微泡沫流体失稳形式及其机制分析

以实验为基础,观察了微泡沫流体3种失稳形式:析液、沉降或两者同时存在,研究了微泡沫体系的黏度和切力、稳泡剂分子量、搅拌速度、温度、Na+和Ca2+等对失稳形式的影响,并对比各失稳状态前微泡沫流体的界面膜黏度和强度,分析了其内在失稳机制,为构建抗温抗盐的微泡沫体系提供技术借鉴。总体来说,当基液黏度及动塑比低,或者稳泡介质为轻质凝胶时,微泡沫流体失稳表现为析液;当基液稳泡介质密度高,或凝胶分子量过高致使束缚自由水增多,造成液膜厚重时,微泡沫体系失稳表现为沉降;而经不同高温老化或者被不同浓度金属离子污染情况下,失稳表现形式可能是析液和沉降兼有。      

SPan80-Tween60/白油/丙烯酰胺/丙烯酸钠/H2O体系形成反相微乳液的研究

采用电导法和相体积法相结合，并借助相图、黏度、光学显微镜，研究了Span80-Tween60／白油／丙烯酰胺／丙烯酸钠／H2O体系形成反相微乳液的过程，以及表面活性剂Span80与Tween60质量比、温度、乙酸钠对体系形成反相微乳液区的影响。结果表明，体系中表面活性剂质量分数小于20％时，电导法与相体积法确定的反相微乳液区边界基本一致；表面活性剂质量分数大于20％时，两方法确定的反相微乳液区边界相差甚远。说明仅由电导率突变不能准确确定反相微乳液区的边界，必须与相体积法相结合来共同确定相区的边界。当质量比m(Span80)：m(Tween60)=13：7、温度为25～30℃、乙酸钠质量分数为2％时，体系能形成比较大的反相微乳液区，适合进行微乳液聚合。     

顺北区块抗突发性盐水钻井液体系的室内研究

顺北区块志留系存在漏失和高压盐水的双重矛盾,要求钻井液具有良好的稳定性以及较强的抗突发性盐水性能.针对志留系地层特点,通过优选降滤失剂、增黏剂、钙离子浓度控制剂、封堵剂等关键处理剂,研制出优化的抗突发性盐水钻井液体系.室内评价结果表明,所研制出的钻井液性能易于调控,抗温达150℃,API滤失量低至2 mL,HTHP滤失量为9.6 mL;抗NaCl污染≥20％,抗钙污染≥3％,具有较好的流变性、封堵性和抗污染能力等特点,基本上能满足顺北区块志留系突发性盐水地层对钻井液性能的要求.     

低活度高钙聚胺钻井液在准北101井的应用

针对准北区块地质构造复杂多变、存在多个破碎带且裂缝发育、容易引发严重井壁失稳问题,研制出低活度高钙聚胺钻井液体系,该体系容钙量可达3.0%,活度可调节至0.95以下,膜效率保持在0.2以上,起到了稳定泥页岩井壁的作用。在准北101井应用结果表明,从2000~4200 m开始,维持钻井液活度在0.95以下,Ca2+浓度维持在6000 mg/L以上,全井无漏失,无井壁失稳问题,二开平均井扩大率为6.96%,三开平均井扩大率为0.59%,取得了很好的井壁稳定效果。进一步优化固控设备,降低钻井液劣质固相含量,同时提高钻井液润滑性能,为准噶尔盆地北部地区油藏高效开发提供了可靠保障。      

低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

抗高温水基钻井液超高温高压流变性研究

为了解超高温高压条件下钻井液的流变规律,采用M7500型超高温高压流变仪测定了胜科1井四开井段抗高温钻井液的超高温高压流变性并进行了分析研究.试验结果表明,抗高温钻井液的表观黏度、塑性黏度和动切力随温度的升高而降低,随压力的增加而增大;温度对流变性的影响远比压力的影响大,但随着温度的升高,压力的影响逐渐增大.流变曲线拟合结果表明.赫切尔一巴尔克莱模式能够比较准确地描述超高温高压条件下抗高温钻井液的流变性.在大量现场钻井液流变性试验的基础上,运用回归分析方法建立了能够准确预测井下超高温高压条件下钻井液表观黏度的数学模型.该研究为超高温钻井液技术在胜科1井的成功应用提供了理论指导.     

