高温高压油基钻井液乳化稳定性评价装置与方法

高温高压油基钻井液乳化稳定性评价仪主要由高温高压不锈钢腔体、测试电极、温度控制系统、压力控制系统以及测试系统组成,高温电极选用PEEK材料,测试的电极距离设计为1.5 mm,电极的放电电压最高设计为2000 V,温度控制系统以T89C51 单片机为核心,采用铸铝电加热器包裹在高温高压不锈钢腔体外部进行加热,压力控制系统采用液压方式加压。对仪器的稳定性进行了测试并与常温常压下电稳定性测试仪进行了对比,结果表明,该仪器可以实现高温高压油基钻井液乳化稳定性评价,并且测试数据稳定、可靠,测量误差不大于5%。研究了油基钻井液在高温高压下乳化稳定性的规律,当维持压力不变时,随着温度的升高,破乳电压值呈下降趋势;当温度低于120 ℃时,随着压力的升高,破乳电压值有所减小,当温度达到120 ℃以上时,破乳电压值基本不随压力的变化而发生改变。      

温度、压力对油基钻井液密度的影响规律及数学模型

油基钻井液的密度受温度和压力影响显著,掌握油基钻井液在不同温度和压力条件下密度的变化规律是钻井安全的重要保障。基于现场配方在室内配制了相同组分、不同密度的4种油基钻井液,使用Anton Paar公司的流体高温高压密度测试仪测定了4种油基钻井液的密度在温度范围60～220 ℃、压力范围20～120 MPa内的变化,探究了温度和压力对油基钻井液密度的影响规律,并建立了油基钻井液密度的温压二元数学模型。使用现场不同密度的油基钻井液对模型的准确性进行了验证,结果表明预测值与实测值之间具有较高的一致性,平均预测准确度达97.93%,能够满足现场使用的需要。另外对2种类似配方的油基钻井液进行了密度准确性验证,结果显示平均误差为9.24%,精度较高。      

高温高压钻井液P-d-T特性及其对井眼压力系统的影响

在高温高压环境下的钻井与完井,既困难,危险性又大。文中阐述了地温梯度、入口钻井液温度、钻井液类型等因素对当量静态钻井液密度的影响;建立了高温高压井中当量静态钻井液密度的计算模型;分析了钻井液密度变化对井底静压、动压、当量钻井液循环密度和动态波动压力的影响。结果表明,利用地面测量的钻井液密度计算井下压力,只适用于浅井和中深井;对于安全密度窗口很窄的高温高压井,必须考虑井筒温度和压力变化对钻井液密度及井内压力系统的影响,才能确保高温高压井的施工安全。     

水基钻井液高温高压密度特性研究

水基钻井液的密度在高温高压条件下不再是一个常数。采用高温高压静态密度测定装置，研究了不同密度水基钻井液的静态密度随温度和压力的变化规律，回归其变化关系式，建立起了水基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。提出了随着温度的升高，压力对水基钻井液静态密度的变化影响变大的观点。准确预测钻井液在高温高压下的真实密度，有利于准确预测和控制井底压力，从而保证油气井在窄安全钻井液密度窗口下安全钻进。     

高温高压水基微泡沫钻井液静密度研究

在说明微泡沫钻井液良好性能和特点的基础上,针对现场应用中的难点,指出了研究该钻井液体系密度与温度、压力关系的重要性.介绍了在高温高压条件下测定水基微泡沫钻井液静密度与压力和温度关系的室内试验方法'利用新研制的高温高压钻井液密度测量装置测量了两种微泡沫钻井液在不同温度、压力下的密度,分析了高温高压对微泡沫钻井液密度的影响规律.结果表明,当温度一定时,微泡沫钻井液密度随压力增加而增大;保持压力不变时,微泡沫钻井液的密度随温度的升高而减小.描述了微泡沫钻井液密度受温度和压力影响而变化的机理.     

微泡钻井液密度特性研究

微泡钻井液是近年来开发的一种适用于低压易漏地层的新型钻井液。笔者利用CL- Ⅱ型流体PVT 测试仪,测定了压力、温度对不同密度微泡钻井液密度的影响,其密度随温度升高而降低,随压力升高而增加,并且压力达3 MPa 以上时,钻井液密度上升趋势趋于平缓。通过对实验数据的回归和公式推导,建立了微泡钻井液井底密度预测模型,通过数学插值方法可以得到配制密度在0.598～0.951 g/cm3 之间的微泡钻井液井底密度预测值。      

