高温高密度盐水基钻井液性能

为解决盐水基钻井液高温高密度条件下性能维护困难的问题,通过系列流变性实验并结合粒度分布和Zeta电位分析等,研究老化温度、密度及黏土含量对钻井液性能的影响.结果表明:老化温度和黏土含量对高密度盐水基钻井液黏土聚结有重要影响,黏土聚结程度随黏土含量增大而增大,聚结的临界温度随膨润土质量分数增大而降低;同时,高密度钻井液的亚微米颗粒体积分数较低密度钻井液的高,高温作用将增加钻井液的亚微米颗粒体积分数;高温和高密度将使钻井液Zeta电位降低,使体系胶体稳定性变差.尽量降低高温高密度钻井液中黏土含量,并配合使用耐温抗盐高效护胶剂是维护其性能稳定性的重要途径.     

抗220℃高温水基钻井液技术研究

深井、超深井高密度水基钻井液的热稳定性一直是国内外钻井液行业研究的关键问题之一。为了提高钻井液的抗高温能力,研究了高温对钻井液的影响及相应的技术对策,形成了一套密度为2．00g／cm ^3～2．35g／cm^3抗220℃高温的水基钻井液体系。该体系由四类核心处理剂组成：抗高温复合降滤失剂、抗高温降粘剂、润滑封堵防塌剂及高温稳定剂。评价了水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压流变性能、抑制性能和抗污染性能。实验结果表明,该体系具有良好的热稳定性,钻井液经过220℃高温老化后,高温高压滤失量低,流变性好,并具有良好抑制性能和抗盐、钙及钻屑等污染性能。     

深井钻井的压力平衡研究

深井钻井具有高温高压及地层压力和地层破裂压力间安全钻井液密度窗口极为狭窄的特点,这为在深井钻井过程中保持井眼系统的压力平衡提出了更高的要求。为此,针对深井钻井的特点,运用流变学、传热学和物质平衡的基本原理,建立钻井液循环和静止状况下的钻井液温度分布模式及高温高压密度模式和高温高压流变模式,应用这些模式和地层流体的ＰＶＴ特性对一些实钻深井的溢流现象进行分析。结果表明,井眼水力系统流体热力学模型对深井、超深井的压力平衡控制至关重要。     

基于气测录井的高温高压地层压力随钻监测技术

基于气测录井地层压力监测基本原理,给出高温高压地层钻井液静态当量泥浆密度(ESD)和钻井液循环当量泥浆密度(ECD)的计算方法,并在此基础上对高温高压井地层压力进行随钻监测。研究发现,当井底压差增大时气测值呈指数式降低,且当井底压力处于过平衡状态时气测值不会降至0,而是保持一个较低的数值水平。据此分析泥浆循环气与循环压差以及单根气与静压差的相关关系,建立井底压差与气测值的相关方程,进而对地层压力作出定性和定量评价。     

高温高压下高密度全油基钻井液流变模式

在高温高压深井中,受温度和压力的影响,油基钻井液处理剂会发生降解、交联、甚至固化等,导致钻井液的流变性发生巨变,严重影响了钻井液的携岩性,甚至会导致钻井无法进行,为准确掌握油基钻井液在井底高温高压下的流变状态,建立了全油基钻井液的高温高压流变模式。使用Fann50SL型高温流变仪分析温度和压力对两种油基钻井液体系流变性能的影响,并采用回归分析方法对实验数据进行处理。实验及回归分析表明,钻井现场作业中普遍采用的宾汉模式不能完全准确表示全油基钻井液的高温高压流变特性,应根据具体地层条件和钻井液组成采用实验手段选出最优流变参数模型。     

抗高温高密度水基钻井液体系研究

针对抗高温高密度钻井液体系及应用工艺对超深井、深井成功钻探至关重要,国内外抗温200℃、密度达2.30 g/cm3的水基钻井液体系的研究应用报道较少,且国外在此条件下多选择油基钻井液体系的问题.通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳定剂等途径建立了抗温200℃、密度达2.30 g/cm3的淡水钻井液体系和含氯化钾体系.该体系热稳定性优良,高温高压下流变性合理,具有一定抑制性.对深井、超深井钻井液的选择使用具有指导意义.     

高密度钻井液致地层坍塌机理分析

为研究高密度钻井液导致井壁坍塌的机理,分析了直井的井周应力分布规律,以及径向、周向和垂向应力随钻井液液柱压力的变化规律,得出当提高钻井液密度时,井壁沿水平最大地应力方位易发生剪切破坏;基于井周应力分布特点和Mohr-Coulumb强度准则获得了井壁最大、最小主应力分别是径向、周向应力和垂向、周向应力两种情况下的坍塌压力解析表达式,并通过一口高压井实例分析了井壁坍塌压力随井深的变化规律,证明钻井液密度过高时会导致井壁坍塌.研究结果可为钻井液密度安全窗口的设计提供理论依据.     

用Lamb波检测钻井液含气量的技术

用频率为342 KHz的Lamb波检测水基钻井液的含气情况。实验结果表明：发射、接收传感器之间在重叠56.0～100.0 mm时,可接收到理想的信号;声速随含气量的增加变化很小,最大变化约为9 m/s,不易用声速来检测钻井液中的含气量;而声透射损失随含气量的增加急剧增大,在气泡大小、分布一定的条件下,可以用声透射损失来反映水基钻井液中的含气量。     

MEMS扭转微镜静态特性的温度效应分析

文章从静电力驱动的扭转微镜的静态特性静力学模型出发,分析了扭转微镜静态特性的温度效应.对两组不同尺寸、四种常用材料微镜的吸合电压、释放电压以及偏转角与驱动电压关系,随温度的变化规律进行了数值仿真分析;并采用典型电压值的增量百分比随温度变化的斜率,来量化描述并对多晶硅、polyimide、PDMS和SU-8四种材料的扭转微镜的静态特性受温度的影响.其中SU-8材料的微镜受温度的影响最大.而不同尺寸同种材料的微镜,其静态特性受温度效应影响的程度相同.为扭转微镜使用过程中如何降低温度效应的影响提供了依据.     

泡沫流体在井筒内流动时的耦合数学模型

基于均质平衡流模型,根据动量方程和能量方程建立了计算泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度分布的耦合数学模型,并进行了编程求解,给出了泡沫流体的压力、温度和密度沿井深的分布规律.计算分析表明,泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度是相互影响的.泡沫质量越大,泡沫流体的温度变化越大,而压力和密度变化则相对平缓.在将泡沫流体应用于深井作业时,不能忽略温度变化对泡沫参数及性能的影响,特别是在大泡沫质量下.由于考虑了传热和温度变化对泡沫流体的影响,该模型比常规计算方法的适用范围更广.