产品与服务信息

YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置,可模拟井下地层的温度压力状态,测定泥页岩样品的水化膨胀规律,评价有关处理剂抑制性能,优选适合于钻井生产的处理剂体系。同时可以检测出泥页岩样品的软化变形点。 YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置配备专用制样装置和微机系统。自动采集处理各项试验参数,即     

泥页岩水化试验研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,其结果不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水造成泥页岩的强度降低,这就使得泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重,水化作用使围岩变成变含水、变模量和变强度的复杂介质。对水化后泥页岩的力学性能参数进行试验．得出了其随含水量的变化规律,并回归出泥页岩的强度参数与含水量的关系式,对于解决泥页岩地层的井壁失稳问题具有重要意义。     

泥页岩井壁稳定力学与化学的耦合研究

基于井壁失稳的根本原因在于力(包括地应力和化学力)的作用观点,研完了垂直井中井壁稳定力学与化学的耦合作用。通过试验得出了模拟井下环境中井眼周围泥页岩与钻井液相互作用的规律,得到了地层水化效应模型、井壁周围泥页岩吸水量与距离和时间的关系式以及泥页岩水化膨胀应变与吸水量的关系等。最后,提出了水化作用下井眼周围泥页岩应力的简便计算方法,即:①求解由吸水膨胀引起的井壁周围泥页岩应力分布,②根据有限元方法计算由地应力的非均匀性引起的井壁周围泥页岩应力分布,并迭加到①中求解的应力中去。指出在计算中应考虑不同距离处因井眼周围泥页岩含水不同而引起的材料力学参数的变化。     

聚合醇封堵性能室内研究

水化膨胀和分散作用是引起泥页岩井壁不稳定的主要原因之一。一旦有水相进入泥页岩中, 其强度就会大幅度的降低, 所以通过增强体系的抑制性来防水化而稳定井壁的效果往往不是很理想, 传统的封堵剂颗粒太大, 不能进入泥页岩的微孔隙中起到封堵作用。聚合醇可以利用其浊点特性, 在低温时随溶液一起进入微孔隙中, 在被地温加热过程中析出微粒, 此微粒在微孔隙中堆积、 填塞、 最终堵死裂缝, 彻底地阻断了水相进入泥页岩的通道, 有效的防止井壁水化失稳。     

水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响,选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品,在90℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验;采用扫描电镜、低温N_2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段,对比了水化0 d、5 d、10 d、20d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程,并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析;开展单黏土矿物(蒙脱石、伊利石)水化实验,对比单黏土矿物的水化特征,进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明:①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生,由于水化诱导裂缝尺度较小,分布较为密集,微观上能局部相互连通,从而对页岩储层物性有明显的改善作用;②随水化时间延长,微裂缝由延伸扩展到趋于闭合,孔隙体积先增大后减小,并在水化5 d时达到最大值;③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因,并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石;④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化,K~+、Na~+、Ca~(2+)的抑制效果依次变差。结论认为,水化作用可以提高页岩储层的渗透率,研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d,而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。     

泥页岩地层水化后井眼周围应力的计算模型

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水使得泥页岩的强度降低,这就使得泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重。水化作用后的围岩,在假定泥页岩为线弹性的条件下,建立了均匀地应力作用下泥页岩水化后井眼周围应力分布的计算模型。对该模型利用差分方法进行了求解,可以编制程序,该程序可以计算出泥页岩水化后井眼周围岩石的含水量分布、井眼周围的应力分布及保持井壁稳定所需的坍塌压力。     

水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响，选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品，在90 ℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验；采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段，对比了水化0 d、5 d、10 d、20 d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程，并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析；开展单黏土矿物（蒙脱石、伊利石）水化实验，对比单黏土矿物的水化特征，进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明：①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生，由于水化诱导裂缝尺度较小，分布较为密集，微观上能局部相互连通，从而对页岩储层物性有明显的改善作用；②随水化时间延长，微裂缝由延伸扩展到趋于闭合，孔隙体积先增大后减小，并在水化5 d时达到最大值；③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因，并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石；④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化，K+、Na+、Ca2+的抑制效果依次变差。结论认为，水化作用可以提高页岩储层的渗透率，研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d，而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。     

