钻井液气体分析检测技术研究

对近年来在钻井液脱气、气体分析及分析评价等方面的技术现状和最新成果进行了总结。脱气器是气体检测的重要环节，也是困扰定量化分析的瓶颈，半透膜脱气技术在一定程度上解决了现有脱气器脱气效率不稳定的问题。全烃检测正在从传统的FID（氢火焰离子鉴定器）法向红外方式转移，红外气体检测成为国外气体检测的新热点。组分分析在传统的分析方法下，正朝着快速化和现场化发展。油气评价方面，Pixler法、3H法、三角图版法是当前的主要油气评价方法， 如何利用人工智能帮助提高油气评价符合率也是关注的焦点。指出钻井液气体分析检测技术正朝着检测快速化、多样化、评价智能化和井下随钻方向发展。     

深水钻井液体系中气体水合物的形成研究

近年来海洋石油勘探逐步向深水区域发展,由于水深问题带来的各种复杂情况给钻、完井带来了更为严峻的挑战。目前国内深水钻井液领域的研究尚属起步阶段,实验手段缺乏。结合相关的模拟实验对海洋所使用的钻井液体系气体水合物的生成情况进行了详细地研究,得出了抑制水合物形成的方法,即通过现场调节钻井液的密度来控制井筒中的压力;改变钻井液体系的冰点,使其自身的冰点尽可能低,这样就可以有效地避免深海钻进过程中气体水合物的生成。通过室内实验及分析,对海洋深水钻井液的发展提供一些借鉴。     

气体组成对钻井液中水合物形成动力学影响

深水钻井中,极易在钻井液中生成天然气水合物,给深水钻井带来极大的危害。气体组成不同,形成水合物的条件也不相同,给深水钻井中水合物的防治带来较大的困难。利用研发的钻井液中天然气水合物形成抑制试验装置,研究了3种不同组成的气体在2种水基钻井液中形成天然气水合物的动力学过程。研究表明,在实验的3种气体中,绿峡谷气最易形成水合物,简单混合气次之,而甲烷气体最难形成水合物;相同条件下,同种气体在不同的钻井液中水合物生成具有明显的差异,因此必须对钻井液体系相平衡条件进行测试,并优选有效的水合物抑制剂。对于烷烃来说,分子量越大,越易于生成天然气水合物。     

组合式钻井液气体分离器研制

为满足大排量、高含气钻井液的气体分离要求,通过结构优选、数值模拟和室内试验,研制了组合式钻井液气体分离器。该分离器结合重力式分离器和管柱式旋流分离器的优点,处理量大,分离效率高,可以应用于欠平衡钻井工艺中。     

检测大气中痕量烃类气体的油气勘探方法

一种陆上和空中作业使用的基于遥测大气中痕量气体的油气勘探体系和方法，该方法和体系用于确定地下油气藏的位置。对大气中的一种和多种目标气体进行检测以指示可能的地下油气藏。通过在一个选定的区域绘制多种目标气体的检测结果图，可以对调查区域进行分析以寻找可测量的浓度异常。将这些异常与其它勘探资料一同解释以评价地下矿藏的价值。该体系包括一个具有光谱级激光和激光检测器的差异吸收激光雷达体系。     

钻井液组分对气体水合物的影响

海洋深水钻井过程中容易遇到气体水合物堵塞井筒、环空、防喷器等钻井事故.用THF/ SSW测试法对部分钻井液组分做了评价试验,包括粘土、NaCl、MgCl2、CaCl2、XY-27、FCLS、CMC、PSC、PEG等.结果表明,钻井液无机组分中,粘土对气体水合物的形成起促进作用,而NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐则起抑制作用;大部分有机处理剂对气体水合物的形成起抑制作用.在了解了各组分对气体水合物形成的影响后,可以调节组分的用量,以达到抑制气体水合物形成的最佳状态.     

普光气田气体钻井钻井液转换技术

气体钻井能大大提高川东北地区普光气田的钻井速度,但由于陆相地层的不稳定性,在转换钻井液后地层极易发生垮塌,为此引入润湿反转技术和无渗透处理剂,并使用强抑制聚磺防塌钻井液体系。在空气钻后应用较多的钻井液体系主要为聚合物防塌钻井液、聚磺防塌钻井液体系或聚合醇封堵防塌钻井液体系,并在钻井液转化施工中采取了防漏、防塌技术措施,大大改善了井下状况,保证了井下安全。     

