数字化钻井液动滤失模拟系统设计

钻井液动滤失模拟系统用于在实验室的环境下,模拟实验钻井液与完井液对油气层的综合损害过程,以达到评选优质钻井液和完井液的目的.介绍了数字化钻井液动滤失模拟系统的硬件结构和软件功能.该系统以PC机为基础,采用VB编写应用软件,其硬件核心为EPP总线多功能测量控制板;数字化钻井液动滤失模拟系统集成了模拟量输入/输出、开关量输入/输出,以及脉冲信号输入功能,实现了温度、转速等物理量的测量与控制、以及钻井液动滤失量的实时计量功能.实际测试表明,数字化钻井液动滤失模拟系统不仅具有简明的用户操作界面,而且还具有较高的软件稳定性,以及完善的数据管理能力;具有测量控制精度高、操作方便、运行稳定的特点,完全能够满足实验要求.     

降滤失剂作用机理研究——新型降滤失剂的研制

总结了降滤失剂的主要作用机理。探讨了丙烯类共聚物和CMC类降滤失剂作用机理和改进原理。通过引入羧酸钙盐并与大分子钙盐复配改进了HPAN类,研制出新型降滤失剂S-1。对CMC类进行了氰乙基化改性。实验结果表明,S-1具有较好的降滤失效果,S-1及改性CMC的耐温性、耐盐和耐Ca~(2 )、Mg~(2 )能力均得到了提高。证实了降滤失剂作用机理的研究结论是确实可信的。     

高密度钻井液滤失量影响因素定量评价

为了进一步降低高密度钻井液的滤失量,提高其在现场的应用效果,有必要对其中的处理剂加量进行严格控制。分析了膨润土、加重材料、降滤失剂、NaCl和烧碱等处理剂的加量对高密度钻井液滤失量及黏度等流变参数的影响。室内研究结果表明:膨润土含量和加重材料种类对钻井液的滤失量无明显影响,但是加重材料的配比对钻井液的高温高压滤失量影响较大;烧碱含量对滤失量的影响程度最大;高温热滚后pH值控制在8.5~9.5时滤失量最小;降滤失剂和NaCl对钻井液滤失量的影响较小。该研究成果为高密度钻井液在现场的成功应用提供了可靠依据。     

动态滤失过程中泥饼形成的研究

提出了一个泥饼形成的新模式。该模式指出:泥饼形成的速率与泥浆中颗粒的分布、泥浆的流变性和剪切速率有直接的关系。大颗拉和小颗粒可以同时沉积到泥饼的底部,而只有小颗粒才能沉积到泥饼的上部,这样形成的泥饼具有非均质性。当泥浆中最小颗粒沉积到泥饼上后,泥饼的厚度即会达到动态平衡,从而使滤失速率也达到动态平衡。     

煤岩压裂液动滤失实验研究

煤岩压裂液滤失实验目前尚无标准方案,常规油气储层的压裂液滤失实验方法对煤储层不适用,需改进实验方案并提出适用于煤储层的标准方案。基于油气行业标准和煤储层特性,提出了新的煤岩压裂液动滤失实验方法,通过测取清洁压裂液、3%KCl溶液、活性水通过岩心时的滤失情况进行了探索研究,得出了煤岩压裂液滤失的特征:煤岩压裂液滤失量偏大、滤失实验曲线没有明显的分段、初始滤失量有负值的情况。实验结果表明不同类型的压裂液都会对煤储层渗透率造成伤害,相对而言清洁压裂液伤害率较高,在百分之四十左右。     

天然裂缝性储层压裂液滤失的数值模拟研究

针对目前压裂液滤失计算模型均假设压裂液活塞式地驱替油藏流体作一维流动的局限性,考虑压裂液在裂缝性储层中沿人工裂缝长度方向和宽度方向作二维流动,利用双重介质的相渗理论,建立了二维二相双重介质滤失数学模型,给出了数值求解方法,以模拟实验条件下难以测试的滤失过程,对于了解裂缝性储层的滤失性能具有重要的意义.实例计算表明,处理后的数值模型易于求解,可用于双重介质压裂液的滤失计算;压裂液滤失带中存在明显的两相流动区域,在压裂液滤失数值模拟时应考虑压裂液和油藏流体的两相流动;传统的一维模拟方法由于没有考虑压裂液沿裂缝侧向的流动,计算的滤失速度偏小.     