山西沁南太原组泥页岩储层微观孔隙特征

目前,对沁水盆地太原组泥页岩储层孔隙的研究主要集中在海相页岩和陆相页岩,为深入研究海陆交互相泥页岩孔隙特征和地质控制因素,运用现代分析测试技术对该区泥页岩进行了测试分析。研究表明：研究区泥页岩孔隙度为1.19%~1.88%,孔隙结构以中孔为主,占总孔体积的58.43%~72.71%,其次为微孔体积,占16.37%~26.17%,宏孔体积占10.92%~24.31%,孔径主要分布为0.6~1.5、3.0~4.0、30000.0~100000.0nm,比表面积主要是由孔径为0.6~1.5nm的孔隙所提供;太原组泥页岩孔隙结构形态呈较开放状态,孔隙间连通性较好;泥页岩中存在有机质粒内孔、溶蚀孔、黏土矿物粒间孔和脆性矿物粒间孔等孔隙类型,此外还存在大量微裂缝。有机碳含量与微孔体积含量呈较好的正相关性,有机质成熟度与微孔含量和中孔含量有关,黏土矿物含量与中孔体积含量呈一定的正相关性,脆性矿物含量对宏孔体积贡献较大。该成果为研究区页岩气储层评价提供了基础资料,对海陆交互相页岩气勘探开发具有一定的参考价值。     

页岩水化及水锁解除机制

选取四川盆地长宁地区龙马溪组页岩样品,开展电镜扫描、CT扫描、高压压汞、低温N2吸附、水化自吸等实验,对比蒙脱石、伊利石水化特征,分析页岩水锁解除能力的主控因素,揭示页岩水化过程中孔隙结构的演变机制.研究表明:页岩水化特征与黏土组成密切相关,伊利石含量高的页岩不易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的能力有限;蒙脱石含量高则易...     

塔里木盆地中央隆起井壁稳定性影响因素及措施建议

根据影响井壁稳定性的因素,即岩石组分及其理化性能(阳离子交换容量、膨胀率、水化值等),研究了塔里木盆地中央隆起泥页岩的组分、坍塌值与膨胀率、水化值、回收率、分散值之间的关系及其影响因素,将该隆起泥页岩分为高膨胀强分散水化坍塌、中分散剥落坍塌、中膨胀强分散垮塌等类型,分析了各类泥页岩井壁不稳定的坍塌机理,提出了稳定井壁的建议。     

新型纳米材料在页岩气水基钻井液中的应用研究

针对页岩气钻探中水基钻井液携岩、封堵纳米孔径、抑制页岩分散等方面需求,研制了一种直径约为30 nm的纳米层状材料LDP。在流变方面,120℃老化后,2% LDP悬浮液比6%钠膨润土具有更高的弹性模量、屈服应力和剪切稀释性,与0.5% PAC-LV溶液复配实验表明,1% LDP的增黏提切性能优于4%钠膨润土;同时,周期震荡应变扫描实验表明,LDP悬浮液在高低应变转换时具有更好的凝胶结构恢复和拆散性能;粒径分析、透射电镜分析表明,LDP比钠膨润土在水溶液和PAC-LV溶液中更容易形成明显的网状结构;在封堵方面,利用N₂吸附分析了页岩在不同溶液浸泡后的孔隙,结果表明,LDP比纳米二氧化硅、钠膨润土具有更明显的封堵效果,扫描电镜分析揭示了LDP材料能够封堵页岩狭长纳米孔道。在页岩抑制方面,2% LDP抑制黏土线性膨胀率较清水降低45%,优于7% KCl,100℃页岩滚动回收率约为59.6%,与7% KCl基本一致,土块浸泡在2% LDP溶液96 h形貌完整。整体而言,LDP纳米材料在增黏提切、纳米孔隙封堵和页岩抑制方面有良好的效果,在页岩气高性能水基钻井液中有一定的应用前景。      

