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中低熟页岩油原位转化技术研究现状及发展趋势

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钻采工艺 2023年第6期46卷 1-7页

作者：孙金声刘克松金家锋吕开河中国石油大学(华东)石油工程学院中国石油集团工程技术研究院有限公司中国工程院

中低熟页岩储层是指埋深为300~3000 m、富含稠化液态石油烃和未转化有机质的页岩,我国已探明的中低熟页岩油资源储量居世界第四位,是保证我国能源安全的重要战略资源。文章介绍了中低熟页岩油地下原位转化的概念和现有地下原位转化技术... 详细信息

中低熟页岩储层是指埋深为300~3000 m、富含稠化液态石油烃和未转化有机质的页岩,我国已探明的中低熟页岩油资源储量居世界第四位,是保证我国能源安全的重要战略资源。文章介绍了中低熟页岩油地下原位转化的概念和现有地下原位转化技术。研究了加热时间、热解温度、压力和升温速率等因素对中低熟页岩油热解的影响。重点介绍了三种不同类型的纳米级催化剂,并分析了催化剂对中低熟页岩油热解的机理。同时,阐述了高温超临界二氧化碳、超临界甲苯、超临界水等超临界流体在原位开采中低熟页岩油方面的应用。最后,展望了超临界流体协同催化剂热解中低熟页岩油技术发展前景。

关键词：中低熟页岩油原位转化纳米催化剂超临界流体协同催化剂热解

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油气钻采领域功能胶黏材料研究进展及前景

石油勘探与开发 2023年第1期50卷 183-189页

作者：孙金声雷少飞白英睿吕开河程荣超郝惠军刘凡中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

通过概述功能胶黏材料的组成、分类及性能表征,阐述了功能胶黏材料的吸附/界面反应、扩散、机械互锁和静电吸附等黏结作用机理,综述了其在防漏堵漏、井壁稳定、水力压裂和调剖堵水等油气钻采工程领域的研究现状、应用挑战及应用展望。... 详细信息

通过概述功能胶黏材料的组成、分类及性能表征,阐述了功能胶黏材料的吸附/界面反应、扩散、机械互锁和静电吸附等黏结作用机理,综述了其在防漏堵漏、井壁稳定、水力压裂和调剖堵水等油气钻采工程领域的研究现状、应用挑战及应用展望。依据现阶段功能胶黏材料在油气钻采领域的应用,提出了功能胶黏材料在油气钻采领域的重点研究方向:(1)对热塑性树脂进行共混改性或设计可固化热塑性树脂,提高黏结堵漏剂的黏结性能和承压能力;(2)在聚合物中引入低成本黏附性基团和正电荷结构,降低黏结固壁剂成本,提高其在井壁的黏附性能;(3)在热固性树脂中引入热可逆共价键,预防支撑剂回流,提高黏结支撑剂抗压强度;(4)在热塑性聚合物中引入热可逆共价键,提高黏结堵水剂的抗温抗盐能力和堵水性能。

关键词：功能胶黏材料黏结机理作用机制防漏堵漏井壁稳定水力压裂调剖堵水应用前景

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抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

石油勘探与开发 2023年第5期50卷 1056-1064页

作者：黄贤斌孙金声吕开河董晓东刘锋报高重阳中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明:弱交联结构两性... 详细信息

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明:弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm^(3)的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。

关键词：深层钻井饱和盐水钻井液抗高温处理剂水基钻井液流变性能封堵性能润滑性能

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新型有机硅聚合物抑制封堵剂性能及作用机制

中国石油大学学报（自然科学版） 2020年第4期44卷 135-141页

作者：李东平赵贤正王子毓吕开河张宪法刘敬平中国石油大港油田公司天津300280 中国石油大港赵东作业分公司天津300280 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

以γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,合成一种抗温达200℃的兼具抑制和封堵性能的有机硅处理剂ADKN,能够有效防止井壁坍塌。结果表明:ADKN可以通... 详细信息

以γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,合成一种抗温达200℃的兼具抑制和封堵性能的有机硅处理剂ADKN,能够有效防止井壁坍塌。结果表明:ADKN可以通过在泥页岩表面发生强烈的物理化学吸附作用,形成一层致密的吸附膜,有效抑制泥页岩水化膨胀与分散,阻止压力传递,保持井壁泥页岩抗压强度,从而起到井壁防塌作用;该抑制封堵剂与其他水基钻井液处理剂配伍性好,具有一定的增黏效果和显著的降滤失作用。

