气体钻井地层出水及仿生处理技术研究

【摘要】气体钻井技术在提高机械钻速、防漏治漏、解决井下复杂事故、有效发现和保护油气储层等方面具有独特的优势,已成为油气资源勘探开发的重要技术手段。然而,当气体钻井遇地层出水以后,由于泥页岩地层中黏土水化膨胀,易导致井下环空堵塞、钻头泥包卡钻、井壁失稳等井下复杂事故,不得不提前终止气体钻井。为此,本文开展了气体钻井地层出水及仿生处理技术研究,具体研究内容和取得的成果如下：(1)分析不同条件下泥页岩岩屑颗粒的塑限、液限、塑性指数和液性指数,以及在塑性状态和流动状态下的黏附特性。泥页岩中黏土矿物类型、含量以及与其相混合的水溶液特点决定着泥页岩岩屑颗粒的塑限和液限,进而影响其塑限指数和液性指数分布以及不同液固比条件下的黏附特性；开展气体钻井地层出水液相侵入研究,分析泥页岩地层液相侵入特点以及毛细管力对泥页岩地层液相侵入的重要作用。。研究黏土水化膨胀对泥页岩力学参数的影响,并结合现场实际,对比分析了相同泥页岩地层气体钻井出水与未出水时对井壁稳定的影响。(2)根据仿生学相关原理,开展了泥页岩地层仿生处理技术研究,提出了对泥页岩表面进行疏水处理的仿生处理技术工艺流程。通过对不同处理剂的优选及其性能评价,形成了仿生处理液配方4%SMS+0.4%KH550+1%JHCY。相关性能评价表明：利用有机硅表面处理剂的低表面能特性和分子间自聚作用,可形成具有“荷叶效应”的纳米粗糙结构,并实现泥页岩表面由亲水性向疏水性的转变,从而达到阻碍液相水侵入泥页岩地层内部的目的；其形成的仿生疏水表面具有一定的耐磨性和稳定性；在泥页岩地层未形成仿生疏水表面以前该仿生处理液不利于泥页岩地层的稳定。(3)通过对泡沫流体特点进行分析,泡沫流体密度低、能均匀吸附于泥页岩表面、通过基液黏度调节可实现泡沫排液速度控制,因此可采用泡沫流体形式实现仿生处理液与泥页岩地层的有效接触。开展发泡剂、稳泡剂以及泥页岩抑制剂的优选与性能评价,筛选出合适的强抑制稳定泡沫处理液配方0.8%FPH+0.1%XC+0.5%PVA+3%DA-1。相关性能评价表明：该泡沫处理液发泡性能受pH值影响,在碱性条件具有优良的发泡性能,同时具有持久强效的泥页岩抑制能力,有利于维持泡沫流体处理过程中的井壁稳定。(4)将室内研制的仿生处理液与强抑制稳定泡沫处理液相结合,形成了最终的仿生泡沫处理液配方0.8%FPH+0.1%XC+0.5%PVA+3%DA-1+4%SMS+0.4%KH550+1%JHCY。综合性能评价表明：该仿生泡沫处理液具有优良的泡沫性能,可实现酸碱泡沫循环利用,具有较好的抗温、抗污染能力,强效持久的泥页岩抑制性能。待其在泥页岩表面形成有效的疏水保护层以后,能起到阻碍液相侵入地层的作用,从而防止泥页岩中黏土矿物水化,维持泥页岩地层的稳定,可用于井下温度低于80℃的气体钻井地层出水处理。
【作者】舒小波；
【导师】孟英峰；
【作者基本信息】西南石油大学，油气井工程，2014，博士
【关键词】气体钻井；地层出水；井壁稳定；泡沫流体；仿生处理；

【参考文献】
[1]王怡萱.基于双目立体视觉的立木测距系统的研究[D].北京林业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[2]陈龙.山东省乒乓球后备人才培养现状及对策研究[D].鲁东大学,运动训练（专业学位）,2013,硕士.
[3]傅俊杰.合并高血压的前列腺增生组织中α_1受体亚型以及去甲肾上腺素含量的变化[D].福建医科大学,外科学,2013,硕士.
[4]王楠.辅助生殖技术失败后女性中医证型分布规律及相关因素研究[D].成都中医药大学,中医妇科学,2012,硕士.
[5]黄海峰.雌激素对大鼠骨髓间充质干细胞成骨诱导过程中BMP-2和VEGF表达的影响[D].遵义医学院,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[6]梁丽婷.成长中的人物命运的生动艺术写照[D].南京师范大学,比较文学与世界文学,2012,硕士.
[7]纪学良.未成年犯罪嫌疑人、被告人权益保护[D].黑龙江大学,法律,2012,硕士.
[8]鲁思媛.关于历史工业建筑遗址改造再利用的研究[D].武汉纺织大学,设计艺术学,2013,硕士.