泥页岩膨胀动力学研究方法初探

介绍了智能膨胀仪、WLZ型膨胀仪的仪器结构及性能特点,并用这两种膨胀仪建立动力学曲线,并介绍了泥页岩膨胀动力学曲线的概念、测定方法、测定步骤和实验结果处理。根据求出的膨胀动力学方程和膨胀速度方程可以计算并比较实验样品在不同膨胀介质中的膨胀量和膨胀速度,并确定膨胀周期,从而优选出最佳的钻井液体系和配方,指导现场钻井液处理。     

聚合醇抑制性能评价研究

聚合醇在实际的钻井应用中,由于其固有的特性,无论是井眼温度高于还是低于浊点温度,对页岩都有一定的抑制作用,但机理不同.本文选择浊点温度在80 ℃左右的聚合醇,采用YPM-03页岩膨胀模拟试验装置进行试验,旨在验证浊点上下聚合醇抑制作用受到温度、压力及其浓度等因素的影响.室内对聚合醇在不同浓度下的抑制性以及温度、压力对其抑制性的影响规律进行了试验研究.结果发现,1)采用页岩膨胀模拟试验装置能够检测出聚合醇样品对膨润土样品抑制性在不同温度、压力条件下的变化,仪器的测试精度和重复性均能满足试验要求,这种检验方法是可行的.2)随着温度的变化,聚合醇对膨润土的抑制性能呈现出很大的差异,在浊点温度以下,抑制性能很好,而在浊点温度以上,其抑制性能迅速降低.3)在浊点温度以上,随着浓度的增加,聚合醇对膨润土的抑制性增强,但在较低浓度时,抑制效果不明显;只有达到较高浓度时,才呈现出较好的抑制性;随着压力的增大,聚合醇浓度较低时,抑制性不理想;当聚合醇浓度较高时,随压力的增大,即抑制性增强.     

泥岩流-固-化耦合模型参数的蒙特卡洛估计

泥岩流-固-化耦合模型的研究与应用是正确认识泥岩井壁失稳机制的根本途径之一。化学线弹性本构方程实现了渗流、化学场作用下泥岩变形的表征,而泥岩中渗流及溶质扩散则分别满足Speigler-Kedem 模型和Fick第一定律。简化应用了泥岩的流-固-化耦合模型（包括泥岩力学平衡方程、泥岩孔隙流体及溶质质量守恒方程）,基于商业有限元软件Comsol Multiphysics,使用有限单元法求解了正向方程,并依据最小二乘准则,应用蒙特卡洛随机搜索方法,根据泥岩渗流、溶质扩散及泥岩单向扩散侧向约束膨胀实验数据,反演求解了模型参数（包括泥岩渗透率、膜效率、溶质扩散系数及膨胀系数）。理论拟合曲线与实验数据结果非常吻合,说明简化后的泥岩流-固-化耦合模型能够有效描述多场耦合环境中泥岩的性质,所建立的模型参数求解方法准确可靠,为流-固-化耦合模型在井壁稳定研究中的推广应用奠定了基础。     

塔东北地区泥页岩水敏性研究

塔东北地区在钻井施工中,常出现与泥页岩有关的缩径、卡钻、电测失败及固井质量不高等问题。通过吸附膨胀及分散实验,对该地区5个构造上6口井的泥页岩样品进行了水敏性测试。该区不同构造上泥页岩的水化性能和特征相似,水敏性的纵向变化均大致呈上、下部地层差,中部地层强的趋势。泥页岩水敏性在地理位置上大致呈北低、南高和东西相近的分布趋势。中生界及部分古生界地层泥页岩的水敏性较强,最易出现井眼失稳问题。     

辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术

沈平1井是辽河油田第1口油页岩和泥质白云岩互层为目的层的预探水平井。由于油页岩地层的特殊性,井壁失稳现象突出,油层段轨迹控制难,安全环保工作敏感,钻井时效难以提高。在处理剂研发的基础上形成了适用于沈平1井的抗温达150℃、密度为1.55 g/cm3的全油基钻井液体系。现场应用结果表明:该套全油基钻井液体系综合性能优良,具有良好的流变性、抑制性、封堵性、抗污染性、润滑性及高温稳定性,能够控制油页岩水化膨胀,解决井壁失稳的难题。与同类型井相比,沈平1井机械钻速提高1.6倍,生产时效提高30%。     

