深部煤层力学参数反演和气体钻井井壁稳定性

如何确定深部煤层的地质力学参数是气体钻井井壁稳定评价的关键。基于量化的地质强度指标GSI和Hoek-Brown强度准则分析了反演深部煤层地质力学参数的方法,结合DB1井氮气钻井,以弹塑性方法分析了侏罗系炭质泥岩和煤层的井壁稳定性。研究表明,塔里木盆地依奇克里克区块侏罗系煤GSI介于45~55,变形模量约在1 560~2 850 MPa之间。井眼钻开后炭质泥岩和煤层井周存在塑性区,炭质泥岩层井周塑性区约为1.37倍井眼半径,煤层井周塑性区约为2.07~2.59倍井眼半径。塑性区应力松弛造成围压减小,导致节理岩体抵抗工程扰动的能力减弱。以工程允许塑性半径等于1.5倍井眼半径为临界稳定条件,井眼钻开后煤层会出现大面积坍塌失稳,不宜采用气体钻井;工程扰动造成炭质泥岩井眼扩径,扩径后井眼仍能保持稳定。     

灰岩在三轴变围压循环压缩中的变形特征研究

 岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法,对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下,三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS–1000型岩石力学测试系统上进行,通过对试验结果的分析表明：(1) 灰岩在变、恒围压加、卸载循环中,形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小;而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大,而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2) 在三轴变围压循环压缩试验中,围压增加和循环上限应力不变,残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势,轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3) 在整个循环加卸载过程中,各个加卸载阶段变形模量值不同,卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4) 变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验,揭示灰岩在三轴变围压循环下,加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。     

基于真实裂缝试验装置的液液重力置换试验研究

为了解裂缝性地层发生液液置换过程中流体在裂缝中的真实流动形态,通过扫描现场实际露头裂缝,构建了真实的裂缝空间,根据裂缝性地层液液重力置换机理,利用可视化井筒-地层耦合流动试验装置进行了钻井液与模拟地层流体的可视化重力置换试验,分析了裂缝宽度、井口回压、钻井液密度、钻井液黏度和地层流体黏度对定容性地层液液置换量的影响规律,并根据量纲分析理论回归了置换量与各影响因素的关系。结果表明:裂缝宽度、井口回压和钻井液密度增大,置换速率和置换量均增大;钻井液和地层流体黏度升高,置换速率和置换量均减小;循环当量密度相同时,采用低密度钻井液加回压的方式,置换量较小。这表明,裂缝两端的压差是发生液液置换的主要原因,而钻井液与地层流体的密度差与黏度差是导致裂缝两端产生压差的主要因素。      

变内径钻柱中微波传输衰减规律

为确定钻柱内孔微波传输的最佳工作频点,获取微波信道的衰减规律及有效传输距离,将钻柱内孔视为超长不规则有耗圆波导,采用电磁波耦合理论计算了微波传输最佳工作频点,分析了波导中的微波模式,采用微波传输等效电路法建立了信道模型及信号衰减规律模型。针对超长钻柱,提出单位长度功率衰减系数从而对有效传输距离进行简化分析。研究表明,139.7 mm(5.5 in)和127.0 mm(5 in)API标准钻杆最佳工作频点分别为2.04 GHz和2.61GHz,钻柱内孔沿轴向存在多个内径渐变段和突变点,微波传输存在大量反射过程,信道的阻抗变化是影响传输性能的主要因素。室内及现场测试结果表明,建立的微波传输衰减规律模型计算结果准确,可用于微波传输随钻监测系统的设计。     

Fe/C微电解法处理压裂废水的研究

首次将Fe／C微电解用于处理混凝后的压裂废水，分别考察了微电解pH值、停留时间、Fe／C体积比、铁屑粒度、氯化铵加量对Fe／C微电解的影响程度，并通过计算确定了铁屑消耗量。实验结果表明，在pH值为2，停留时间取25min，Fe／C体积比为1～1．5，铁屑粒度为60～80目，氯化铵加量为1000mg／L时，经过Fe／C微电解，压裂废水色度去除率接近100％，COD去除率可达58％，处理每方压裂废水消耗铁屑约0．28kg。     