超深井水基钻井液高温高压流变性试验研究

钻井液性能对于确保超深井的安全、快速钻进具有十分重要的作用.使用M7500型高温高压流变仪,测定了超低渗透聚磺水基钻井液在高温高压下的流变性能.试验结果表明:温度对水基钻井液流变性的影响比压力大得多,高温下压力的影响一般可以忽略;温度升高,塑性黏度呈指数规律下降.能承受的极限温度在210℃左右.温度升高,流性指数增大,稠度系数减小;压力增大,流性指数减小,稠度系数增大.运用回归分析方法建立了预测井下高温高压条件下塑性黏度及流性指数"和稠度系数K的数学模型,该模型应用方便,适合在生产现场应用.计算结果表明,胜科1井超低渗透聚磺水基钻井液在高温高压时更适合宾汉模式.     

埕岛油田埕北326A井组钻井液油层保护技术

针对埕岛油田埕北326A井组施工中面临的油层保护技术难题,采用充填暂堵与防水锁剂并用的油层保护方案,通过处理剂优选实验,研制了优质无污染海水钻井液体系.性能评价实验结果表明,该钻井液体系抗粘土、抗盐、抗钙污染能力强,具有良好的流变性能.动态污染实验结果表明,岩心渗透率恢复率超过90%,油层保护效果较好.埕北326A井组现场应用结果证实,优质无污染海水钻井液体系性能稳定,能有效抑制泥页岩水化,全井组在钻井、完井过程中,井壁稳定,施工安全顺利.截至2010年8月26日,埕北326A-2和埕北326A-4井的产油量分别为92和68.6 t/d,且油层保护效果好.     

抗高温低固相钻井液在桩古斜411井的应用

桩古斜411井是胜利桩西潜山油藏的一口探井，该区块为高温低压油藏，前期使用的低密度低固相钻井液高温稳定性差，在钻井过程中，易出现流变性调控难、电测遇阻及储层污染严重等难题。针对该区域的地质特征和钻井要求，研发出抗高温低固相钻井液，并进行室内评价实验。实验结果表明，形成的钻井液抗温≥200℃,具有黏度低、切力高、稳定性强等优点，同时体系封堵性能强，滤失量小，能最大程度地减少钻井液固相颗粒和滤液进入储层，滤液表面张力≤26 mN/m,水锁损害小，渗透率恢复值≥90%。现场应用表明，桩古斜411井施工过程中没有出现严重的复杂情况，电测一次成功率均达到100%。平均机械钻速为9.86 m/h,钻井周期提前7.75 d,有效减少了钻井液对储层的浸泡时间，体系油气层保护效果显著，试油时产油量为34 m³/d,产气量超出9 900 m³/d,增产效果明显。     

抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液构建技术

在分析微泡沫高温失稳因素基础上,构建了一种抗高温强封堵微泡沫钻井液。该钻井液采用低分子量高温稳泡剂以形成高温微泡沫的刚性结构膜,采用润湿剂来提高微泡沫表面膜润湿渗透性,减缓微泡沫高温下的蒸发作用;同时优选配套抗温降滤失剂和低密度封堵剂强化微泡沫抗温承压封堵能力。形成的抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液的密度在0.6～1.0 g/cm3之间可调,流变性良好;稳泡效果优异,常温半衰期至少45 h,150 ℃、16 h高温半衰期至少35 h,优化配方高温后半衰期不低于120 h;形成的封堵带性能稳定,高温高压砂床实验中滤液侵入深度相对降低82.1%,钻井液侵入深度相对降低73.8%;微泡沫钻井液抗原油污染浓度不小于15%。该微泡沫钻井液不需要现场辅助特殊设备,适宜应用于高温深井低压易漏地层防漏穿漏,可在地面和井筒之间长效循环,节约材料消耗成本和设备成本,维护井壁稳定。