水基钻井液成膜技术研究

介绍了一种新型的有机硅酸盐半透膜抑制剂BTM-1。通过钻屑回收率试验、泥页岩水化趋势作用试验、泥球浸泡试验和膜效率测定，评价了BTM-1抑制剂对泥页岩水化膨胀及分散性能的抑制作用及其半透膜效能。研制了与半透膜相配伍的具有良好抗盐抗温性能的降滤失剂CFJ-1；介绍了具有隔离膜性能的成膜降滤失剂钻井液性能，用扫描电镜试验，测定了隔离膜的结构特征，对隔离膜降滤失机理进行了初步探讨。给出了具有半透膜、隔离膜的成膜钻井液配方。评价了成膜钻井液的抑制性、抗盐性和抗温性能，通过动滤失量试验、渗透率恢复值试验评价了成膜钻井液保护储层效果。荧光及毒性试验表明，成膜钻井液体系无荧光、无毒性，满足国际环保要求。     

气制油合成基钻井液关键处理剂研制与应用

为提升气制油合成基钻井液高温流变稳定性和降滤失性能,研制了在气制油中具有良好凝胶性能的有机土和天然腐植酸改性的环保型降滤失剂,并使用前期研制的主辅乳化剂,形成了气制油合成基钻井液体系。性能评价结果表明:利用双十六烷基二甲基氯化铵和具有功能化极性基团的高分子对提纯钠基膨润土进行复合插层制得了有机土DR-GEL,该有机土在气制油中凝胶性强（胶体率达98%）、黏度、切力大（切力达3 Pa）,高温性能稳定、抗温达220℃。利用二乙烯三胺和双十六烷基二甲基氯化铵对提纯黑腐植酸进行有机化改性反应制得了降滤失剂DR-FLCA,该降滤失剂具有高温高压滤失量低、辅助乳化和改善流变性等性能,抗温达230℃。利用研制的处理剂配制的密度为1.6～2.3 g/cm3的气制油合成基钻井液体系,在温度120～200℃范围内流变性好（表观黏度27～61 mPa·s,动切力6～9 Pa）,电稳定性强（破乳电压在800 V以上）,高温高压滤失量小于2.5 mL。该套气制油合成基钻井液体系,在印尼苏门答腊岛JABUNG区块NEBBasement-1井成功地进行了应用,在高温（井底温度大于180℃）下40 d的使用过程中性能一直稳定,较好地解决了大斜度定向井钻井液悬浮性与携屑能力差等难题。      

高温(220℃)高密度(2.3 g/cm3)水基钻井液技术研究

针对钻井工程需求，评价优选出了抗高温钻井液用高温保护剂、降滤失剂、封堵剂等钻井液处理剂，并进一步优选出了抗高温（220℃）高密度（1.80～2．30g／cm^3）水基钻井液配方。室内评价结果表明：该体系具有良好的抑制性和抗钻屑污染性能，抗钻屑粉污染达10％；具有一定的抗电解质能力，抗盐达2％，抗氯化钙达0．5％；具有良好的润滑性能；容易配制和维护。     

废弃聚磺钻井液固液分离技术

废弃聚磺钻井液由于形成的聚合物。黏土颗粒网状结构力强,直接用絮凝的方法不能进行有效地固液分离处理。优选出了破坏聚合物形成交联结构的破胶氧化剂GLK-1和能使黏土颗粒趋于稳定的黏土颗粒穗定剂GXPJ-3,它们的适宜加量均为1％,GLK-1的最佳破胶时间为4．5h。通过加入破胶氧化剂和黏土颗粒稳定剂,再进行絮凝、离心固液分离处理,最终的固液分离效率约为85％。     

亲水性氨基酸抑制四氢呋喃水合物形成的动力学机理

亲水性氨基酸作为新型天然气水合物(以下简称水合物)抑制剂是国内外相关研究的热点,但其对水合物形成影响的内在机制目前尚不明确,并且对于其与其他水合物动力学抑制剂(KHIs)复配的协同抑制机理的认识仍存在着较大的争议。为此,基于四氢呋喃(THF)水合物的形成模拟实验,厘清了甘氨酸、L-精氨酸及其与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复配对水合物形成的影响规律,并结合多种实验方法揭示了其内在机理。研究结果表明:①甘氨酸对水分子具有较强的扰动作用,使其对水合物的形成具有较强的抑制性,添加量为1.0%时抑制效果为最佳;②L-精氨酸对水分子具有较强的束缚作用,使其对水合物的形成具有较强的抑制性,在较低添加量的范围内,其对水合物形成的抑制性随添加量的增大而逐渐增强;③亲水性氨基酸与PVP复配对水合物的形成具有协同抑制作用,当抑制剂添加总量为1.0%时,甘氨酸与PVP K90复配的协同抑制能力更强。结论认为,该研究成果为新型水合物抑制剂的研发提供了实验数据和理论基础。     

抗温强抑制有机硅酸盐聚合物的合成与性能评价

为解决有机硅官能团在合成过程中易水解和易缩聚交联的技术难题,以2, 2-偶氮二异丁腈（ABIN）为引发剂,采用了丙烯酸（AA）、二甲氧基甲基乙烯基硅烷（VMDS）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为反应单体并进行了乳液聚合反应,合成了一种新型有机硅酸盐聚合物（ADMOS）。ADMOS的最优合成条件为:单体物质的量比AA∶DMC=3∶1、VMDS加量为单体总质量的5.0%、ABIN浓度为0.3%、反应温度为70 ℃,反应单体总浓度为25%,pH值为5。采用核磁共振氢谱（1H-NMR）、热重分析（TGA）、凝胶色谱法（GPC）确定了产物的分子结构,TGA表明ADMOS具有优异的热稳定性。分别通过线性膨胀实验、滚动回收实验和泥球浸泡实验评价了ADMOS的性能,结果显示,当ADMOS加量为3.0%时,人造膨润土岩心的线性膨胀率由水中的83.37%降低至16.57%、页岩岩屑的回收率由水中的11.82%增高至92.85%。泥球实验结果表明,ADMOS可有效地防止水分子侵入泥球内部,从而抑制黏土颗粒的水化分散。通过Zeta电位、X射线衍射（XRD）、元素分析（EDS）、原子力显微镜（AFM）和红外-热重联用实验,从微观角度揭示了ADMOS的抑制作用机理。      

