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复合盐层多元协同稳定井壁钻井液技术

深圳大学学报（理工版） 2022年第6期39卷 668-674页

作者：赵欣孙昊邱正松黄维安徐加放钟汉毅中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

复合盐层性质复杂,钻井过程中易发生井壁失稳.通过分析多个地区复合盐层的矿物组成、微观结构、理化性质及界面力学特性,探讨了井壁失稳机理.结果表明,地层孔隙和微裂缝发育、盐岩蠕变及溶解、膏泥岩水化是造成复合盐层井壁失稳的关键原... 详细信息

复合盐层性质复杂,钻井过程中易发生井壁失稳.通过分析多个地区复合盐层的矿物组成、微观结构、理化性质及界面力学特性,探讨了井壁失稳机理.结果表明,地层孔隙和微裂缝发育、盐岩蠕变及溶解、膏泥岩水化是造成复合盐层井壁失稳的关键原因.提出了强化钻井液封固井壁作用-抑制盐膏溶解与膏泥水化-水活度平衡-有效应力支撑“多元协同”稳定井壁钻井液技术对策.依据水活度对泥岩水化膨胀和分散的影响规律,明确了钻井液水活度安全窗口的设计依据.针对中东地区M油田、乌兹别克斯坦H-S油田以及中国新疆地区复合盐层井壁失稳问题,采用“多元协同”稳定井壁技术对策,设计了相应的防塌钻井液体系.现场应用表明,该技术可有效提高复合盐层井壁稳定性,大幅减少井下复杂事故,提高钻井作业效率.

关键词：油气井工程油田开发复合盐层井壁失稳机理多元协同稳定井壁水活度窗口钻井液

钻井液加重材料比表面积测试及吸附特性实验研究

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钻井液与完井液 2023年第1期40卷 20-27页

作者：邱正松王帝张书豪王琦钟汉毅赵欣范立君中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 胜利油田分公司油气井下作业中心山东东营257000 中国南海-麦克巴泥浆有限公司广东深圳518000

深井超深井钻井过程中,为了平衡地层压力,需要在钻井液中加入加重材料。加重材料对钻井液中水分子和处理剂的吸附作用,会影响甚至恶化钻井液的性能。为了探究加重材料在钻井液中的存在形式及吸附特性,基于低场核磁共振,建立了液相条件... 详细信息

深井超深井钻井过程中,为了平衡地层压力,需要在钻井液中加入加重材料。加重材料对钻井液中水分子和处理剂的吸附作用,会影响甚至恶化钻井液的性能。为了探究加重材料在钻井液中的存在形式及吸附特性,基于低场核磁共振,建立了液相条件下加重材料比表面积的测量方法。通过低场核磁共振法和粒度推算法,分析了密度为1.1~2.4 g/cm^(3)的水基钻井液中加重材料液相与干粉状态的比表面积及其变化规律。通过有机碳吸附和流变性测试实验,探讨了不同密度下加重材料的吸附能力。结果表明,不同密度下加重材料对不同处理剂的吸附能力不同。在密度为1.2、1.8和2.4 g/cm^(3)的500 mL钻井液中对磺化褐煤的吸附量分别为10.83、13.06和17.69 g,实验结果与低场核磁共振所得到的比表面积具有相关性。

关键词：钻井液比表面积低场核磁共振加重材料有机碳吸附

基于Alferd修正模型的高密度钻井液性能调控

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钻井液与完井液 2022年第6期39卷 692-699页

作者：王帝邱正松苗海龙耿铁钟汉毅赵欣范立君中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中海油田服务股份有限公司油田化学研究院河北三河065200 中国南海-麦克巴泥浆有限公司广东深圳518000

针对深井高温高密度钻井液性能难以调控的问题,探讨了重晶石级配对高密度钻井液流变性和滤失性能的影响规律及作用机理。基于分形理论,对粉体堆积常用的Alfred方程进行修正,建立了适用于重晶石级配加重的粒度分布模型,计算了重晶石级配... 详细信息

