井壁强化作用影响因素的数值模拟

近年来,井壁强化等先期封堵技术逐渐得到了应用和发展,但其相关影响因素及作用机理还未得到深入揭示。通过建立多孔弹性介质的有限元模型,考虑地应力各向异性、架桥位置、漏失速率及裂缝后端压力等因素的影响,对井壁强化机理及相关影响因素进行了分析。模拟结果表明,刚性封堵材料通过减缓裂缝后端由于压力下降所产生的形变,并将该形变向井壁周围传递,使架桥后裂缝附近的井壁周向应力增加,从而导致裂缝趋于闭合;地应力各向异性越小,裂缝闭合趋势越明显;漏失速率越大,越有利于封堵颗粒的快速架桥,井壁强化效果越好;封堵材料架桥时,架桥位置距离裂缝端口越近,架桥位置后端压力越接近地层孔隙压力,越有利于裂缝的闭合及抑制裂缝尖端的扩展。      

新型非磺化环保低摩阻钻井液

深井、超深井钻探普遍采用耐温性较好的聚磺钻井液,其中磺化褐煤等磺化材料具有生物毒性、可降解性差,导致聚磺钻井液处理难度大、成本高。推荐了一套适用性强的钻井液环保性能评价标准,测试了聚磺钻井液及其主要处理剂的环保性能。以抗高温环保降滤失剂、流型调节剂代替传统磺化材料;以树枝状聚合物封堵抑制剂、纳微米封堵剂等代替磺化沥青、乳化沥青;以环保润滑剂替代原油,研发了一种新型非磺化环保低摩阻钻井液,并在塔河TK4120井进行了试验应用。结果表明,现场聚磺钻井液样本呈现中等毒性、较难生物降解、部分重金属含量超标,主要是磺化材料及原油生物降解性差和具有毒性所导致。非磺化环保低摩阻钻井液具有较强的抑制、封堵防塌及润滑性能,无毒,易生物降解。现场应用表明,该体系性能稳定,具有较强的抗温性,防塌能力强,润滑性能好,易塌地层平均井径扩大率仅为4.39%,4209 m长裸眼电测、下套管一次成功,取得了较好的应用效果。      

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。      

温压成膜封堵技术研究及应用

ＫＬ３－２ 油田开发井钻遇的明下段、馆陶组和东营组岩性为泥岩互层、分散性强、胶结性差、存在断层,易导致钻头泥包、起下钻遇阻、憋扭矩、倒划困难、井漏等井下复杂情况。针对井下复杂情况,按照强化砂岩封堵、强化砂泥岩互层胶结和强化泥岩抑制的钻井液技术对策,采用复合封堵剂ＰＦＳ、温压成膜剂ＨＣＭ 和页岩抑制剂胺基硅醇ＨＡＳ 研制了温压成膜封堵钻井液体系,探讨了其作用机理。室内评价表明,温压成膜封堵钻井液有着较强的封堵性和抑制性,储层保护效果好。现场应用表明,温压成膜封堵钻井液配置简单,性能稳定,便于维护,能有效解决砂泥岩互层井下复杂情况,提高钻井效率。     

南海东方气田高密度抗高温钻井液完井液室内研究

南海东方气田地层温度高,储层渗透率低,钻完井过程中钻井液、完井液的高温稳定性及储层保护性能至关重要。针对该问题,通过滚动老化与配伍性试验优选了各类抗高温处理剂,研制出了高密度(2.2 kg/L)抗高温(170 ℃)的水基钻井液体系和甲酸铯无固相完井液体系。采用堵漏试验、岩心流动试验及流变性、滤失性测试等,评价了其综合性能。研究得出,高密度抗高温水基钻井液体系在高温高压条件下流变性、滤失性良好,高温高压滤失量小于15 mL,岩心渗透率恢复率达85%以上,极压润滑系数为0.131,抗盐、抗钙、抗劣土能力分别为5.0%,0.5%和8.0%;甲酸铯无固相完井液体系腐蚀速率仅为0.066 9 mm/a,页岩回收率为87.28%,岩心渗透率恢复率达88%以上。性能评价认为,研制的钻井液完井液体系能够满足海上高温高压气井的钻井要求,为南海东方气田安全高效开发提供了技术支持。      

