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.     

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。     

用于深水钻井的水合物抑制剂HBH的研制及评价

在深水钻井过程中如钻遇含气地层,地层气窜入井眼或在环空的钻井液中,形成水合物,堵塞井眼、环空或防喷器,严重影响钻井工作的正常进行.介绍了水合物抑制剂HBH的合成工艺,对其水合物抑制性及与其它处理剂的配伍性进行了室内评价.结果表明,加入少量水合物抑制剂HBH于钻井液(约为0.5%)中即能有效地抑制水合物的生成;低分子量的聚乙二醇具有一定的润滑性和防塌性,同时对天然气水合物有较好的抑制性;HBH与低分子量的聚乙二醇PEG600按一定比例(1∶3)复配使用,抑制性能更佳,复配使用时的BST值比二者单独加入时的BST值要大几倍.     

海水钻井液的水合物抑制性实验研究

利用水合物生成及模拟微钻实验系统对部分钻井液处理剂及聚合醇无黏土海水钻井液进行了水合物抑制性实验研究.结果表明:黏土对水合物生成有明显促进作用;改性淀粉、聚合醇对水合物生成有一定的抑制作用;动力学抑制剂PVPK90有良好的水合物抑制能力;在-4℃和18.8 MPa附近压力条件下,加入动力学抑制剂的聚合醇无黏土海水钻井液能有效抑制水合物生成.     

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。     

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。     

天然气水合物对深水钻井液的影响及防治

随着海洋钻井作业数量和深度的增加，钻井作业难度不断加大，海洋深水钻井作业环境恶劣，操作条件复杂，其中之一便是钻井液（主要是水基钻井液）中易形成天然气水合物。钻井液中一旦形成天然气水合物，会造成井壁失稳、堵塞井筒，钻井液无法循环，造成作业周期延长、钻井成本增加等。为解决钻井中天然气水合物的危害，综述了天然气水合物的形成机理。提出在深水区域钻井作业实施前，要充分估计到井口、防喷器、节流和压井管线中形成天然气水合物的可能性，一旦形成天然气水合物，可通过调节钻井液密度来控制井筒中压力，保持最低的安全钻井液密度来防止天然气水合物的形成。     

应用DSC技术评价深水钻井液气体水合物抑制性

在海洋深水钻探过程中,低温高压条件易促成气体水合物的形成,对钻井作业带来很大的危害,必须加以预防.预防气体水合物危害的通常方法是在深水钻井液中加入水合物抑制剂增强其水合物抑制能力,这就需要对深水钻井液的抑制性有一个合理的评价.用传统评价水合物抑制剂的PVT技术来评价钻井液存在一定的不足.介绍了一种评价深水钻井液气体水合物抑制性的新方法--DSC技术,并阐述了其技术原理,同时评价了室内开发的适合于深水钻井的水基钻井液体系的水合物抑制性能.     

用高压微量热仪评价深水钻井液气体水合物抑制性

评价水合物生成的传统方法一般存在需要大型设备、实验周期长、精确性差等问题，为此建立了一种评价深水钻井液气体水合物抑制性的新方法——DSC技术。在了解气体水合物生成环境、对深水钻井的危害及传统评价方法的基础上，利用高压微量热仪的特点，研究了甲烷气体在不同液体介质中生成气体水合物的规律，建立了钻井液气体水合物抑制性评价方法，给出了用DSC技术评价盐水和深水钻井液气体水合物抑制性实例。研究表明，用高压微量热仪测试钻井液水合物抑制性的方法快捷、方便、准确，测试结果与传统方法吻合，深水水基钻井液体系具有较好的水合物抑制性能。     

深水聚胺高性能钻井液试验研究

聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液,在深水钻井领域具有广阔的应用前景。为降低钻井液成本,在研制聚胺强抑制剂的基础上,考虑水合物抑制及低温流变性等因素,通过优选处理剂,构建了适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系,并对其进行了综合性能评价。结果表明,该钻井液可抗150 ℃高温,且低温流变性优良,2 ℃和25 ℃的表观黏度比和动切力比分别为1.36和1.14;其抑制页岩水化分散效果与油基钻井液相当,体现了其强抑制特性;在模拟1 500 m水深的海底低温高压(1.7 ℃,17.41 MPa)条件下,具备120 h抑制水合物生成的能力;抗钙、抗劣土污染能力较强;无生物毒性,能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达到了用于深水钻井的同类钻井液水平,可满足深水钻井要求。      

深水高盐/阳离子聚合物钻井液室内研究

通过实验优选适合海洋深水钻井的高盐/阳离子聚合物钻井液体系。该体系以20%NaCl作为水合物抑制剂,以高分子量的阳离子聚合物作为絮凝剂,以小分子量的阳离子聚合物作为黏土稳定剂,配合降滤失剂、增黏稳定剂、润滑剂等处理剂配制而成。室内实验表明该体系具有良好的流变性,较强的抗污染能力,较强的抑制性和良好的油气层保护能力,同时能阻止低温下天然气水合物的形成,满足今后海洋深水勘探需要,减少深水钻井作业风险。     

对中国钻井液处理剂及钻井液体系发展的认识

回顾了中国钻井液处理剂和钻井液体系的发展，分析了近年来中国钻井液处理剂及钻井液技术发展缓慢的原因，对今后钻井液处理剂和钻井液体系的开发方向提出了几点看法，认为钻井液工艺技术应向钻井液工程技术转化，最终形成钻井液工程技术，从而提高钻井综合效益，有效地保护油气层，提高油井产量。     