高温高压对超深井钻井液密度的影响

井眼内钻井液密度是进行各种钻井施工和设计的必要的基础数据,高温高压环境下的超深井钻井液密度不再是一个常数,而是随温度和压力的变化而变化,因此有必要对超深井钻井中高温高压对钻井液密度的影响进行研究。利用高温高压钻井液密度模拟实验装置,采用胜科1井现场配制的超深井钻井液,测量了温度、压力对超深井水基钻井液密度的影响特性,根据测量结果,建立了温度、压力影响下的水基钻井液密度预测模型。结果表明,水基钻井液密度受温度变化影响比受压力变化影响大,随着温度、压力的增大,钻井液密度降幅较大,同时,高温高压下钻井液更具有可压缩性。建立的预测模型为合理确定现场钻井液密度范围提供了一种新方法。     

BP神经网络法预测水基绒囊钻井液当量静态密度

为研究水基绒囊钻井液当量静态密度随井深变化规律,以绒囊钻井液PVT实验数据为样本,建立了反映绒囊钻井液压力、温度和密度关系的BP神经网络。以BP神经网络为基础,建立与压力和温度相关的井深与绒囊钻井液井下静态当量密度预测模型。模型计算结果相比多元回归预测结果,与PVT实测数据相对误差更小,与磨80-C1井现场测定的0~2 500 m钻井液静态当量密度结果更吻合。用建立的BP神经网络模型预测磨80-C1井所在的磨溪地区绒囊钻井液2 500~6 000 m的静态当量密度,发现绒囊钻井液随井深增加密度逐渐减小,表明绒囊未在高温高压下被压缩成连续相,随井深增加,温度使气囊膨胀作用比压力压缩作用更明显,间接证明了绒囊结构抗压缩能力强的同时,也表明温度加强了绒囊封堵作用。同时,BP神经网络应用于预测钻井液井下静态当量密度,为井下密度预测提供了一种新的数学处理方法。     

深水高温高压井钻井液当量循环密度预测模型及应用

深水高温高压井具有井筒温度场变化复杂、钻井液物性变化大等特点,导致钻井液当量循环密度(ECD)难以准确预测。为此,根据南海某研究区深水高温高压井钻井资料,通过PVT测量仪和旋转黏度计研究了深水水基钻井液当量静态密度、流变参数与温度、压力之间的响应特征,并根据实验数据拟合经验模型参数,同时考虑温度和压力对钻井液物性参数的影响、海底增压对井筒流场与温度场的影响,对深水高温高压井ECD计算模型进行完善。研究表明:高温高压环境对水基钻井液物性有较大影响,海底增压泵排量越高,井筒内ECD越高。利用模型对南海ST362-1d井进行实例计算,ECD模型预测值与实测值平均误差仅为0.249%。该研究结果对深水高温高压井水力参数优化设计及井筒压力控制具有一定的参考价值。     

泡沫油PVT性质实验

泡沫油在不同的压力条件下存在气泡不断产生与破灭的过程,因此,其压力-体积-温度（PVT）测试方法与常规原油的PVT测试方法不同,属于非稳态测试。在不同的压力衰竭速度条件下,测试得到的泡沫油PVT物性差别较大,为了准确表征泡沫油在不同操作参数条件下的PVT性质、准确表征在实际油藏生产过程中的PVT特征,需要对泡沫油的PVT关键参数进行实验分析。笔者开展了委内瑞拉超重泡沫油PVT特性系列实验,揭示了泡沫油开采“拟泡点”特性,总结出了一套泡沫油PVT参数的非常规测试方法,实现了泡沫油在非稳态条件下的PVT物性参数的精确测量,并描述了其影响因素。     

高密度水基钻井液高温高压流变性研究

高密度水基钻井液属于较稠的胶体-悬浮体分散体系,固相含量大,固相颗粒分散程度高,自由水量少,在深井高温高压条件下流变性容易失控。以室内研制的抗高温高密度淡水基和盐水基钻井液为基础,采用Fann50SL高温高压流变仪对钻井液在不同温度下的流变性进行了测试。结果表明,温度是影响高密度水基钻井液流变性的主要因素。随着温度升高,淡水基钻井液的表观黏度和塑性黏度都出现降低趋势;而盐水基钻井液的塑性黏度在150℃达到最低值,然后升高,表观黏度呈降低趋势。利用测试数据,运用宾汉、幂律、卡森和赫 巴4种流变模式进行线性拟合发现,无论是淡水基还是盐水基钻井液,赫-巴模式最佳,幂律模式最差。建立了预测淡水基钻井液表观黏度与温度、压力关系的数学模型,实测数据验证表明,该模型可以应用于生产实际。     