乳化性能差异对中低渗岩心驱油效果的影响

乳化是表面活性剂的重要作用之一,对表面活性剂应用于三次采油的驱油效果具有重要影响,文中通过一系列室内实验,对比分析了2种乳化性能不同的表面活性剂在不同渗透率条件下,应用于单一表面活性剂驱和聚／表二元驱的驱油效果实验结果表明．对于2种强化采油方式,在不同渗透率条件下,乳化效果好的表面活性剂提高采收率的效果更加明显,相对于单一表面活性剂驱．二元复合驱中乳化作用提高采收率的效果变弱。当渗透率较高时,良好的乳化性能可明显提高采收率．同时对注入压力的影响较小;当渗透率较低时,乳化作用的改善对提高采收率效果的影响不明显,并会引起注入压力的急剧升高。相对于中高渗地层而言,低渗地层化学驱更适于选用乳化性能较差或一般的表面活性剂。     

钻井液用新型极压抗磨润滑剂SDR的研制及评价

针对目前钻井液用常规润滑剂极压膜强度低、润滑持效性差、荧光级别高、抗温性能差等问题,首先在植物油提取物中引入硫、磷、硼等活性元素,合成出一种钻井液用极压抗磨添加剂,然后将其与表面活性剂按一定比例添加到基础油中,制备出了润滑剂SDR.性能评价结果表明,SDR加量为1.5％时,极压润滑系数降低率大于75％、极压润滑持效性强,抗温达180℃;对钻井液流变性和滤失性无明显影响,与不同钻井液体系配伍性良好;有较高的负荷磨损指数和烧结负荷,较低的磨斑直径以及较高的极压膜强度;荧光级别在1～2级,无毒、易生物降解.作用机理分析结果表明,SDR能在金属表面形成无机-有机-聚合物多层复合膜,将钻杆与井壁之间的摩擦转化为钻杆与多层复合膜之间的摩擦.     

时域有限差分电磁建模系统的研究与设计

基于时域有限差分（FDTD）算法并利用计算机可视化技术，对目标系统进行电磁建模研究，并设计出一套具有丰富内建图形处理功能的网格生成软件。在本系统中通过对目标系统进行3D建模和电磁学问题描述，将生成的电磁建模文件输入FDTD仿真模块即可进行模拟分析计算，直观形象地观察到电磁场的分布状态、电磁波传播、透射、散射等现象。U型天线的建模实例表明该电磁建模系统准确、高效。     

钻井液用新型纳米润滑剂SD-NR的制备及特性

针对目前钻井液用常规润滑剂极压膜强度低、抗温性差、毒性大等突出问题,采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2进行超声表面改性,然后将其与表面活性剂S1按一定比例添加到菜籽油中,80℃下搅拌并加入适量稳定剂制备出纳米润滑剂SD-NR,通过红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)对产物进行了表征。性能评价表明,SD-NR加量为1%时润滑系数降低率大于85%,对钻井液流变性无明显影响,具有一定的降滤失性和抑制性,极压膜强度高,抗温达180℃以上,荧光级别在1~2级。     

基于石墨烯修饰的超低渗透成膜剂制备及性能评价

为阻止钻井液滤液进入地层,维持井壁稳定、保护储层,采用改进的Hummers方法对石墨烯表面进行活化处理,引入羧基、羟基、环氧基等活性基团,与优选的单体在活化石墨烯表面接枝聚合,制备了一种基于石墨烯修饰的超低渗透成膜剂SMSL。采用红外光谱仪、元素分析仪、原子力显微镜、同步热分析仪等分析了超低渗透成膜剂SMSL的分子结构、微观形貌特征及其分散状态。采用压力传递试验、岩石自渗吸试验和电镜扫描等评价了超低渗透成膜剂SMS的致密成膜封堵特性,并评价了超低渗透成膜剂SMSL与水基钻井液的配伍性。评价结果表明,超低渗透成膜剂SMSL的分子结构达到了设计要求,可显著降低岩石的压力传递及自渗吸作用,与高效聚合物成膜剂相比其页岩成膜效率提高162.96%,致密砂岩自渗吸能力降低88.74%,与水基钻井液的配伍性较好。研究结果表明,钻井液中加入超低渗透成膜剂SMSL,可在井壁上形成致密膜,能够阻止钻井液滤液进入地层,维持井壁稳定和保护储层。