关键词：有机硅抑制封堵剂物理化学吸附水化抑制压力传递高温

智能材料在钻井液堵漏领域研究进展和应用展望

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中国石油大学学报（自然科学版） 2020年第4期44卷 100-110页

作者：孙金声雷少飞白英睿王玺吕开河柳丙善王金堂戴彩丽刘敬平中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州523936

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一。常规堵漏材料在处理渗透性和中小裂缝性井漏时取得了较好的效果,但是对于大裂缝或缝洞性堵漏的适应能力较差,一次堵漏成功率较低。智能材料研... 详细信息

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一。常规堵漏材料在处理渗透性和中小裂缝性井漏时取得了较好的效果,但是对于大裂缝或缝洞性堵漏的适应能力较差,一次堵漏成功率较低。智能材料研发与应用是当今国际前沿学科领域,研究其在钻井液堵漏领域的应用,开发新型智能堵漏材料,有望为钻井液堵漏提供创新性解决方案和技术手段。通过文献分析,阐述智能形状记忆合金、智能形状记忆聚合物、智能凝胶、智能膜和智能仿生材料等智能型材料在钻井液中的作用机制以及应用现状,针对不同智能材料在钻井液中的作用机制和特点,论述智能材料用于钻井液堵漏的可行性和技术途径,提出智能材料在钻井液堵漏领域应用的技术研发方向、方法及应用前景展望。

关键词：智能材料钻井液堵漏研究进展应用展望

抗温强抑制有机硅酸盐聚合物的合成与性能评价

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钻井液与完井液 2022年第3期39卷 265-272页

作者：张帆都伟超孙金声吕开河刘敬平西安石油大学石油工程学院西安710065 西安石油大学化学化工学院西安710065 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

为解决有机硅官能团在合成过程中易水解和易缩聚交联的技术难题,以2,2-偶氮二异丁腈(ABIN)为引发剂,采用了丙烯酸(AA)、二甲氧基甲基乙烯基硅烷(VMDS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为反应单体并进行了乳液聚合反应,合成了一种新... 详细信息

为解决有机硅官能团在合成过程中易水解和易缩聚交联的技术难题,以2,2-偶氮二异丁腈(ABIN)为引发剂,采用了丙烯酸(AA)、二甲氧基甲基乙烯基硅烷(VMDS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为反应单体并进行了乳液聚合反应,合成了一种新型有机硅酸盐聚合物(ADMOS)。ADMOS的最优合成条件为:单体物质的量比AA∶DMC=3∶1、VMDS加量为单体总质量的5.0%、ABIN浓度为0.3%、反应温度为70℃,反应单体总浓度为25%,pH值为5。采用核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重分析(TGA)、凝胶色谱法(GPC)确定了产物的分子结构,TGA表明ADMOS具有优异的热稳定性。分别通过线性膨胀实验、滚动回收实验和泥球浸泡实验评价了ADMOS的性能,结果显示,当ADMOS加量为3.0%时,人造膨润土岩心的线性膨胀率由水中的83.37%降低至16.57%、页岩岩屑的回收率由水中的11.82%增高至92.85%。泥球实验结果表明,ADMOS可有效地防止水分子侵入泥球内部,从而抑制黏土颗粒的水化分散。通过Zeta电位、X射线衍射(XRD)、元素分析(EDS)、原子力显微镜(AFM)和红外-热重联用实验,从微观角度揭示了ADMOS的抑制作用机理。

关键词：抑制剂水基钻井液高温成膜有机硅酸盐聚合物

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深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术

钻井液与完井液 2021年第4期38卷 428-434页

作者：李中陈浩东刘和兴吕开河白英睿中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

针对深水地层压实程度低、钻井液安全密度窗口窄、易导致井漏的技术难题,以烯类单体、大分子交联剂及层状结构硅酸盐矿物等为主要原料制备了柔性颗粒封堵剂,以此为基础构建了深水抗高温封堵承压水基钻井液。室内实验证明,柔性颗粒封堵... 详细信息

