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纳米颗粒材料在水基钻井液中封堵性能研究与评价

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应用化工 2023年第9期52卷 2501-2505,2510页

作者：宋瀚轩叶艳周童郑蔚茹张謦文中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

为应对钻遇地层的复杂性,采用纳米颗粒材料提高钻井液封堵性能作为对策之一引发了广泛关注,选取纳米颗粒材料对钻井液的封堵性能进行优化,对比和分析了多种纳米颗粒材料的微观形貌、抗盐性、流变性和滤失造壁性。结果表明,纳米颗粒材料... 详细信息

为应对钻遇地层的复杂性,采用纳米颗粒材料提高钻井液封堵性能作为对策之一引发了广泛关注,选取纳米颗粒材料对钻井液的封堵性能进行优化,对比和分析了多种纳米颗粒材料的微观形貌、抗盐性、流变性和滤失造壁性。结果表明,纳米颗粒材料由于较大的表面自由能,在水溶液中产生团聚效应,团聚后D50粒径在1~10μm之间,其分散粒径并不受盐浓度的影响,可以与钻井液中添加的盐离子共存。通过对比不同的纳米颗粒对基浆的黏切性和滤失造壁性的影响,得到纳米SiO_(2)颗粒相较其它颗粒材料具有更好的配伍性和封堵性能,当其在5%基浆中加入1.5%纳米SiO_(2)颗粒时,基浆的滤失量由34.5 mL降低为23 mL,滤饼厚度由7.2 mm降低为2 mm。在钾基聚磺钻井液中添加纳米SiO_(2)颗粒,可以使得钻井液的PPT滤失量从12 mL降低至8 mL,具有良好的低渗层封堵效果,可以应对致密地层的渗漏问题,具有广阔应用前景。

关键词：纳米颗粒材料钻井液封堵

基于分子动力学研究油泥在溶剂中溶解与扩散机理

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应用化工 2024年

作者：刘宏宇郭继香宋瀚轩李皓李哲王一然中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院中国石油大学(北京)重质油重点实验室国家管网集团东部原油储运有限公司

为实现储罐油泥高效清洗和油泥重质烃类物质有效回收，在微观尺度上揭示溶剂中油泥的溶解和扩散机理是至关重要的。本文通过建立分子动力学反应模型，表征了溶剂中油泥的溶解和扩散行为，分析了不同溶剂中油泥分子的微观相行为、溶解度... 详细信息

为实现储罐油泥高效清洗和油泥重质烃类物质有效回收，在微观尺度上揭示溶剂中油泥的溶解和扩散机理是至关重要的。本文通过建立分子动力学反应模型，表征了溶剂中油泥的溶解和扩散行为，分析了不同溶剂中油泥分子的微观相行为、溶解度参数、自扩散系数以及径向分布函数变化规律。研究表明油泥在溶剂中主要经历溶解和扩散两个过程，而油泥中同种分子间的高度聚集是限制油泥溶解和扩散的主要因素。极性溶剂甲基苯乙醚与非极性溶剂煤油可协同削弱油泥石蜡分子间聚集使得油泥分子的自扩散能力增强，甲基苯乙醚的芳环结构和醚键的氧原子是油泥沥青质分子解聚的关键。此外，油泥的溶解和扩散是吸热过程，随着反应温度的升高油泥溶解和扩散能力增强，分子间聚集度降低，油泥与溶剂间的互溶性增强。本文对溶剂中油泥溶解与扩散机理的研究可为原油储罐油泥化学清洗技术的改进提供理论支持。

关键词：储罐油泥分子动力学溶解扩散

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内核纳米乳液用于塔西南地区钻井液的优化

钻井液与完井液 2021年第2期38卷 170-175页

作者：盛勇叶艳朱金智宋瀚轩张震周广旭王涛中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

塔西南地区油气资源丰富,具有良好的勘探开发潜力,但由于地质条件复杂,钻探过程中普遍发生井漏、卡钻、划眼、坍塌、遇阻、溢流等复杂情况,其中井漏发生高达30余次,卡钻发生10余次,钻井周期最长达719 d,严重制约了该区油气资源的勘探开... 详细信息