针对深井高温高密度钻井液性能难以调控的问题,探讨了重晶石级配对高密度钻井液流变性和滤失性能的影响规律及作用机理。基于分形理论,对粉体堆积常用的Alfred方程进行修正,建立了适用于重晶石级配加重的粒度分布模型,计算了重晶石级配的理论最优配比,并通过实验验证了修正模型的可行性。实验表明,修正后的Alferd模型可以指导高密度钻井液的颗粒级配设计,确定加重材料最优级配比例。使用合理级配的重晶石加重,可以降低钻井液内部颗粒间的碰撞概率及储能模量,削弱体系的网架结构和流动阻力,并使重晶石的粒度分布更加合理,有利于形成致密泥饼,从而改善钻井液的流变性能和滤失性能。

关键词：钻井液重晶石 Alferd模型粒度分布流变性能滤失性能

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新型聚胺页岩抑制剂特性及作用机理

石油学报 2011年第4期32卷 678-682页

作者：邱正松钟汉毅黄维安中国石油大学石油工程学院山东青岛266555

通过抑制膨润土造浆、屈曲硬度、耐崩散等新型实验方法,评价了新型聚胺页岩抑制剂SDA的抑制特性。结果表明,SDA的抑制性优于传统抑制剂KCl,并与国外同类产品Ultrahib相当。借助FT-IR、XRD、Zeta电位测试等实验分析手段,深入探讨了聚胺... 详细信息

通过抑制膨润土造浆、屈曲硬度、耐崩散等新型实验方法,评价了新型聚胺页岩抑制剂SDA的抑制特性。结果表明,SDA的抑制性优于传统抑制剂KCl,并与国外同类产品Ultrahib相当。借助FT-IR、XRD、Zeta电位测试等实验分析手段,深入探讨了聚胺的强抑制作用机理。研究表明,低分子聚胺进入黏土层间后,解离出的铵离子交换出层间水化阳离子,通过静电作用中和黏土晶层表面负电荷,降低黏土层间水化斥力;同时聚胺与黏土层间硅氧烷基形成氢键,进一步强化其在黏土表面的吸附,二者共同作用将相邻黏土片层束缚在一起,抑制黏土水化膨胀;聚胺吸附在黏土晶层表面之后,其分子结构中聚氧丙烯疏水部分覆盖在黏土表面,使黏土亲水性减弱,进一步抑制黏土水化。

关键词：聚胺页岩抑制剂抑制性屈曲硬度质子化亲水性

PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第12期47卷 4132-4140页

作者：钟汉毅邱正松黄维安张道明孙栋中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数（G0~G5）PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X线衍射... 详细信息

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数（G0~G5）PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）等分析不同代数PAMAM与黏土的作用,并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂,构建新型水基钻井液体系。研究结果表明：树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散,G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂,适当降低介质p H可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同,G0为单层吸附;G1,G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关,随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变;G4和G5相对分子质量较大,由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间,主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀,G5能阻止黏土颗粒的水化分散,将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出,接近油基钻井液。

关键词：树枝状聚合物聚酰胺胺泥页岩水化协同作用抑制性

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钻井液用微粉化表面改性重晶石实验研究

应用化工 2022年第11期51卷 3147-3150,3156页

采用球磨机对重晶石粉进行表面改性,通过机械力化学法研制了微粉化表面改性重晶石。采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射等方法,对改性产物进行结构表征。实验评价了微粉化表面改性重晶石对高温高密度钻井液性能的影响。结果表明,微粉化... 详细信息

采用球磨机对重晶石粉进行表面改性,通过机械力化学法研制了微粉化表面改性重晶石。采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射等方法,对改性产物进行结构表征。实验评价了微粉化表面改性重晶石对高温高密度钻井液性能的影响。结果表明,微粉化表面改性重晶石的抗温性良好,可达260℃,可显著改善钻井液流变性能,降黏效率为45%,并且微粉化表面改性重晶石在改善加重钻井液流变性的同时,可以兼顾优化滤失性与沉降稳定性。另外,微粉化表面改性重晶石与普通重晶石进行复配使用,也可在一定程度上改善高密度钻井液的综合性能。

关键词：高密度钻井液机械力化学改性重晶石加重剂流变性滤失性沉降稳定性

疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂的研制及作用机理

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石油学报 2014年第4期35卷 771-778页

作者：毛惠邱正松沈忠厚黄维安钟汉毅中国石油大学石油工程学院山东青岛266580

以制备的疏水缔合聚合物聚P(AM-NaAMPS-MA-b-St)为聚合物基体,纳米二氧化硅为填料,研制了一种具有核壳结构的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅微纳米降滤失剂FLR-1。借助FT-IR、SEM、TEM、粒径分布与比表面积测试和GPC实验,表征了FLR-1的分... 详细信息