针对深水地层压实程度低、钻井液安全密度窗口窄、易导致井漏的技术难题,以烯类单体、大分子交联剂及层状结构硅酸盐矿物等为主要原料制备了柔性颗粒封堵剂,以此为基础构建了深水抗高温封堵承压水基钻井液。室内实验证明,柔性颗粒封堵剂韧性好,抗温达160℃,在10%盐水中性能稳定,对渗透性岩心、裂缝及砂床均具有良好的封堵效果,显著提高承压能力;构建的深水抗高温封堵承压钻井液160℃老化前后流变性能稳定,黏度和切力合适,4℃与25℃下的动切力比值小于1.35,具有显著的低温恒流变特性,封堵后岩心的渗透率接近于零,承压能力达11 MPa,抗膨润土粉及氯化钠污染的能力强,保护储层效果良好,岩心渗透率恢复率大于90%。该深水抗高温封堵承压水基钻井液在南海陵水区块进行了现场应用,提高了易漏地层的承压能力,承压能力提高6~11 MPa,确保了复杂井段的钻井安全。

关键词：深水钻井窄密度窗口承压封堵水基钻井液柔性颗粒陵水区块

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改性脂肪酸提切剂的研制及其应用

中国石油大学学报（自然科学版） 2019年第3期43卷 107-112页

作者：黄贤斌孙金声蒋官澄吕开河王金堂刘敬平罗少杰非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油吉林油田分公司吉林松原138000

合成一种可在油基钻井液中代替有机土的改性脂肪酸提切剂,测定提切剂对乳液流变性能的影响,分析乳液样品的三段式触变性,使用冷冻电镜观察提切剂对乳液微观结构的影响,采用界面流变仪分析提切剂对油水界面流变性的影响,分析提切剂的作... 详细信息

合成一种可在油基钻井液中代替有机土的改性脂肪酸提切剂,测定提切剂对乳液流变性能的影响,分析乳液样品的三段式触变性,使用冷冻电镜观察提切剂对乳液微观结构的影响,采用界面流变仪分析提切剂对油水界面流变性的影响,分析提切剂的作用机制,在高密度油基钻井液中进行适用性评价。结果表明:提切剂有利于提高乳液黏度尤其是低剪切速率黏度;加入提切剂后,乳液具有优良的触变性,并观测到蜂窝状结构;提切剂能够显著增强油水界面弹性模量和界面膜强度,有利于乳液稳定;提切剂吸附在油水界面,通过氢键作用在乳液中构建三维网架结构,从而增强弱凝胶结构和提高切力;与含有机土的油基钻井液相比,使用提切剂的无土相油基钻井液具有较优异的流变结构与电稳定性。

关键词：提切剂改性脂肪酸弱凝胶无土相油基钻井液

核磁共振法研究钻井液侵入对甲烷水合物沉积层分解及渗透率的影响

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中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第6期46卷 11-20页

作者：李轩黄维安孙金声吕开河王金堂刘一田赵雪钰中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 非常规油气开发教育部重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛266580 湖北工业大学底特律绿色工业学院湖北武汉430068

海域天然气水合物储层钻井过程中,井筒工作液侵入诱发储层水合物分解易导致储层骨架变形、微粒运移、出砂堵塞等类型的储层损害。为探明水合物储层伤害类型及机制,基于核磁共振技术建立井筒工作液侵入水合物储层的模拟试验方法,探究在... 详细信息

海域天然气水合物储层钻井过程中,井筒工作液侵入诱发储层水合物分解易导致储层骨架变形、微粒运移、出砂堵塞等类型的储层损害。为探明水合物储层伤害类型及机制,基于核磁共振技术建立井筒工作液侵入水合物储层的模拟试验方法,探究在不同液相侵入温度下水合物分解特性及储层伤害程度。结果表明:外来液相侵入过程中沉积层水合分解程度差异较大,将沉积层从左到右划分为3个区域(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),当注热温度为20℃时沉积层水合物仅在近入口端少量分解;热流以40℃注入时,区域Ⅰ平均水合物饱和度由54%降低至24%,区域Ⅱ中水合物饱和度由65%下降至43%,区域Ⅲ中水合物饱和度由67%下降至49%;液相侵入温度为60℃时区域Ⅰ中平均水合物饱和度降至2%,基本已完全分解,区域Ⅱ中水合物饱和度仅剩12%,区域Ⅲ中平均水合物饱和度降为26%;侵入过程中水合物分解前缘呈楔形推进,注入温度升高,分解速率和分解程度明显加剧;随着水合物分解沉积层渗透率增大,但同时沉积层胶结性减弱,微粒运移加剧,堵塞孔喉,造成储层伤害。

关键词：天然气水合物储层伤害核磁共振磁共振成像评价方法

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