塔西南地区油气资源丰富,具有良好的勘探开发潜力,但由于地质条件复杂,钻探过程中普遍发生井漏、卡钻、划眼、坍塌、遇阻、溢流等复杂情况,其中井漏发生高达30余次,卡钻发生10余次,钻井周期最长达719 d,严重制约了该区油气资源的勘探开发进程。为了改善塔西南地区复杂频发的情况,分析了该区井壁失稳的主要原因,在此基础上通过对比筛选,最终采用自主研制的钻井液用内核纳米乳液,其是以纳米SiO2为内核的纳米乳液,粒径D50分布在100 nm左右。其油相可以抑制黏土矿物的膨胀,并且在孔隙以及裂缝中形成"软+硬"封堵体系。室内实验表明,当添加5%的纳米内核乳液进行优化时,钻井液高温高压滤失量为3.8 mL;压力传导法显示优化后较优化前平衡时间缩短了125 min,压力减小0.337 MPa;回收率实验得到优化后钻井液回收率达到85%。证实内核纳米乳液是可以作为水基钻井液的添加剂,实现对钻井液的优化。

关键词：井壁失稳内核纳米乳液 KCl-聚磺钻井液抑制剂封堵剂塔西南地区

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钻井液微纳米封堵性能评价方法研究进展

应用化工 2024年第2期53卷 383-385页

作者：宋瀚轩叶艳郑连杰孙振玮周童张謦文中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

综述了国内外钻井液微纳米封堵性能的评价方法及发展动态,阐述了各评价方法的特点。并且对微纳米封堵评价方法的智能化、精确化发展进行了展望。为开发高效、智能、落地性强的微纳米封堵评价方法提供了新思路。

关键词：封堵性能评价钻井液纳米封堵

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石蜡微乳液的研制及其在水基钻井液中的应用

钻井液与完井液 2022年第5期39卷 550-557页

作者：宋瀚轩叶艳周志世张焊钰张謦文周福建郭继香中国石油大学(北京) 北京102249 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司新疆库尔勒841000

对塔西南超深井钻井过程中出现的微纳米裂缝与孔隙渗漏的问题进行分析,发现现有钾基聚磺钻井液中的封堵剂不能有效封堵微纳米裂缝与孔隙。为提高封堵粒径级配,在室内制备一种石蜡微乳液,通过粒径比较法得出了最佳制备方案。方案表明制... 详细信息

对塔西南超深井钻井过程中出现的微纳米裂缝与孔隙渗漏的问题进行分析,发现现有钾基聚磺钻井液中的封堵剂不能有效封堵微纳米裂缝与孔隙。为提高封堵粒径级配,在室内制备一种石蜡微乳液,通过粒径比较法得出了最佳制备方案。方案表明制备的最佳比例为“S+A”∶石蜡=9∶1,最佳搅拌速度为1400 r/min,最佳温度为120℃。制备得到的石蜡微乳液D_(50)粒径在2.9μm左右,单分散颗粒尺寸在200~300 nm左右,表面张力在45.0~47.5 mN/m范围内,稳定时间长达30 d。采用石蜡微乳液对塔西南区块钾聚磺水基钻井液体系进行优化,从优化结果可以看出,石蜡微乳液的配伍性好;优化后钻井液体系表观黏度降低3.5 mPa·s;钻井液的滤失量减小3.5 mL;泥饼厚度减小1 mm,增强了钻井液的滤失造壁性能。采用压力传导法对石蜡微乳液的封堵性能进行评价,结果表明石蜡微乳液可以提高封堵承压能力,石蜡微乳液优化钻井液对克孜洛依组致密砂岩的封堵率为58.4%,具有较好的微纳米裂缝孔隙封堵能力。

关键词：石蜡微乳液超深井钻井液封堵优化压力传导塔里木

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超深井钻井液污染套管机理

钻井液与完井液 2023年第3期40卷 340-348页

作者：宋瀚轩郑连杰张世岭郭继香张小军高晨豪刘宏宇中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京100000