��ʯ�����Ժ�����Ԥ��

对井剖面地层岩石可钻性的确定直接影响到钻头选型和钻速预测,然而,现有的研究岩石可钻性的微可钻实验存在较多问题。现有的岩石微可钻性实验一般通过取心在室内常温常压下进行,脱离了地下高温高压环境后的岩心不仅不能代表地层的可钻性,而且这样的可钻性数据离散、随机、有限、成本高。但若能建立基于岩石物理参数的岩石可钻性预测模型,必将能缓解可钻性评价中存在的这些矛盾。尽管利用测井资料估算岩石可钻性时,由于岩石结构的复杂性以及不适当的参数化工作使测井估算的可钻性也存在不少问题,但利用测井资料获取岩石可钻性的方法能够提供逐点可钻性数值,既能反映出整个钻井剖面岩石可钻性变化的趋势,又能反映出不同地层间的变化规律,而且成本低。鉴于此,推导了利用声波测井资料预测岩石可钻性的计算模型,并结合 Ｓ油田实际资料开展了钻速预测方法研究。     

井底多相介质中S135钢腐蚀影响因素分析

模拟空气钻井中高温高压多相介质腐蚀环境,考察了温度、Cl^-含量、Ca^2＋含量、Mg^2＋含量、空气压力、钻屑量、钻屑粒度、转速、pH值对S135钢的腐蚀影响。结果表明：腐蚀速率随温度、Cl^-含量、Ca^2＋、Mg^2＋含量、空气压力或转速的升高而增大,在低温或低压下,腐蚀为均匀腐蚀;高温或高压下,呈现非均匀腐蚀现象。随腐蚀介质中钻屑量的增多,钢片磨蚀作用增强,腐蚀速率逐渐增大;钻屑粒度越大,则其磨蚀作用越强,腐蚀越明显;均匀混合的钻屑较单一级配的钻屑对钢片的磨蚀程度大。腐蚀速率随pH值的升高而降低,碱性条件有利于防腐。灰关联分析结果表明,各影响因素作用由大到小依次是：温度〉pH值〉空气压力〉Cl^-含量〉钻屑量〉转速〉Ca^2＋、Mg^2＋含量〉钻屑粒度。     

空气钻井中钻具腐蚀因素的灰关联分析

伊朗TBK气田钻具腐蚀严重，钻杆更换频繁，直接影响中方钻井施工的进度和经济效益。为了弄清影响钻具腐蚀的原因，在对TBK14井地层水质分析的基础上，应用灰色理论中的灰关联分析方法对影响钻具腐蚀的多个因素进行了探讨。分析计算结果与现场实际情况相吻合。结果表明，造成钻具腐蚀的主要原因是高温条件下酸性地层盐水的电化学腐蚀；高压空气中溶解氧对钻具的氧化腐蚀；地层砂子磨损钻具使氧化膜脱落造成的磨蚀。为了保护钻具，决定配制高pH值且添加了缓蚀剂的稳定泡沫液进行空气泡沫钻井。实践证明，此法有效地抑制了钻具腐蚀，提高了经济效益。     

我国煤层气开发技术进步问题探讨

本文分析了我国开发煤层气的有利因素和不利因素，列出了我国煤层气开发发展的参考框架，涉及的十大技术领域和十二项技术进步基础研究。文中着重分析了我国煤层气开发的主要障碍，指出目前阻碍我国煤层气开发的最关键环节是煤层的低渗透性，因此建议目前技术进步开发的重点是提高煤层渗透性的实用技术。     

泡沫缓蚀机理研究

模拟泡沫钻井腐蚀环境，对配制的防腐稳定泡沫的缓蚀性和发泡能力进行了评价，用电化学测量方法，研究其钝化行为，通过扫描电镜和X射线能谱分析等表面分析手段对腐蚀产物膜形貌与组成进行了分析。结果表明，泡沫具有一定的缓蚀能力；地层水腐蚀后的钢片表面有蚀坑，蚀坑中有类似于食盐状的晶粒出现，添加泡沫后腐蚀层表面颗粒均匀细小，结构更紧密，添加泡沫和缓蚀剂后钢片表面基本无明显腐蚀，但有水流冲刷和钻屑磨蚀的微小痕迹存在。结合实验现象和理论分析，首次总结提出泡沫钻井中泡沫的缓蚀机理，泡沫的缓蚀性主要在于：发泡剂在钢铁表面的吸附；稳泡增粘剂能与地层水中的多价金属离子络合；泡沫对氧的隔绝；泡沫能固定砂粒，减少冲蚀。在泡沫中添加缓蚀剂和除氧剂，泡沫缓蚀能力进一步得到提高。