根据不同类型的钻井液采用不同的模型进行分析研究。最后采用扫描电镜对两种体系钻井液的低温流变性进行了微观机理分析。     

煤层气钻探无固相聚合物钻井液的研制与性能评价

针对煤层气钻探过程中易出现的孔壁垮塌问题,采用理论分析与试验研究相结合的方法开展了无固相聚合物钻井液的研制与性能评价研究。首先筛选了高分子聚合物类、植物胶类、生物聚合物类三类无固相聚合物钻井液体系,确定了主要处理剂的加量,确定了三类无固相聚合物钻井液的优化配方,并采用幂律模式对钻井液流变性能进行了评价。在此基础上,制作标准岩样,通过线性膨胀试验对钻井液的防塌性能进行评价。最后,评价了处理剂的添加方法对钻井液性能的影响。结果表明,研制的无固相聚合物钻井液优化配方流变性能好,防塌性能强,配方简单,配制方便,适于煤层气钻探。     

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。     

两性离子聚合物泥浆高温流变性能的实验研究

使用Ｆａｎｎ５０Ｃ高温高压流变仪对两性离子聚合物处理剂ＦＡ３６７和ＸＹ２７及其泥浆体系的高温流变性能进行了实验研究，实验温度为２０～１５０℃，压力达３．４５ＭＰａ，实验结果表明，高分子聚合物ＦＡ３６７水溶液的表观粘度随温度升高而减小，剪切稀释性随温度升高而变差．当温度不超过１２０℃时，ＦＡ３６７能与粘土形成较强的网状结构，对不同温度下的流变模式进行线性回归，结果表明，宾汉、幂律、卡森和带屈服值流体的幂律模式与实测数据都有较好的拟合性．在各种温度条件下，后两种流变模式的拟合情况最好．     

油基钻井液流变参数影响因素探讨

测试不同油基钻井液体系不同温度下的流变参数,并对其在不同温度下的流变模式进行拟合。实验结果表明,以5号白油为基础油配制的不同油基钻井液体系在4~65℃内都属于赫巴流变模式。采用正交设计和极差分析的方法研究了钻井液各组分对钻井液赫巴模式3参数的影响程度。结果表明,相对于其他因素,油水比对赫巴模式3参数的影响幅度最大,相同测试温度下,油水比越低,体系的动切力越大,流性指数越小,稠度指数越大。油水比对体系动切力的影响幅度随温度增加而降低,对流性指数的影响幅度随温度升高而增加,而对体系稠度系数的影响随温度升高变化不大。温度越高,钻井液体系的动切力和稠度指数越小。     

一种新的流变模式及其应用性评价

在评价现有流变模式的适应性和优缺点的基础上,提出一种新的4参数流变模式,利用回归分析的数学方法对各流变模式的流变参数进行数据处理,并对各流变模式的参数确立和评价进行研究,应用不同类型的钻井液测量数据对各流变模式进行回归计算与分析.结果表明:在试验用的6种钻井液中,4参数流变模式能较好地反映各剪切速率下的钻井液流变性,最为精确,拟合效果最好,适用于各种钻井流体;拟合效果由好到差依次为4参数、赫-巴、卡森.幂律、宾汉模式.     

鄯善、丘陵、温吉桑、米登构造岩石矿物组分和理化性能及钻井液技术的研究

论述了针对吐－哈（吐鲁西－哈密盆地）油田鄯善、丘陵、温吉桑（温西）、米登等四个构造并下复杂的具体情况所开展的岩石矿物组份和理化性能分析研究工作，进行了钻井液配套研究。最后研制出适合吐－哈油田的淡水高坂土钻井液、两性离子聚合物钻井液及新型聚磺钻井液体系，取得了显著效果，开创了安全、优质、快速、低耗钻井的新局面。     

温度和粉胶比对沥青胶浆低温性能的影响研究

沥青胶浆的低温流变性能直接影响到沥青路面的低温抗裂性能,本文采用SHRP仪器弯梁流变仪（BBR）和直接拉伸仪（DTT）对沥青胶浆的低温性能进行分析,试验研究了温度和粉胶比对沥青胶浆低温性能的影响。结果表明：温度和粉胶比与沥青胶浆的低温流变特性有较明显的相关关系,对沥青混合料低温性能有重要影响。     

两性离子聚合物凝胶的性能评价及矿场应用效果分析

采用黏度计、动态光散射仪和岩心驱替实验方法,对两性离子聚合物溶液和两性离子交联聚合物溶液的黏度、分子线团尺寸、流动特性、岩心内静态成胶和液流转向进行实验研究。结果表明:在相同条件下,两性离子聚合物凝胶初期黏度、分子线团尺寸、阻力系数、注入压力均与两性离子聚合物溶液比较接近;5 d后,两性离子聚合物凝胶的黏度大幅度上升,分子线团尺寸大幅增加,残余阻力系数明显上升,说明两性离子聚合物凝胶具有良好的延缓交联性能。岩心实验表明,两性离子聚合物凝胶可以在多孔介质内发生交联反应,成胶后具有良好的液流转向效果。矿场试验表明,两性离子聚合物凝胶在深部调驱过程中注入压力明显提升,采油井的含水明显下降,产油量明显增加,增油降水效果显著。     