海洋深水钻井油基钻井液气体溶解度计算

在深水钻井过程中,泥线上、下井筒温度差异较大,受温度、压力的影响,气体会溶解于钻井液中,也会从钻井液中逸出,气体在环空中存在的状态对环空压力的影响较大。为此,以天然气在水和油中的溶解度计算模型为基础,建立了气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度计算理论模型,分析了深水环境下气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度随温度、压力的变化。计算结果表明,随着压力的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度随之增加; 随着温度的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度减小。在相同条件下,油基钻井液气体溶解度远大于水基钻井液气体溶解度。     

深水钻井液中水合物抑制剂的优化

深水钻井遇到的重大潜在危险因素之一是浅层气所引起的气体水合物问题。气体水合物稳定存在于低温、高压条件下,如果在深水钻井管线中生成,会造成气管、导管、隔水管和海底防喷器等的严重堵塞,且不易解除,从而危及工程人员和钻井平台的安全。利用新研制的天然气水合物抑制性评价模拟实验装置,初步探索了搅拌条件、膨润土含量及钻井液添加剂对气体水合物生成的影响规律。研究表明,搅拌和膨润土的存在可以促进水合物的生成,而多数钻井液添加剂则对水合物的生成有一定抑制作用。研究了常用水合物抑制剂作用效果,实验表明,动力学抑制剂不能完全抑制水合物的生成,其最佳加量为1.5%;热力学抑制剂虽能最终抑制水合物的生成,但加量较大,NaCl抑制效果好于乙二醇;动力学与热力学抑制剂复配具有很好的协同作用。在实验基础上优选了适合于3 000 m水深的深水钻井液用水合物抑制剂配方。     

气体钻井转换水基钻井液技术

气体钻井过程中或结束后，可能需要替换为水基钻井液。井眼在转换过程中可能发生井壁失稳、井漏等复杂情况和产生油气层损害。通过分析转换过程，提出了转换原则和对转换流体的要求，介绍了相应的水基流体类型及其转换工艺。     

川东地区高峰场区块气体钻井后的钻井液转换工艺

气体钻井技术近年来在川东地区高峰场区块应用较为广泛,但在气体钻井之后的后续钻进中,容易因钻井液性能不匹配或钻井液转换工艺不完善造成井壁不稳定等复杂事故。为此,对气体钻井后替换钻井液获得良好效果的峰003-6井的成功经验进行了分析总结,并得出以下认识：①当遇到地层大量出水或钻遇含有塑性石膏地层,出现不利于气体钻井的因素以及工程技术要求等原因不能继续用气体进行钻井时,需要由气体钻井转换为常规水基钻井液钻井;②进行水基钻井液转换时,必须优选钻井液密度,高峰场区块替入钻井液密度参考密度值在1.17～1.25 g/cm³较为合理;③气体钻井后替换的水基钻井液,其性能还需特别考虑具有良好的抑制性能、滤失造壁性、封堵性、流变性和抗下部膏盐层污染能力;④根据空气钻井后钻井液需达到的性能,推荐使用聚磺钻井液体系;⑤峰003-6井钻井液替换时先采用聚磺钻井液加随钻堵漏剂和复合堵漏剂的桥浆作为前置液浆,以降低失水和井漏程度,替入钻井液后及时按进尺量和钻井液消耗量补足沥青类防塌剂和大小分子聚合物复配胶液。该转换工艺可为同类地区气体钻井的后续措施提供指导。     

气体钻井转化常规钻井的替入钻井液技术

针对全国大规模推广应用气体钻井技术的情况,详细地分析了气体钻井所形成的井眼条件和替入钻井液时可能发生的井下复杂。气体钻井时,在井眼周围地层岩石应力得到充分释放,形成更多的应力释放缝,加之井壁岩石干燥,没有滤饼保护,当气体钻井完成后替入钻井液时,易引起多种井下复杂。针对替入钻井液后可能发生的井下复杂,提出了气体钻井转化常规钻井的替入钻井液优化配方及现场工艺技术对策,并通过多口井的现场试验,对降低井下复杂,缩短恢复常规钻井的周期见到了明显效果。     

钻井液中除硫剂有效含量检测方法及现场试验

在含硫油气井钻井过程中,有效检测钻井液中除硫剂含量的变化,维持钻井液中除硫剂的有效含量,对于保障钻井安全至关重要。为此,基于硫化物反应试剂与锌基除硫剂间的线性作用关系,采用间接法,建立了除硫剂含量与硫化物反应试剂消耗率的关系式,滴定分析了钻井液中硫化物反应试剂的消耗率,基于此提出了钻井液中除硫剂有效含量检测方法。对该检测方法的准确性进行了验证,结果表明:该方法可有效检测钻井液中的除硫剂含量,测定结果相对误差的绝对值<5%。对该检测方法进行了现场试验,试验结果表明,该方法能有效检测钻井液中除硫剂含量的变化,达到及时有效维护钻井液中除硫剂有效含量的目的。研究结果表明,该检测方法满足现场工程应用要求,可有效保障含硫井段安全钻进,同时也能避免除硫剂加量过多造成的浪费。      