钻井液处理剂荧光问题的认识与思考

对钻井液添加剂进行荧光分析评价的目的，是考察其对原油荧光显示的影响程度，而科学的评价方法是该问题的关键。因此对于某些添加剂来说，即使其本身存在一定的荧光发射，但通过科学的评价方法确认为并不影响原油荧光显示，原则上应该允许其在钻井液中使用，介绍了荧光发射的机理及其影响因素。对紫外灯目测法和定量荧光分析方法进行了实例对比。提出了一种钻井液添加剂定量荧光评价推荐试验程序。荧光的发射及荧光强度首先取决于发射荧光物质的分子结构。另外，在荧光发射过程中不可避免地受到无辐射去活化过程的环境因子的影响，如温度，溶剂，pH值，溶解氧，激发光，荧光自熄和散射光等。研究认为，使用紫外灯目测法，在技术上很难准确分辨7级以下的荧光，而且人为影响因素大，测试结果缺乏客观性；定量荧光分析法更具科学性和实用性，有利于提高地质荧光录井水平，解放一大批性能良好，但在钻井生产中受到荧光限制的钻井液添加剂，确保钻井生产和原油勘探的顺利进行。     

国内外压裂液添加剂及产品介绍

介绍了国内外近年来研究和开发的压裂液添加剂和产品,并对比了美国BJ Services、Dowell和Halliburton及加拿大Nowsco公司的20类120种产品,分析讨论了国内外压裂液添加剂的差异,最后提出了国内压裂液发展的主要方向。     

用OFA-2石油荧光分析仪测定钻井液添加剂荧光的方法

人们在降低钻井液添加剂的荧光时存在着误区，一是向钻井液添加剂中加入荧光猝灭剂，二是以牺牲钻井液添加剂中的有效成分为代价降低其荧光级别。介绍了用OFA-2石油荧光分析仪测定钻井液添加剂荧光的方法。该方法能够检测轻质油、凝析油、煤成油，反映各种原油样品的二维荧光全貌，又能实现真正意义上的较准确定量和排除钻井液添加剂荧光的干扰，是一种与目前地质荧光录井要求完全吻合的定量测定钻井液添加剂荧光的方法。     

深水钻井液举升钻井技术的水力学计算

为解决深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业界提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术,由于该技术是用于深水和超深水钻井的新技术,迫切需要新的水力学计算方法和理论。海底钻井液举升技术采用相对较小的回流管线从海底回输钻井液,而隔水管内充满海水,在回流环路中形成两个压力梯度。根据海底钻井液举升钻井技术的使用环境及特点,推导了海底钻井液举升钻井系统的水力学计算公式,并编制水力学计算程序,依据算例对该系统的特点进行了分析,为深水钻井操作提供了理论依据。     

单因素法分析钻井液处理剂对水泥浆性能的影响

钻井液与水泥浆相容性差,混浆后易产生接触污染,即混浆段流体出现流动性恶化、水泥浆稠化时间缩短、水泥环强度降低等问题。实践表明,钻井液处理剂是造成接触污染的主要原因之一。为此,采用单因素法考察了13种钻井液处理剂对水泥浆性能的影响规律,利用红外光谱对处理剂进行了结构表征,用环境扫描电子显微镜对污染后的水泥石结构进行微观形貌分析。结果表明,生物增黏剂、聚丙烯酰胺钾盐能使水泥浆急剧变稠;SMT、SMP-1、JN-A能够缩短水泥浆稠化时间,但加量在1%(w)以内影响较小;其余钻井液处理剂加量在一定范围内对水泥浆性能影响较小。生物增黏剂和聚丙烯酰胺钾盐参与水泥水化、影响水泥浆结构形成过程是造成污染的重要原因;同时,高聚物大分子链发生卷曲、吸附架桥和电中和作用使水泥浆产生絮凝现象。污染机理的提出为钻井液合理选材、钻井液性能调整、减少钻井液与水泥浆的污染提供了理论依据。     

深水钻井液关键技术研究

分析了深水钻井液面临的技术难题,认为深水钻井所面临的主要问题有深水低温问题、深水浅层含气砂岩所引起的气体水合物生成问题、海底泥岩稳定性问题及钻井液用量大、井眼清洗困难等问题。根据深水钻井中出现的问题和面临的困难,指出了深水钻井液应具有良好的低温流变性、悬浮携岩能力、页岩稳定性、环保性能及综合成本低等特点。调研了国外常用的深水钻井液体系,研制了深水钻井液水合物抑制性评价试验装置,探讨了深水钻井液中水合物的形成规律及机理,优选了深水钻井液用水合物抑制剂及其配方。在优选深水钻井液用处理剂的基础上,得出了深水钻井液的最终配方,并进行了全面的性能评价。最后,根据我国深水钻井液技术研究的现状,提出了下一步的研究重点。      

油气层保护技术在二连油田探区的应用

二连油田的乌里雅斯太凹陷和巴音都兰凹陷，主要含油为腾格尔组，含油岩性以砂岩，砂砾岩为主，压力系数一般为0.958-1.035，在施工过程中，钻井液密度应控制在1.25g/cm^3以内，在勘探过程,中油层易发生水繁损害，或在压差作用下，钻井液中的部分因相颗粒被直接入地层，堵塞通道，造成油层伤害。采用油气层保护技术与油气层保护剂YD－2B相配合的措施，降低了钻井液密度，有效地防止了油气层的损害。 经20多口井现场应用表明，油气层保护剂YD－2B，阻止钻井液滤液侵入地层，减少污染，缩短了钻井周期，有效地保护了油气层，试油结果表明,在乌里雅斯太争和巴音都兰凹陷所钻的探井中50％，获得了高产工业油气液，特别太43井，经过对1872．0－1892．0m井段油层的试油，获得日产量为14．82m^3的工业油流。