压裂液对页岩吸附与膨胀性能评价方法研究

在页岩气开发的大规模体积压裂作业中，压裂液返排率一般在10%~60%，导致大量水滞留在储层内。以昭通、长宁和威远区块岩心为研究对象，采用X射线衍射分析及红外光谱法研究页岩膨胀性，重量法表征吸水机理、溶出致孔作用等，揭示不同工作液在页岩中赋存状态。结果表明，取样岩心黏土矿物含量为18%~20%，主要为绿泥石、伊利石和少量伊/蒙混层，采用蒸馏水、滑溜水、助排剂及防膨剂水溶液浸泡岩心1、3、5、7 d，XRD的1 nm处无明显变化，对比红外光谱未发现层间水吸收峰，吸液量及吸液速度与粒径及孔径成正比；超声浸泡页岩矿物溶出率为0.6%左右，主要为氯化钾和氯化钠，少量氯化钙，（BET）比表面积测试结果显示致孔作用不显著；清水浸泡粒径为0.154 mm的岩心，孔径随浸泡时间延长而减小，饱和时达到2.37%~2.85%，与孔容相当，完全占据孔容。XRD中1 nm处峰宽及峰高的变化为指导，用IR中层间水峰与硅氧峰比值进行验证，建立了评价黏土膨胀性能的方法；对川南岩心的评价结果显示，工作液浸泡页岩不会引起黏土膨胀；川南页岩中可溶性盐含量较低，工作液溶出致孔作用不显著；工作液中的水在足够长时间内可以进入纳米微孔道，占据微孔，但不会进入黏土矿物质晶格层间，不会因膨胀对地层造成渗透率伤害。      

硅酸盐钻井液LS的研制与性能评价

硅酸盐钻井液由于具有环保、价格低廉、抑制性能好等优点,近年来得到了人们的普遍关注.硅酸盐钻井液稳定井壁的机理为:当硅酸盐钻井液的pH值大于11时形成凝胶,而且硅酸盐还能与地层水中的高价金属离子形成沉淀,堵塞页岩的裂缝与孔隙,阻止了钻井滤液的侵入与压力的传递,同时由于硅酸盐与无机盐具有协同效应,增强了页岩的抑制性能,避免了井壁失稳的发生.研究了硅酸盐与无机盐KCl的加量、聚合物及pH值对钻井液性能的影响,得出了合理的钻井液配方:5%膨润土 5%硅酸钠 1%MV-CMC 2%SMP 3%KCl 0.5%其它添加剂.研究结果表明,所研制的硅酸盐钻井液LS具有很好的抑制性与抗温性能.     

页岩在水溶液中膨胀规律的实验研究

采用 Arco页岩和 Tournemire页岩在不同活度的水溶液中进行实验 ,定量分析水溶液活度对页岩膨胀的影响 ,同时还研究了页岩沉积面 (层面 )的方位和水溶液体积对页岩膨胀的影响。实验结果表明 ,水溶液的活度对页岩膨胀程度的影响较大 ,水溶液的体积对页岩膨胀程度的影响很小 ,页岩沉积面方位对页岩膨胀程度影响较大 ,与页岩沉积面其它方位相比 ,沿垂直于沉积面方位的膨胀量最大 ,稳定性最差。     

辽河油田沙河街组硬脆性泥页岩防塌评价方法的研究

介绍了硬脆性泥页岩稳定性评价的几种新方法——改进的热滚分散法、泥饼强度测试法及动滤失试验法。并用来评价JHS化学稳定剂的性能。结果表明,改进的热滚分散法能有效地评价硬脆性泥页岩的稳定性,泥饼强度冲刷仪能定量测定不同钻井液体系的泥饼质量。