裂缝性碳酸盐岩储层应力敏感性实验研究

使用基质渗透率较低的天然致密碳酸盐岩制备裂缝性岩心,采用传统砂岩储层应力敏感性评价与应力敏感修正系数相结合的方法,研究了裂缝性碳酸盐岩岩样的应力敏感程度、在不同有效应力条件下渗透率和逆向渗透率恢复的变化规律,分析了裂缝性储层应力敏感性机理及影响因素。结果表明,经人工造缝后的碳酸盐岩储层岩样具有较强的应力敏感性,且存在着显著的裂缝滞后效应,渗透率发生了永久性伤害,应力敏感损害严重。因此,有必要选用能快速在井壁上形成致密封堵层的钻井液,并增强岩石强度,稳定井壁,提高地层承压能力,减少储层应力敏感损害。     

机器学习在防漏堵漏中研究进展与展望

随着大数据和人工智能技术在油气勘探开发领域应用不断拓展,数字化、智能化防漏堵漏技术已成为必然发展趋势,基于机器学习的算法模型及配套软件是核心内容。通过系统归纳分析了人工神经网络、支持向量机、随机森林、案例推理等机器算法在井漏特征预测、井漏实时监测和应用决策模型的应用现状,对比了各类机器学习算法的输入参数、输出参数、测试准确率及应用效果。机器学习算法在漏失层位预测、井漏监测预警及防漏堵漏措施推荐等方面体现了良好的应用前景,相比人工统计分析,其时效性、准确性和规模化应用优势明显,但还无法科学预测计算漏失压力、孔缝尺寸等井漏特征关键参数以及优化施工工艺。国外油气公司数字化钻完井技术布局早,现已整合多种机器学习算法开发了防漏堵漏相关软件,并在现场取得了一定应用成效。中国井漏相关数据治理、机器学习算法开发及配套软件攻关研究起步较晚,尚未建立成熟可靠的防漏堵漏数字化平台和智能化专家系统。为加快中国防漏堵漏技术数字化、智能化转型发展,需重点开展3方面研究:(1)推进井漏相关的多维度数据整合,搭建包括地震、测井、录井、钻井、防漏堵漏室内评价、防漏堵漏现场施工等方面的数据湖,补齐数据短板;(2)加强机器学习算法模型的解释性研究,结合井漏相关机理,提升算法模型的科学性和准确性;(3)集成井漏数据湖和算法模块,分区域建立井漏智能预测预警及防漏堵漏辅助决策专家系统,制定精细的防漏堵漏作业标准,全面提高一次防漏堵漏成功率。     

新型抗高温油基钻井液降滤失剂的研制与性能

通过二乙烯三胺对腐植酸进行酰亚胺化交联反应,再利用十八烷基三甲基氯化铵对其进行亲油改性,制备了抗温达220℃的油基降滤失剂DR-FLCA。借助红外光谱、扫描电镜和热重分析,表征了降滤失剂DR-FLCA的分子结构、微观形貌和热稳定性,并通过实验评价了降滤失剂DR-FLCA对抗高温高密度油基钻井液流变性、电稳定性和高温高压滤失性能的影响。结果表明:降滤失剂DR-FLCA分子结构上有具有乳化功能的酰亚胺基、酚羟基和醇羟基等基团以及亲油长链铵,该降滤失剂微观结构为质地疏松的纤薄层片状聚集体颗粒,热分解温度为248℃。加有降滤失剂DR-FLCA的密度为2.4 g/cm3的油基钻井液在220℃老化16 h后高温高压滤失量仅为8.6 mL,破乳电压高达1154 V,塑性黏度为69 mPa·s,动切力为7 Pa,证明该降滤失剂在抗高温高密度油基钻井液中具有良好的降滤失性能、辅助乳化性能和降黏作用,高温高压降滤失性能(200℃)略优于贝克休斯和哈里伯顿降滤失剂产品(高温高压滤失量分别为5.4、8.2、6.5 mL),泥饼更薄、更坚韧,且对比体系老化后电稳定性均有不同程度的降低。      

深水气井水合物沉积预测新模型

由水合物聚结、沉积导致的井筒堵塞是气井测试中常见的安全隐患。预测水合物的生成与沉积规律，有利于控制事故风险、降低生产损失。通过对水合物颗粒在管流气核区和管壁附近的生成与运移机理分析的基础上，引入液滴沉积比率和转化比率，建立了一种适用于环雾流条件下的水合物沉积预测新模型，并参照实际工况设计了实验验证。实验结果表明，理论值与实验值趋势一致，平均偏差为4.9%，验证了模型的可靠性。以深水井X井为例，通过数值模拟探究了不同位置处水合物沉积规律。试算结果表明，水合物沉积堵塞过程可以划分为4个阶段，其中初始沉积阶段、临界沉积阶段所占时间比例较短，而沉积亚稳态生长阶段、沉积快速生长阶段所占时间比例较长。水合物堵塞主要发生在井筒偏上部分，尤其是井口附近。随着深度的增长，水合物沉积速率与沉积厚度逐渐减少，且减小幅度逐渐增大，堵塞风险减小。