钻井液滤失规律及其回归方程

由于钻井液在不同滤失介质和不同条件下的滤失性能有较大差异,按照API标准进行的滤失量测定不能全面地反映钻井液滤失性能。因此,根据Ostwarld方程,对实验条件下测定的滤失数据进行处理并得出滤失回归方程。实验证明,钻井液滤失方程既是钻井液自身滤失特性的规律性概括,又反映了钻井液与所接触地层的匹配程度,可以此为依据设计和优选钻井液、判断钻井液滤液损害深度。实验研究了滤饼渗透率的变化规律及测定方法,认为用恒定滤失速率表示滤饼渗透性是较好的方法。     

不同油水比油基钻井液滤失性能的影响因素

为了揭示油基钻井液侵入地层后对钻井液滤失性的影响,通过调整油水比来模拟地层水侵入钻井液的体系,研究了有机土、降滤失剂(磺化沥青、氧化沥青、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合物降滤失剂、有机胺改性腐殖酸及其复配)和温度对钻井液体系滤失性的影响,用显微镜观察了加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌。结果表明,随着油水比的降低,钻井液高温高压滤失量呈降低趋势;有机土和降滤失剂均会降低钻井液的高温高压滤失量,降滤失剂复配后的降滤失效果好于单一降滤失剂,其中聚合物类和沥青类复配降滤失剂的降滤失效果最好;随着温度的升高,钻井液的高温高压滤失量逐渐增大;比较加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌可见,随着油水比的降低,有机土在油基钻井液体系中作为悬浮剂和增黏剂的降滤失效果愈加明显。通过合理选择降滤失剂及有机土种类和加量可以有效调节油基钻井液的高温高压滤失量。     

酸液滤失模拟试验方法研究

酸液向地层的滤失参数，是压裂酸化设计时确定裂缝几何尺寸及裂缝闭合时间最关键的参 之一。文中介绍了模拟酸液在地层中的滤失特征有所使用的仪器，并对模拟试验过程的结果进行了研究。通过探讨性实验，得到一些规律性的认识，为现场掌握酸液降滤失方法及施工设计时提供了合理的实验依据和参数。     

成膜性聚合物钻井液降滤失剂的研制及评价

通过乳液聚合制备出一种两亲性聚合物,配合宏观和微观搭桥剂,构成了一种聚合物基成膜性钻井液降滤失剂,介绍了该处理剂的作用机理.红外光谱分析结果表明,该两亲性聚合物具有大量的羟基,这为形成分子有序体提供了良好的基础,同时高密度羟基能够对页岩产生抑制作用;扫描电镜观察表明,该聚合物可以在滤纸及砂石表面形成坚韧薄膜;宏观搭桥剂的粒径分布集中于160～247μm,微观搭桥剂的重均分子量约为4.0×10<'5>,其与数均分子量的比值为2.3.室内以淡水钻井液和胜利油田现场钻井液为研究对象,考察了该聚合物的降滤失性能.结果表明,该成膜性降滤失剂的降滤失效果明显,当其加量为2%时,钻井液的中压、高温高压及可视砂床中压滤失性能均优于现有的工业化产品.     

分子模拟技术在钻井液研究中的应用

分子模拟是一门新兴的计算化学技术,在辅助分子设计、结构解析、物性预测等方面的作用日益显著,已广泛应用于石油、化工、食品、制药、航空航天等工业领域,而该技术用于钻井液研究的报道较少。介绍了分子模拟技术在与钻井液相关的黏土矿物水化膨胀机理及黏土稳定剂设计、钻井液用表面活性剂,如泡沫剂、乳化剂等以及高分子如聚丙烯酰胺、天然高分子淀粉、木质素、树枝状高分子和环境响应型高分子研究中的应用。目前主要是利用分子力学、分子动力学等方法,通过模拟计算单个分子或分子体系的性质如结构、构象、热力学特性、相态转变等,从而进行钻井液处理剂理论模型建立、分子结构设计、合成路线优化、作用过程演示、实验现象解析等方面的研究工作。最后指出了分子模拟技术在钻井液处理剂研究领域推广应用存在的困难和发展前景。     

可循环自动发泡钻井液技术

在优选表面活性剂、协同稳泡聚合物的基础上,进行了可循环自动发泡钻井液体系配方的优化,研制出了一种由聚合物基液和发泡剂组成的新型可循环自动发泡钻井液体系.性能测试结果表明,优选配方的聚合物基液完全能满足油气田的常规钻井需求,当添加发泡剂后,形成的泡沫钻井液同样具有很好的综合性能,适合油气田的欠平衡钻井.     