[9]包静亮.基于Adaboost分类学习的医学图像检索[D].南京理工大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[10]魏丽娜.嵌入式PLC控制系统故障诊断新方法的研究与实现[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[11]孙辰晨.ROBOCUP机器人足球（小型组）决策系统软件引擎的设计与实现[D].浙江理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[12]胡勇.信息融合在模式识别中的应用研究[D].合肥工业大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[13]郑学梅.烷基肼化合物的合成方法研究[D].山东师范大学,有机化学,2012,硕士.
[14]吴维良,郭树武.电压型PWM变频器使用中的问题及其解决途径[J].冶金自动化,1992,04:51-52.
[15]刘泉凤,陆蓓.数据挖掘中聚类算法的比较研究[J].浙江水利水电专科学校学报,2005,02:55-58.
[16]郝言慧.基于产业创新系统的文化产业效率评价研究[D].山西财经大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[17]罗若愚.温室大棚微机测控系统研究[D].华中农业大学,农业机械化工程,2001,硕士.
[18]谢露.DBF若干算法模拟及应用研究[D].华东师范大学,无线电物理学,2002,硕士.
[19]江雪燕.尼古丁抑制心肌分化和心脏早期发育及其相关机制研究[D].南方医科大学,药理学,2014,博士.
[20]赛力克布力.阿曼·穆罕诺夫油画艺术研究[D].新疆师范大学,美术学,2013,硕士.
[21]本报记者刘霞.石墨烯是神奇材料吗？[N].科技日报,2011-06-07008.
[22]王瀚霖,许峰,陈仁朋,吴进.粗颗粒填料含水量的TDR测试方法研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2014,06:37-42.
[23]冯铁球.低压直流供电数字LED驱动设计[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2014,硕士.
[24]陈寒根.控制群死群伤和重特大火灾事故重在消防理念的更新[J].上海消防.2002(07)
[25]沈夏燕.服务业前后台组织间知识转移机制研究[D].浙江工商大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[26]钱立旺.0.6μm CMOS 622Mb/s高速分接器设计[D].合肥工业大学,电路与系统,2004,硕士.
[27]李之红,袁振洲,许旺土.综合货运网络规模及货物周转量算法研究[J].北京交通大学学报,2014,03:32-37+43.
[28]记者吴苡婷.利益捆绑让校企合作大有作为[N].上海科技报,2013-11-13004.
[29]唐雅婷.多聚物-1免疫的青光眼模型大鼠视网膜中小胶质/巨噬细胞的活化[D].复旦大学,眼科学,2012,硕士.
[30]吕芝.凯亚商贸公司进销存管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[31]余晓云.信息集成环境下船舶制造企业材料成本控制研究[D].江苏科技大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[32]王丽丽.四阶微分方程两点边值问题的正解[D].东北大学,基础数学,2010,硕士.
[33]陈金枝.有限群的一般测度[D].华中师范大学,基础数学,2013,硕士.
[34]赵兴华.首尾完全冗余的列车自动驾驶系统研究[D].北京交通大学,2015.
[35]郑静.Posix进程间通信在电信计费模型中的应用研究[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[36]刘介明.供应链的利益与风险分析[D].武汉理工大学,技术经济及管理,2003,硕士.
[37]隋阳阳.大豆疫霉效应分子Avh238寄主靶标筛选及功能分析[D].南京农业大学,植物病理学,2012,硕士.
[38]孙寅沛.知识分子与近代以来中国社会意识形态兴替[D].中共中央党校,中国近现代史,2013,硕士.
[39]张会珍.磷酸肌酸及缺血后适应对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制[D].济南大学,内科学,2012,硕士.
[40]王丁俐.~19F核磁共振探针用于体外和活细胞内弗林蛋白酶的活性检测[D].中国科学技术大学,分析化学,2014,硕士.
[41]潘龙.空间市场势力测度指标体系的构建和应用[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[42]谷露苗.论医疗纠纷诉讼中专家辅助人制度的构建[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[43]尹娟.我国女性权益缺失的政治文化根源[D].苏州大学,政治学理论,2013,硕士.
[44]刘蓉蓉.自然灾害引发的社会性突发事件研究[D].山西师范大学,行政管理,2014,硕士.
[45]杨琼.『今昔物語集』に見られる「然リ」系接続詞について[D].浙江工商大学,日语语言文学,2013,硕士.
[46]潘虹.氮掺杂碳/碳化硅纳米复合粒子的制备及其电化学性质[D].燕山大学,材料学,2013,硕士.
[47]杜彩虹.长治市城区街路名的语言学研究[D].河北大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[48]王刚.工科教育模式的改革和实践[J].高等工程教育研究,2011,01:28-32.
[49]杨帆.亚洲型舞毒蛾中国不同地理种群飞行能力研究[D].北京林业大学,森林保护,2013,硕士.
[50]许文婷.基于遗传算法的大型泵站工程安全综合评价模型研究[D].扬州大学,水工结构工程,2012,硕士.