高温产液剖面测试技术应用

方法　依据曙一区超稠油蒸汽吞吐特征 ,选用高温产液剖面测试仪 ,对放喷期产液剖面进行测试。目的　分析超稠油蒸汽吞吐开发油层纵向动用状况。结果　仪器耐温 35 0℃ ,耐压 2 0 MPa。杜 32块放喷期测产液剖面主力产液层占 45 % ,纵向动用程度 6 7.7% ;低产层投产初期弱吸汽不产油 ,油层纵向产液能力与渗透能力具有显著的一致性变化规律。结论　仪器耐高温、高压稳定性能好 ,分辨率高 ,可实现超稠油蒸汽吞吐高温环境下的产液剖面测试。其测试结果可作为分层注汽、调剖等措施的参考依据。     

深水高温钻井液体系研究

深水高温高压井作业面临气体水合物、高温、井漏等诸多问题,严重影响深水油气资源开发作业安全。为此室内构建和评价了一套深水高温高压钻井液体系,通过引入抗高温抗盐聚合物改善保障高温性能,通过引入纳微米封堵材料提高井壁封堵稳定性,通过使用水合物抑制剂来预防水合物的生成。该体系经评价抗高温达200℃、封堵承压性能好、模拟地层条件下无水合物生成,为海上深水高温高压井作业提供了钻井液技术支持。     

抗高温高密度低伤害压裂液体系

深井高温高压地层进行压裂作业时对压裂液提出了更高的要求,为此,通过抗高温稠化剂、抗高温剪切交联剂的合成以及其他主要处理剂的优选,研制出了一种新型抗高温高密度低伤害压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价。结果表明:该压裂液体系具有良好的耐高温剪切性能,在180℃,170 s~(-1)条件下剪切140 min后黏度仍可维持在140m Pa·s左右;该体系在加入0.02%破胶剂后,黏度降低至1.3 m Pa·s,说明破胶彻底,有利于压裂后的返排;压裂液体系对储层岩心的伤害率低,具有低伤害特性。现场应用结果显示,压裂后油井产量提高明显,进一步证明了该压裂液体系能够满足深井地层压裂的要求。     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚,在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守;在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果,提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法,该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线,基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一,然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析;同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高;溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点,地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%;饱和压力之上,随着压力下降,析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大,凝固点在15 MPa以下近乎不变,蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势;压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征,在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚，在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守；在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果，提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法，该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线，基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一，然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析；同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高；溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点，地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%；饱和压力之上，随着压力下降，析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大，凝固点在15 MPa以下近乎不变，蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势；压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征，在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。     

抗高温无固相钻井液研究

4000 m埋深碳酸盐岩储层温度高达150 ℃以上,普通无固相钻井液无法满足抗温需要。室内通过对比动塑比及抗温极限优选出增黏剂VP和XC,并通过热重分析及滤失实验优选出降失水剂CMJ、SMP-2等处理剂;通过反复对比实验优选出抗高温的无固相钻井液,配方为（1%~饱和）甲酸钠+3%CMJ+2%RHJ（润滑剂）+0.2%XC+0.3%VP+3%SMP-2。该体系抗温达200 ℃,抗钻屑污染20%,抗盐20%,抗钙5%,极压润滑系数0.098,渗透率恢复值90%。实验结果表明该体系不仅能够满足高温深井钻井要求,还能实现对裂缝性碳酸盐岩储层的良好保护。     

油井钻杆-套管摩擦磨损试验机的研制

随着定向井、水平井、深井所占的比例增大,造成钻杆与套管磨损严重,摩擦阻力大,甚至发生卡钻事故,因此对钻杆与套管的摩擦磨损试验研究提出了更高要求,而插销式试验机不能有效地模拟现场工况,为此,研制了MZM—500型油井钻杆-套管摩擦磨损试验机。通过选择钻杆、套管、钻井液、温度等参数的不同组合对钻杆外壁沿套管内壁的摩擦旋转进行了有效模拟,该机能够实时显示正压力、摩擦因数、磨损量、温度等试验数据。应用表明,该机工作平稳、振动小、转速恒定,与设定值相同,钻井液温度与温度调控系统一致,取得了良好的试验效果。     

巴什托油气田高密度钻井液技术研究

为解决巴什托油气田在钻井过程中存在的盐膏侵严重、井壁失稳、井底温度高、存在高压层、易漏失等一系列难题,通过优选膨润土加量、抗高温处理剂、加重剂等,开发出一套适合巴什托地区的高密度钻井液体系。该体系密度达到2.20 g/cm3,抗温可达160 ℃,具有良好的热稳定性、抑制性能和抗污染能力。在BK8H井进行了现场应用,施工过程中钻井液性能良好,未发生任何井下事故和井下复杂情况,顺利钻穿440 m的盐膏层,三开井径扩大率为2.33%,而且与该区同类型井相比缩短了钻井周期,表明该高密度钻井液体系完全适应巴什托区块复杂条件下的钻井要求。