以制备的疏水缔合聚合物聚P(AM-NaAMPS-MA-b-St)为聚合物基体,纳米二氧化硅为填料,研制了一种具有核壳结构的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅微纳米降滤失剂FLR-1。借助FT-IR、SEM、TEM、粒径分布与比表面积测试和GPC实验,表征了FLR-1的分子结构、微观形貌特征和相对分子质量。通过API滤失和HTHP滤失实验测试了FLR-1的降滤失性能,探讨了其在水基钻井液中的降滤失作用机理。结果表明:新研制的疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂有优异的降滤失作用,尤其是HTHP降滤失效果显著,200℃/16h的HTHP滤失量仅为20.5mL;此外,FLR-1也可显著改善钻井液体系的流变性能,且具有优良的抗盐能力。在高温高压环境下,具有独特微交联结构的FLR-1分子通过化学吸附作用、水化作用、疏水缔合作用及微纳米粒子自组装作用,能较好地稳定钻井液液相黏度,合理保持钻井液中固相粒子的粒径分布,形成薄而致密的泥饼,从而有效控制钻井液的HTHP滤失量。

关键词：降滤失剂钻井液疏水缔合聚合物纳米二氧化硅降滤失作用机理聚合物纳米材料

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新型聚胺水基钻井液研究及应用

钻井液与完井液 2013年第3期30卷 23-26,92-93页

作者：张国徐江詹美玲刘贵传钟汉毅马鹏中石化石油工程技术研究院中国石油大学(华东)石油工程学院

研制出一种聚胺抑制剂XJA-1,以XJA-1、优选出的包被抑制剂SDE(相对低分子量阳离子聚丙烯酰胺)和封堵防塌剂(铝基聚合物HA-1)为主剂构建了聚胺水基钻井液。室内实验对3种主剂和钻井液的性能进行了评价,结果表明,XJA-1抑制泥页岩水化膨胀... 详细信息

研制出一种聚胺抑制剂XJA-1,以XJA-1、优选出的包被抑制剂SDE(相对低分子量阳离子聚丙烯酰胺)和封堵防塌剂(铝基聚合物HA-1)为主剂构建了聚胺水基钻井液。室内实验对3种主剂和钻井液的性能进行了评价,结果表明,XJA-1抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力与国外同类产品Ultrahib接近,且在高温下的作用效果良好;SDE和HA-1能从不同方面抑制泥页岩的水化分散,综合增强钻井液的井壁稳定效果;该钻井液的抑制性和润滑性与油基钻井液接近,并具有较好的流变和滤失性能。该钻井液在TH10410CH2井成功进行了应用,有效解决了泥页岩水化导致的井壁失稳问题,提高了钻井效率,为复杂泥页岩钻井提供了新的技术对策。

关键词：聚胺水基钻井液聚胺抑制剂包被抑制剂铝基聚合物泥页岩水化层间距

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煤层气储层损害机理与保护钻井液的研究

煤炭学报 2012年第10期37卷 1717-1721页

作者：黄维安邱正松王彦祺马永乐江琳钟汉毅白雪飞中国石油大学石油工程学院山东青岛266580 华东石油局工程技术设计研究院江苏南京210031

采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验、薄片分析、压汞分析、润湿性测试和敏感性评价等手段分析了山西沁水盆地煤层气储层的损害机理。在此基础上进行了针对性的保护对策研究,优选出了表面润湿性改善剂SD-905,水敏... 详细信息

采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验、薄片分析、压汞分析、润湿性测试和敏感性评价等手段分析了山西沁水盆地煤层气储层的损害机理。在此基础上进行了针对性的保护对策研究,优选出了表面润湿性改善剂SD-905,水敏性抑制剂SMYZ-2,并最终研制出了山西沁水盆地煤层气储层的钻井液:0.4%SD-905+0.5%SMYZ-2溶液,其对煤层气储层岩样湿态下的渗透率损害最低。

关键词：煤层气损害机理储层保护钻井液表面润湿性