空心玻璃微珠在钻井液中的分散性能评价及微观机理研究

针对空心玻璃微珠(HGM)在低密度钻井液中分散性较差的问题,采用实验研究、理论分析和微观分析相结合的方法开展了低密度钻井液的研制与性能评价。首先筛选了六种不同类型的添加剂开展HGM的分散性能实验研究。从微观角度对HGM与添加剂之间的相互作用进行理论分析,并采用扫描电镜对性能优越的添加剂进行微观机理分析。最后,提取分散性能良好的添加剂,根据钻井液综合性能的需要引进其他添加剂,研制了适用于低压力系数油气层钻探的低密度钻井液配方,并对其流变性能及长期的分散性能进行了评价。结果表明,研制的低密度钻井液体系组成简单、润滑性能优越,低失水、分散性能及流变性能良好。     

岩体裂隙中宾汉姆流体渗流模型

为研究粗糙单裂隙中宾汉姆流体的渗流规律，提出了描述岩体裂隙中宾汉姆流体黏性和黏惯性流动的渗流模型，并采用数值模拟和室内试验结果对模型进行了验证.在粗糙裂隙中，开展了不同流变参数的宾汉姆流体在大范围压力梯度下的渗流模拟，结合修正的Forchheimer方程分析了宾汉姆流体在不同裂隙几何参数及流变参数下的非达西系数β、临界雷诺数Re_○c、非达西效应因子E等变化特性.结果表明:由宾汉姆流体本构方程推导出的黏性模型能更好地描述黏性渗流.修正的Forchheimer方程能更好地描述宾汉姆流体在粗糙裂隙中的黏惯性渗流特征.粗糙度及流变参数会对渗流特性产生显著影响:裂隙粗糙度越大，浆液屈服应力越大;浆液塑性黏度越大，惯性作用越强.     

适合钻并液及水泥浆的赫谢尔一巴尔克莱(Hersehel—Bulkley)流变模式及其应用

赫谢尔—巴尔克莱(Herschel—Bulkley)流变模式是一种带静切应力的三参数流变模式,它能表示出常用的牛顿、宾汉、指数流变模式的特性。这种模式用于泥浆及水泥浆,具有适应范围广、准确性高的特点。本文从该流变模式的基木形式出发,对模式中的流变参数以及与钻井液、水泥浆相关的剪切稀释、携带岩屑等性能进行了讨论,并提出了计算这些流变参数的合理方法。文中还对该模式所反映在各流道中的水力参数作了合理的和近似的简化,得出了较为精确的压降、剪切速率及雷诺数表达式。     

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。     

高温高压水基钻井液静态密度研究

高温高压条件下,水基钻井液的密度不再是一个常数。而过窄的安全泥浆密度窗口是钻高温高压油气井遇到的最大的问题之一。采用高温高压静密度测定装置和常规钻井液性能测定仪器,研究了自来水和低、中、高三种密度水基钻井液的静态密度随温度和压力的变化规律,并回归了其关系式,建立起了钻井液静态密度随温度和压力而变化的数学模型,并对影响高温高压下水基钻井液静态密度变化的因素进行了分析。得出了温度对水基钻井液的密度影响最大,压力对其影响较小的结论。根据实验数据提出了随着温度的升高,压力对钻井液的密度变化影响变大的观点。     

UNIFAC基团贡献法预测新疆直馏油汽液平衡

在实测新疆原油小于３５０℃馏分油常压和大于３５０℃重油减压不同条件下的汽液平衡数据基础上，探索将正构烷烃模型分子法与ＵＮＩＦＡＣ基团贡献法相结合，按三种相平衡常数模型，预测新疆原油直馏油汽液平衡．通过对泡、露点温度与平衡闪蒸温度的考察，证实了该法的可行性，计算准确性能满足工程实用要求     

电流变液的流变性试验和建模

利用旋转粘度计装置,研究电流变液的流变特性.通过试验,分析电场强度、剪切速率和分散相粒子的百分比等对电流变液剪切应力的影响.利用实验数据,建立描述电流变液流变特性的Bingham模型、广义Bingham和非线性模型,并讨论它们的误差.     

泥页岩地层钻进封堵抑制型钻井液体系的研究

针对泥页岩地层钻进过程中的吸水膨胀引起的孔壁稳定问题,提出了采用超细惰性材料封堵泥页岩微细孔喉、降低渗透率,从而减缓水分侵入的思路。通过实验研究与微观分析相结合的方法开展了含超细惰性材料的封堵抑制型钻井液体系的研制。首先,结合常规实验与电子扫描电镜实验,探讨了超细惰性材料对基浆及聚合物钻井液体系流变性能及失水性能的影响,从微观角度分析了含超细惰性材料钻井液体系泥皮的微观形貌特征。在此基础上,通过不同配方钻井液体系的浸泡实验,研究了超细惰性材料对泥页岩吸水膨胀的封堵抑制性能。研究成果对于保障泥页岩地层的快速钻进具有重要意义,同时,在解决类似吸水膨胀地层的快速钻进方面也具有一定参考价值。