钻井液振动筛整机动态检测中的若干问题

文章针对钻井液振动筛标准GB／Tll648-89中关于整机动态检测中钻井液振动筛面垂直加速度、特征点水平速度、筛箱横向摆量的测定等方面，提出了日前检测中存在的问题，并且提出了改进意见。同时，建议对这些动态检测参数应采用适当检测闪数的多次样本记录方法，避免以点代西，以便得到更为客观合理的动态检测数据指标.     

钻井液处理剂对气体水合物生成温度和压力影响研究

针对海洋深水钻井过程中可能出现的气体水合物影响问题,对目前海洋常用的水基钻井液体系抑制气体水合物形成能力以及不同处理剂对气体水合物生成温度和压力的影响进行了研究,并构建和评价了适合于深水钻井的高盐聚胺钻井液体系.研究结果表明,盐类和醇类处理剂能有效抑制气体水合物的生成,高盐聚胺钻井液体系能满足深水钻井的需要.     

接触式烃类气体检测仪的改进

接触式烃类气体检测仪,具有安装方便、快速检测等优点,在录井生产中得到了广泛的应用,但是由于该仪器存在标定复杂、故障较多和备件难于购买等问题,在实际应用中受到限制.针对这些问题,对该仪器的渗透膜、分析检测器、数据采集处理部分进行了研究和改进.通过两年多的生产应用,各项技术指标均达到和超过了常规小型气测仪和原接触式烃类气体检测仪,取得了良好的效果,为该项技术今后的发展奠定了基础.     

用钻井液录井方法计算煤层气含量

该文介绍了一种新煤层气录井方法，通过计算岩屑厚度，煤的重量和体积，井筒体积等计算煤气含量，实时评价单个或多相煤层，采用该计算方法可以替代成本高且耗时的对整块岩心进行密封罐解吸分析方法，是煤层气录井技术的一大突破，该方法通过现场实际应用，效果较好，具有较好的发展前景。     

水基钻井液中硫化氢污染快速检测方法

针对含硫井段水基钻井液中硫化氢污染检测,利用柠檬酸与碳酸氢钠和硫化物反应产生大量气体,促使硫化氢在CO2携带下与醋酸铅试纸作用进行显色反应,从而实现现场钻井液中硫化氢污染快速判定。对于未受硫化氢污染的钻井液,采用钻井液中总硫化物快速判定法可预先判断钻井液中是否存在硫化氢污染,从而起到提前预警的作用。当钻井液受硫化氢污染或采用除硫剂除硫以后,可采用钻井液中可溶性硫化物快速检测方法测定钻井液滤液中可溶性硫化物的含量。当钻井液中可溶性硫化物含量超过200 mg/L以后,由于肉眼无法对醋酸铅试纸进行色差辨认,因此仅能作为定性分析。此时虽然可以将样品再次稀释后进行测定,这将使得可溶性硫化物含量的估值范围进一步扩大,但仍可作为一种半定量的检测方式用于现场检测。     

钻井液气体样品自动取样器

传统的人工气体取样模式气样与井深对应性差,所取气体样品不能满足实验室二次检测的要求,为此研制了钻井液气体样品自动取样器。该取样器包括机械部分和自动控制部分,机械部分主要由竖支架、横梁、固定夹、取气瓶、电动取样阀、进气管线及出气管线等组成,自动控制部分包括数据服务器、录井仪工作站、色谱工作站、HUB、I/O控制卡和继电器卡。现场应用表明,该取样器既可以单独在线工作,又可以与综合录井仪相连使用,自动采集的气体样品与相应地层深度精确对应,自动化程度高,故障率低,性能稳定。     

钻井液粘度在线检测技术试验研究

目前，钻井液粘度的检测主要有两种方法，一是利用马氏或苏氏漏斗测量钻井液的相对粘度；二是利用旋转粘度计检测钻井液的绝对粘度，这样一方面增加了劳动强度，另一方面资料的可比性和系统性不强。针对这种情况开展了钻井液粘度检测仪的研究工作，项目组先后在英141井，古694井和杏74井进行了现场试验，在试验过程中，对该仪器的检测精度，稳定性进行了检测和分析，分析表明该仪器精度和性能良好，其检测误差最大1．7s,最小0．2s，平均0．4s，但因受环境温度的影响，建议冬季在室内清洗，避免因结冰而堵塞漏斗，影响测量。