针对超深井钻井过程中钻井液对套管的污染问题,分析了超深井环境下钻井液在套管壁的残留率,明确温度是影响钻井液残留的主要因素。在超深井高温下,油基钻井液发生破乳效应,由疏水转变为弱亲水性;水基钻井液发生脱水效应,由亲水转为弱疏... 详细信息

针对超深井钻井过程中钻井液对套管的污染问题,分析了超深井环境下钻井液在套管壁的残留率,明确温度是影响钻井液残留的主要因素。在超深井高温下,油基钻井液发生破乳效应,由疏水转变为弱亲水性;水基钻井液发生脱水效应,由亲水转为弱疏水性。采用XRD、元素分析、四组分、傅里叶红外光谱等测试方法,对钻井液残留物的成分进行分析,得到水基钻井液残留物的主要成分为纤维素、磺化酚醛树脂携带包裹黏土颗粒与重晶石混合物;油基钻井液残留物主要成分为沥青和油酸酰胺包裹重晶石混合物。结合测试分析结果,通过分子动力学模拟计算钻井液中大分子在套管壁上的吸附效应,得到沥青主要成分卟啉和油酸酰胺与套管壁的结合能分别为-54.18 kcal/mol和-19.72 kcal/mol,纤维素和磺化树脂与套管壁的结合能分别为-19.09 kcal/mol和-93.19 kcal/mol,证实了水基钻井液中有机组分在高温状态下较油基钻井液更具有黏附性。通过对钻井液污染机理的分析,为日后套管清洗提供理论性指导。

关键词：钻井液套管污染超深井

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合成基钻井液的研究进展

应用化工 2024年第6期53卷 1383-1387页

作者：陈祥伟郭继香王立宋瀚轩李娇高晨豪中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

综述了国内外合成基钻井液的种类及研究进展,阐述了影响合成基钻井液的主要影响因素。并且对合成基钻井液发展趋势及前景进行了展望,认为合成基钻井液的发展类型主要以生物类及气制油为主,为后续非常规油气田开发钻井液提供参考依据。

关键词：合成基钻井液生物类气制油

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海上含油废物处理研究进展

现代化工 2023年第8期43卷 104-108页

作者：宋瀚轩郭继香郑连杰叶艳张世岭王健中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京100000 中石油长城钻探工程有限公司工程技术研究院辽宁盘锦124010

海洋油气资源开采造成的环境污染问题日益严重,其中含油废物的处理是难点。目前对海上含油废物的处理依然是采用传统的焚烧法、回注法、固化法、热处理法、生物法等,但传统法的能耗大、作业周期长。针对海上特殊的工作环境,传统处理法... 详细信息

海洋油气资源开采造成的环境污染问题日益严重,其中含油废物的处理是难点。目前对海上含油废物的处理依然是采用传统的焚烧法、回注法、固化法、热处理法、生物法等,但传统法的能耗大、作业周期长。针对海上特殊的工作环境,传统处理法不能满足当前高效绿色的环保要求及“3R”原则,所以超声处理法、环保新材料处理法和含油废物作为原料生产活性炭法等新型的处理方法应运而生。

关键词：海上含油废物环境纳米材料

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天然气湿法脱硫剂的研究进展

现代化工 2024年第9期44卷 40-45页

作者：陈祥伟郭继香王立罗俊杰宋瀚轩高晨豪中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

概述了国内外天然气含硫标准,在此基础上综述了湿法脱除硫化氢脱硫剂(络合铁法、胺法、离子液体法、生物法)的最新研究和应用进展;详细总结了各种脱硫剂的作用原理;就现阶段不同湿法脱硫化氢脱硫剂脱硫过程中存在的问题及今后的研究方... 详细信息

概述了国内外天然气含硫标准,在此基础上综述了湿法脱除硫化氢脱硫剂(络合铁法、胺法、离子液体法、生物法)的最新研究和应用进展;详细总结了各种脱硫剂的作用原理;就现阶段不同湿法脱硫化氢脱硫剂脱硫过程中存在的问题及今后的研究方向进行了分析和展望,为推进天然气脱硫化氢脱硫剂研发提供理论及实践指导。

关键词：天然气硫化氢脱硫剂离子液体生物脱硫