【正文】 ............................15 室內(nèi)研究 ................................................................................................................15 現(xiàn)場應(yīng)用 ...............................................................................................................19 結(jié)論 .......................................................................................................................20 4 結(jié)論與建議 .......................................................................................................................21 參考文獻 ..............................................................................................................................21 致謝 ......................................................................................................................................24 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 系 石油資源系 專業(yè) 石油工程 班級 油工 60801 學(xué)生姓名 劉琦 指導(dǎo)教師 /職稱 魯大麗 ／ 助教 1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 新型抑制性鉆井液的研究 2. 畢業(yè)設(shè)計（論文）起止時間： 2020 年 11 月～ 2020 年 5 月 25 日 3. 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 新型抑制性鉆井液的配方與基本性能 新型抑制性鉆井液的作用機理 4. 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )應(yīng)完成的主要內(nèi)容 對于不同地區(qū)，不同地層情況 研究和選擇適合的 抑制性鉆井液。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2020 年 12 月 23 日 系 主任（責(zé)任教授） (簽字 ) 任務(wù)書下達日期 2020 年 12 月 23 日 指導(dǎo)教師 (簽字 ) 完成任務(wù)日期 2020 年 5 月 25 日 學(xué)生（簽名） 長江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 名 稱 新型抑制性鉆井液的研究 題 目 類 型 畢業(yè)論文 系 部 石油資源系 專 業(yè) 班 級 石油工程 60801 學(xué) 生 姓 名 劉琦 指 導(dǎo) 教 師 魯大麗 輔 導(dǎo) 教 師 魯大麗 完 成 時 間 2020 年 4 月 Ⅱ 新型抑制性鉆井液的研究 學(xué) 生：劉 琦 ，長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 指導(dǎo)老師：魯大麗 ， 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 1 題目來源 生產(chǎn)與社會實踐 2 研究目的和意義 目的及意義：隨著石油勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是復(fù)雜地層深井、超深井一級特殊工藝井油氣鉆探的越來越多，對鉆井液技術(shù)提出了更高的要求。 無機類 抑制性鉆井液 是使用較早的一類。