国外陆上钻井废弃物处理技术

国外钻井废弃物管理遵循废弃物处理数量最少化、毒性最小化的“4R”原则,并以实现零排放为目标。目前国外常用的钻井废弃物处理方法包括回填、固化、井下回注、固液分离、生物处理和热处理等,在环境敏感性级别差异和不同类型钻井废弃物方面,对比了其适用的范围和优缺点,指出任何一种处理方法目前都很难实现零排放的目标,只有在源头控制毒害物质的使用才能从根本上解决钻井废弃物的环境污染问题。目前国内钻井废弃物处理方法仍比较单一,有必要制订石油钻井废弃物排放标准,加大钻井废弃物处理技术的研发投入。      

流沙层硬胶泡沫钻井技术

也门1区块上部地层250~750 m井段存在大段的流沙层,钻进过程中存在井壁失稳、漏失严重、机械钻速低等问题,单纯依靠常规钻井加堵漏、清水盲钻、空气钻井或稳定泡沫钻井等方式得不到有效解决。因此,提出采用硬胶泡沫钻井方法解决该问题。通过硬胶泡沫钻井流体发泡剂室内优选试验,考虑泡沫质量、发泡剂抗污染性能、硬胶泡沫半衰期及经济效益,选择FMA-100为硬胶泡沫钻井流体的发泡剂,确定其最佳加量为0.3%~0.6%,并初步优选出钻井流体配方。根据硬胶泡沫钻井施工参数设计要求,以低返速降低井壁冲刷防塌、合适当量循环密度防塌防漏为目标,通过理论计算及分析,优选了施工参数、钻井配套设备,形成了适用于也门1区块流沙层的硬胶泡沫钻井方案。该方案在该区块Abyed-2井进行了应用,不但成功解决了大尺寸疏松流沙层井漏与井塌并存的钻井难题,还提高了流沙层的机械钻速,相比同条件邻井平均机械钻速提高3.2倍。该井的应用成功,也为流沙层安全快速钻进积累了经验。      

温度对镍基合金718在高含H_2S/CO_2环境下应力腐蚀行为的影响

镍基合金718是一种高酸性油气井中常用的金属材料,但对其应力腐蚀开裂敏感性及其影响因素的研究较少。利用高温高压反应釜进行应力腐蚀开裂模拟试验,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析手段研究了温度对718镍基合金在高含H_2S/CO_2环境下应力腐蚀行为的影响。结果表明:在CO_2分压3.5 MPa、H_2S分压3.5 MPa、Cl~-含量150 000 mg/L的模拟环境下,镍基合金718在150,175,205℃下均未发现点蚀和裂纹,应力腐蚀开裂敏感性较低;但随温度升高,镍基合金718的C环应力腐蚀试样表面的钝化膜出现明显的硫化和颗粒状的腐蚀产物,并逐步团聚形成点蚀源。     

尾管顶部封隔器密封胶筒设计与试验

针对尾管固井作业过程中顶部重叠段容易发生封固失效,导致环空出现油、气、水窜的问题,研制了适用于Ф244.5 mm套管的尾管顶部封隔器。采用组合胶筒结构、防退机构,提高坐封可靠性,通过有限元方法对胶筒坐封过程进行计算并优化设计参数,开展了封隔器密封和耐温性能试验研究。地面试验表明,封隔器在耐温150℃条件下的密封能力达到70 MPa,锁紧力超过1 500 kN。现场应用表明,顶部封隔器完全坐封并通过井口压力测试,实现了对漏失层和高压气藏的有效封隔,解决了尾管固井环空重叠段密封问题。     

硬质合金基底表面线缺陷对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了不同硬质合金基底线缺陷率下的金刚石涂层膜基界面结合强度。通过建立[111]、[110]、[100]3种不同晶向的金刚石涂层膜基界面分子模型,研究了硬质合金基底线缺陷率对涂层膜基界面结合强度的影响以及[111]、[110]、[100]3种不同金刚石涂层晶向下的最优膜基界面结合强度。研究结果表明:硬质合金基底的表面能随着基底线缺陷率的增加而逐步增大;当线缺陷率ρ=12.5%时,基底表面能达到最大值;其后,随着基底线缺陷率继续增大,基底表面能逐渐呈减小趋势。进一步研究显示,不同晶向的金刚石涂层膜基界面的最优界面结合能的最优线缺陷率不同,[111]晶向和[110]晶向的金刚石涂层的最优基底线缺陷率均为6.25%,而[100]晶向金刚石涂层的最优基底线缺陷率则为0%。      

热丝CVD金刚石涂层温度场补偿优化研究

采用热丝化学气相沉积法（chemical vapor deposition,CVD）制备金刚石薄膜时,对反应室温度场尤其是衬底温度的精确控制是沉积高质量CVD金刚石膜的主要难点之一。在现有HF-650热丝CVD设备的基础上进行优化研究,基于热反射原理,采用Fluent软件进行模拟仿真计算,据此提出了反应室温度场补偿装置,即:在热丝CVD设备基台表面与四周布置反射板。对改进后的设备进行试验对比分析。研究结果表明:利用温度场补偿装置使衬底温度波动从原本的9.3%缩小到3.0%,有效改善热丝CVD系统衬底温度场的均匀性,并通过试验测试得到验证。用该装置制备的金刚石薄膜中金刚石与石墨的拉曼峰强度比值I_D/I_G=4.33,说明金刚石成膜质量得到提高。      

国产自动垂直钻井系统的改进与优化

高陡构造及岩性变化复杂条件下的井斜问题一直是困绕钻井工作者的一大技术难题。中国石化南方探区河坝、普光等构造的岩性变化频繁,地层倾角大,自然造斜力强,井斜控制十分困难,极易发生井斜,严重制约了钻井速度的提高。国外自动垂直钻井系统在该地区进行了多井次的应用,效果良好,在控制井斜的同时大幅度提高了钻井速度,较好地解决了钻速提高与井斜控制之间的矛盾。但国外自动垂直钻井系统服务价格昂贵,钻井成本居高不下。为了降低钻井成本,决定在该地区应用中国石化自主研发的捷联式自动垂直钻井系统。然而,该系统在之前的现场试验过程中暴露出降斜、提速效果不明显等问题;经过原因分析,对系统进行了进一步的改进与优化,之后又进行了2井次的现场试验,显示出非常好的防斜打快效果,为系统的推广应用打下了坚实的基础。     

有线随钻仪器在短半径水平井应用中存在的问题和对策

介绍了塔河油田短半径水平井对有线随钻测斜仪器的特殊要求。时仪器在应用中出现的高温抗震动、坐键、电缆磨损问题进行了分析，并给出了技术对策。改进后的有线随钻仪器完全满足了该地区短半径水平井钻井的要求，可以部分替代无线随钻测斜仪，降低了钻井成本，应进一步推广应用。