考虑井眼清洁条件下的小井眼钻井液性能优化研究北大核心

新疆油田玛湖部分区块采用长水平段(超2000 m)小井眼技术进行钻井和开发。在钻井过程中,井眼不清洁导致的卡钻,井筒压力过大导致的漏失问题严重制约了该区块的高效经济开发。钻井液性能的优化是解决上述问题的关键方法之一。为此,采用了CFD数值模拟的方法,建立了环空固液两相流模型,探究了不同钻进参数下钻井液不同流变参数(赫巴流变模型)对岩屑运移和环空压耗的影响。根据数值模拟结果可知:(1)提升钻井液密度有利于提高携岩能力;(2)不同钻进参数下,钻井液流变参数对岩屑运移作用效果不同;(3)钻井液流变参数并非越大越有利于岩屑运移;(4)结合玛湖区块特征,确立了最优钻井液流变参数范围,并将该范围成功的应用于现场。     

不同温度钻井液浸泡岩石对其表面形貌的影响

为揭示钻井液浸泡岩石产生表面形貌损伤引起井壁失稳，选取砂岩、页岩岩样，利用三维光学显微镜，对不同温度钻井液浸泡作用前后的岩石表面形貌进行测试，定量分析其特征参数，探讨温度对岩石表面形貌的影响机制及损伤度。结果表明:随温度的升高，特征参数S_a、S_q、S_k整体上呈增大趋势，特征参数S_r整体上呈减小趋势，导致其形貌轮廓的粗糙度、离散性、波动性增加，轮廓起伏度降低，对称性优于浸泡前；在30～120 ℃时，形貌损伤度逐渐增加，在120～150 ℃时，形貌损伤度降低，形貌损伤度极值点T_S在120～150 ℃之间。砂岩和页岩的高度特征参数的损伤度大于纹理特征参数的损伤度。      

自交联型油基钻井液降滤失剂的研制与评价北大核心

针对传统油基钻井液降滤失剂耐温性能不足、影响体系流变等问题,基于自交联改性思路,以N-羟甲基丙烯酰胺为功能单体,与丙烯酸丁酯和苯乙烯进行乳液聚合,研制了一种自交联型油基钻井液降滤失剂(BSN)。通过红外光谱仪、激光粒度仪和透射电镜表征了BSN的主要官能团、微观形貌和自交联特征。实验结果表明,BSN含有自交联功能基团羟甲基,平均粒径为247 nm,颗粒间具有明显的交联结构。热重测试结果显示,BSN热稳定性良好,初始分解温度高达355℃,显著高于非自交联型的降滤失剂BS(278℃)。在油基钻井液体系中添加1%的BSN,不仅不影响体系流变参数而且能够提高破乳电压,180℃下的高温高压滤失量仅为4 mL,滤失控制能力明显优于非交联型的降滤失剂BS以及3%的传统油基钻井液降滤失剂有机褐煤和氧化沥青。     

关于水基型清洗剂在飞机上的应用研究

水基型清洗剂是以水为基础溶剂,并进一步通过添加表面活性剂和其他化学试剂,从而完成物体表面清洗功能的重要清洗剂类别。本文在对水基型清洗剂相关内容进行简要概述的基础上,探讨了水基型清洗剂的作用机理,并以飞机为重要研究对象,梳理水基型清洗剂在飞机上的应用,并进一步探究了水基型清洗剂清洗效果的影响因素,从而为水基型清洗剂在飞机上应用水平的不断提升提供更多参考。     

钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的合成及性能

针对钻井液中聚醚胺易絮凝黏土、配伍性差和烷基糖苷加量大、成本高、高温易发酵的技术难题,通过醚化和胺化两步反应,合成得到了聚醚胺基烷基糖苷产品,并对其进行了提纯。对提纯得到的产品样品进行了红外光谱分析和元素分析,确定了产品分子结构。对产品性能进行了评价测试。结果表明,产品可改善无土相、低固相聚合物、聚磺等常规水基钻井液的流型,降低钻井液滤失量; 0. 3%产品水溶液的页岩一次回收率为97. 85%,页岩二次回收率为97. 55%,页岩相对回收率为99. 69%; 0. 3%产品对钙土相对抑制率为95. 28%;产品耐温达252℃;产品EC50值为528 800 mg/L,远大于排放标准30 000 mg/L。该产品配伍性好,具有超强抑制性和优良耐温性,绿色环保,适用于强水敏性泥岩等易坍塌地层及页岩油气水平井的钻井施工,应用前景广阔。     

长宁地区页岩气水平井防塌钻井液体系设计

长宁地区页岩气膨胀性好、层理发育、胶结性差,易引起井壁失稳问题,针对上述问题本文提出页岩气水平井钻井液防塌技术。对长宁地区岩石的矿物组分和微观结构迚行分析,结果表明矿物组分以石英、长石等脆性矿物为主,含量主要分布在36.85%～49.42%,压实程度高,结构紧密,微裂缝发育。脆性矿物含量高及微裂缝发育是引起井壁失稳问题的原因所在,故从抑制页岩黏土矿物水化和封堵微裂缝两个角度出发来解决该地区井壁失稳问题。本文将上述两种关键处理剂与其他处理剂迚行合理复配,形成了一套防塌钻井液体系。实验结果表明,该体系可有效抑制黏土表面水化,滚动回收率高达97%,并对该地区微裂缝迚行有效封堵,防止钻井液固相颗粒和滤液侵入地层,降低钻井液动滤矢量,体系抗温能力可达120℃,满足长宁地区安全、高效、经济钻井的需求。     

面接触下水合羟乙基纤维素的润滑特性研究

以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速变化在摩擦副入口处对润滑液的成膜过程产生影响,进入摩擦副的润滑膜可以保持稳定的润滑状态,摩擦因数随转速增大几乎不变;增大载荷,润滑液在摩擦副间分布更加均匀,提升润滑性能,摩擦因数随载荷增大而减小;随润滑液质量分数增大,摩擦因数先减小后增大,质量分数为1.00%时摩擦因数最小。提出羟乙基纤维素水基润滑模型,模型包括水分子层和水合羟乙基纤维素层,其中水合羟乙基纤维素层起主要作用。