�꾮�����о��������봫�ȵ������ֵ����

钻井作业必须伴随着钻井液在井内的流动及钻井液与井眼周围地层的热交换。钻井液在井内的流动及井内温度分布影响井下压力平衡、井壁稳定等方面的重要因素,深入研究钻井过程中井下流动和传热的规律对钻井作业安全、快速地进行具有极其重要的意义。文章针对目前研究存在的不足,建立了钻井过程中井内流动和传热的耦合数学模型,并用现场试验数据对数值模拟结果进行了验证。     

裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律.结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝“喉部”和“腰部”形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响.     

川西知新场地区稀硅酸盐防塌钻井液技术

川西知新场地区泥页岩发育,特别是同一裸眼段,含有多层硬脆性泥页岩,极易发生井壁失稳,给钻井施工带来极大的影响。针对现用聚磺钻井液体系防塌封堵能力难以满足需要的实际情况,在深入研究井壁失稳机理的基础上,通过正交实验,研究形成一套以聚磺钻井液为基础的稀硅酸盐防塌钻井液技术。经过性能评价,稀硅酸盐钻井液克服了以往流变性难控制的难题,可控密度为1.40～2.20 g/cm3,并具有较强的防塌封堵能力。研究成果在ZX31井进行了现场应用,实钻三开井径扩大率远低于邻井,表明稀硅酸盐钻井液具有较好的防塌封堵能力,解决了川西知新场地区井壁失稳问题,为知新场-石泉场构造带的勘探开发积累了经验。     

钻井液技术现状及发展方向

介绍了国内外钻井液处理剂和钻井液技术现状,对如何提高钻井液处理剂和钻井液的水平,以及今后钻井液处理剂和钻井液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,提高钻井综合效益,有效地保护油气层和提高油井产量.并讨论了中原油田钻井液处理剂和钻井液技术发展趋势.     

镶嵌屏蔽钻井液研究及应用

针对油层非均质性强及油层孔径难以准确预知等特点,提出了镶嵌屏蔽保护油气层技术,该技术利用镶嵌屏蔽剂具有弹性可变性和直径大于储层孔隙直径的特点,使镶嵌屏蔽剂颗粒部分镶在孔隙入口处(不进入孔隙),对较宽孔径分布的油层具有很好的暂堵作用,且有利于反排和渗透率恢复。室内评价结果表明,以镶嵌屏蔽剂为主剂研发的镶嵌屏蔽钻井液具有低侵入、单向封堵、防塌性能好、抗污染能力强及润滑性好等特点,满足了钻井过程中快速钻进及保护油气层的要求,现场应用4口井的平均井眼扩大率仅为6.2%,远低于同区块油井的平均井眼扩大率(12.3%)。     

水平井段泡沫流体瞬态携屑数值模拟研究

考虑层间质量传递和地层流体的侵入,建立了描述水平井段泡沫瞬态携岩机理的一维双层流动模型.基于修正的SIMPLE算法对模型进行数值求解,岩屑床厚度预测采用试算法,对泡沫携岩影响因素进行了敏感性分析.结果表明:岩屑床随钻时从钻头沿井筒延伸,一定时间后达到动态平衡;无量纲岩屑床厚度随着泡沫特征值和泡沫流量的增大而减小,随着钻杆偏心度、岩屑粒径和机械钻速的增大而增大,地层气和水的侵入有助于提高泡沫携岩效率.该模型为水平井泡沫钻井的水力参数设计和井眼净化技术提供了理论依据.     

CY-1无渗透钻井液处理剂的室内试验研究

为解决钻井过程中经常遇到的压差卡钻、钻井液漏失、井壁垮塌及地层严重损害等问题，保证安全、快速钻进的同时，节约钻井成本，提高油气产量，人们研究开发了一种提高地层承压能力的新型钻井液体系，其中零滤失井眼稳定剂和防漏堵漏零滤失井眼稳定剂是其两个关键处理剂。研制了一种提高地层承压能力的CY-1无渗透处理剂，并对其性能进行了室内试验研究及评价，结果表明，CY-1处理剂与国内外同类产品相比，能快速形成封堵膜，降低钻井液的滤失量，提高砂床和砂岩的承压能力，而且成本较低，效益显著。