聚陰離子處理劑主要包括聚丙烯酸類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯腈類和腐植酸類，其中 PAC 、 PAM、 PHPA、 KPAM、 KPAN 和腐殖酸鉀等是現(xiàn)場使用較多的試劑，抑制機理是橋聯(lián)、絮凝和包被作用、成膜效應(yīng)；聚陽離子處理劑主要包括大小陽離子，該類是抑制效果好但對環(huán)境影響較大且價格較高的處理劑，抑制機理是中和作用、絮凝和包被作用；兩性離子聚合物主要有 XY27 和 FA 系列，雖然該類處理劑引入陰陽離子同時達到抑制效果，但具體的抑制機理并不十分明確。 5 完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所必須具備的工作條件及解決的辦法所需條件： Ⅱ ： 要求學(xué)生了解和補習(xí)泥頁巖井壁失穩(wěn)機理和水化膨脹機理，在不同特征地層下的運用，不同新型抑制性鉆井液的設(shè)計參數(shù)等等。 審查意見： Ⅴ 指導(dǎo)教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 （注：此頁不夠，請轉(zhuǎn)反面） Ⅳ 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評閱教師評語 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )題目 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內(nèi)容： 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平， 存在的主要問題與 不足。鉆井液體系抑制性的不足，可能導(dǎo)致一系列復(fù)雜情況的出現(xiàn)。無機類抑制性鉆井液在近幾十年也有所發(fā)展，比如硅酸鹽、季銨鹽、甲酸鹽和乙酸鹽等。 無論無機還是有機抑制劑都在不斷發(fā)展，最終目的是要尋找到抑制效果好、適應(yīng)性強、抗性強、對基 漿常規(guī)性能影響不大、來源廣、價格低的處理劑。當(dāng)井內(nèi)液柱壓力偏低時，可能使井壁巖石產(chǎn)生剪切破壞，此時，塑性巖石將向井內(nèi)產(chǎn)生塑性蠕動而導(dǎo)致縮頸，脆性巖石則會產(chǎn)生坍塌掉塊 ,造成井徑擴大。因為歸根到底，井壁巖石的破壞和失穩(wěn)都是力 (巖石應(yīng)力，化學(xué)應(yīng)力，工程所引發(fā)的各種力 )的作用結(jié)果，其實質(zhì)是井壁巖石所受應(yīng)力超過了其強度而誘發(fā)失穩(wěn)破壞。 離子水化 ：離子水化是指粘土礦物所含硅酸鹽晶片上的補償性陽離子周圍形成水化殼。由于泥頁巖的新型抑制性鉆井液的研究 第 6 頁（共 24 頁） 滲透率較低，約為 106 1012D，因此，在鉆進泥頁巖地層時，通常不產(chǎn)生 “ 正常 ”的鉆井液濾液漏失，然而在孔隙壓力和鉆井液液柱壓力不平衡時，將會在兩者之間出現(xiàn)壓力傳遞，最終逐漸達到平衡狀態(tài)。 穩(wěn)定泥頁巖井壁的相關(guān)措施 鉆井工藝 方面 (1)起下鉆速度不宜過快，避免過高的抽吸壓力而降低鉆井液作用于井壁的壓力或者過高的壓力激動而使得作用于井壁的壓力過高，這對于坍塌性或者裂縫性泥頁巖影響尤其大； (2)鉆井過程中泵壓不宜過高，避免鉆井液在環(huán)空中返速過大，對井壁造成沖刷作用； (3)在設(shè)計井眼軌道和鉆井過程中形成井眼軌跡時避免出現(xiàn)井眼方位變化大，狗腿角過大而造成應(yīng)力集中； (4)鉆進過程中應(yīng)避免嚴(yán)重的機械碰擊，特別是在易塌地層； (5)在極易坍塌或者水化膨脹極強的淺部井段可選擇下套管來隔開。 ％～ ％ 坂 土 漿 ＋ ％～ ％ LvCMC＋ ％～ ％ Siop＋ ％～％ CPS2020＋ ％～ ％ SMP＋ ％～ ％ SMC＋ ％～ ＋％～ ％ ZSC201＋ ％ NaOH＋ ％～ ％ CaCl2＋ ％～ ％ KCI＋％～ ％ 聚 合醇 或瀝青類產(chǎn)品 ＋ 重晶石 鉆井液性能評價 (1)抑制性能 為了考察體系的防塌能力，進行了頁巖滾動回收率試驗，同時和飽和鹽水聚磺井漿進行了對比，試驗結(jié)果見表 1。在所配制好的鉆井液中加入不同量的 CaCl2，經(jīng)過 150℃ /l6h 后測定鉆井 液性能，考察鈣污染后鉆井液性能變化，結(jié)果 見 表 4。 表 7 不同鉆井液粒度分布 顆粒大小 鉆井液體系 粒度分布 ﹤ m m～5 m 5 m～ m m～ m ﹥ m 飽和鹽水聚磺井漿 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液 現(xiàn)場應(yīng)用 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液自 2020 年研制成功以來，在中原、塔河、塔中、西南等油田推廣應(yīng)用。表8 列出了部分應(yīng) 用 井與其對應(yīng)鄰 井 的井徑數(shù)據(jù)。在井深 804m和 1018m 分別鉆遇石膏夾層，鉆井液性能穩(wěn)定，說明強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系 抗 鈣能力強。表 10 列出了毛開 1 井高密度鉆井液受膏鹽污染后轉(zhuǎn)化為強抑制高鈣鹽聚合物鉆井液的鉆井液性能 。 表 11 同井段實鉆鉆井液密度對比 井號 井段 /m 鉆井液密度 / g/ 備注 中 1H（應(yīng)用井） 4440～ 4745 ～ 有掉塊 中 1（對比井） 4479～ 4722 ～ 聚磺鉆井液，曾井壁發(fā)生坍塌 T759（應(yīng)用井） 5343～ 5745 ～ 鹽下泥巖，有少量掉塊 T756（對比井） 5426～ 5805 ～ 鉀鹽聚合物鉆井液，掉塊較大 TK1108（應(yīng)用井） 5403～ 6060 ～ 鹽下泥巖，有少量掉塊 A1051（對比井） 鹽下泥巖段 ～ 聚磺鉆井液，掉塊較多 白 61（應(yīng)用井） 2670～ 4200 ～ 該區(qū)塊三開鉆井液密度一般在～ g/ 白 43（對比井） 3090～ 4192 ～ 對配漿水水質(zhì)不敏感，解決了沙漠干旱地區(qū)鉆井用水的難題 強抑制高鈣鹽聚合物鉆井液對配漿水水質(zhì)不敏感， 可用 咸水配漿維護，在沙漠等十旱缺水地區(qū) 施工可大 幅度減少運輸?shù)?工作量。 (5)應(yīng)用井未出現(xiàn)井 下 復(fù)雜情況 (因為鉆井液的問題 )，井徑規(guī)則，應(yīng)用井平均井徑擴大率小 于 ％，起下鉆順利，下 套管一次成功率 100％ ，電測一次成功率％。 (1) 鉆井液鉆屑回收率試驗 利 用原有鉆井液體系和強抑制性鉆井液休系進行對比試驗，結(jié)果表明研制的半透膜劑強抑制性鉆井液配方的抑制能力大大增強 (表 13)。說明鉆井液懸浮穩(wěn)定性強、潤滑性好。 表 16 強抑制性鉆井液的抗鈣污染試驗 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1.(％ ) 17 15 2 2.(％ ) 14 7 7 3.(％ ) 120℃熱滾 16h 后 1.(％ ) 10 2.(％ ) 7 11 3.(％ ) (5)高密度鉆井液性能評價 新型抑制性鉆井液的研究 第 18 頁（共 24 頁） 在強抑制性鉆井液體系中加入重晶石分別配制成密度為 、 的較高 密度鉆井液，測試鉆井液熱滾 （ 120℃ ） 前后的性能，試驗結(jié)果表明強抑制性鉆井液配方的懸浮能力較強，流變性能較好 (表 17)。有機硅醇抑制劑分子中的 SiOH 鍵易與 黏 土 上 的 SiOH 鍵縮聚成 SiOSi 鍵，產(chǎn)生牢固的化學(xué)吸附作用，在 黏土 表面形成一層甲基朝外的吸附層，使 黏 土親水性表面反轉(zhuǎn)為親油性，阻 止了 黏 土和層間的水化作用，減弱了鉆井液中 黏 土顆粒間的相互作用力，削弱了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，具有較好的抑制泥頁 巖水化能力、防塌作用以及鉆井液稀釋能力和潤滑性能。 結(jié)論 (1)在處理劑 研 制與篩選的基礎(chǔ)上，綜合化學(xué)抑制、物理封堵、化學(xué)封固、合強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 第 15頁（共 25頁） 理密度的有效 應(yīng)力支撐等防塌方法，針對裂縫發(fā)育的硬脆性泥頁巖地層及泥巖分散膨脹型地層 研 究形成了強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系。 T759 井四開鉆遇的 5343～ 5745m 井段，屬于石炭系 下統(tǒng)，原設(shè)計此井段泥漿密度為 左右，二開卡套管后修改了井身結(jié)構(gòu)后，設(shè)計密度改為～ ，而鄰井的鉆井液密度在 ～ ，由 于 石炭系地層的不穩(wěn)定性，低密度有 可 能使井壁出現(xiàn)剝落、掉塊，嚴(yán)重時出現(xiàn) 井 塌，鄰井 T756 井在相強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系的研究 第 13頁（共 24頁） 同地層使 用 密度為 的鉆 井 液鉆進仍然不能有效控制井壁掉塊。 表 9 桑株 1 井二開鉆井液性能 井深 /m 密度 / g/ T /s FL /mL pH G /Pa/Pa PV / YP /Pa MBT /g/L /mg/L 備注 630 38 25 2/6 8 3 49 996 轉(zhuǎn)化前 700 41 19