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裂缝性恶性井漏地层堵漏技术研究进展与展望

石油勘探与开发 2021年第3期48卷 630-638页

作者：孙金声白英睿程荣超吕开河刘凡冯杰雷少飞张洁郝惠军中国石油大学(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

通过系统论述裂缝性地层钻井液漏失和堵漏机理,对不同类型堵漏材料及其在裂缝性恶性漏失地层中的适用性及作用机理进行了分类归纳,同时基于所用堵漏材料分析了不同类型堵漏工艺的优缺点及应用效果,明确了目前国内外恶性漏失地层堵漏技... 详细信息

通过系统论述裂缝性地层钻井液漏失和堵漏机理,对不同类型堵漏材料及其在裂缝性恶性漏失地层中的适用性及作用机理进行了分类归纳,同时基于所用堵漏材料分析了不同类型堵漏工艺的优缺点及应用效果,明确了目前国内外恶性漏失地层堵漏技术存在的关键问题,进而提出未来恶性井漏堵漏技术发展方向。未来应综合地质、工程、材料等学科,实现恶性井漏堵漏技术的一体化、智能化与系统化,重点应开展5个方面的研究:①注重钻井液漏失和堵漏机理研究,为科学选择堵漏材料及配方、堵漏方法和工艺提供依据;②注重自适应堵漏材料研发,提高堵漏材料与裂缝漏失通道级配关系;③注重三维裂缝空间强驻留强充填堵漏材料研发,增强堵漏材料在漏失通道中的驻留和充填程度,改善封堵效果;④注重抗高温堵漏材料研发,保证深层高温漏失地层的长期封堵效果;⑤注重发展数据化和智能化堵漏技术,促进堵漏技术向数据化和智能化方向发展。

关键词：恶性井漏堵漏机理堵漏材料堵漏工艺钻井液漏失堵漏技术进展

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南极地区低温钻井液研究进展与发展方向

石油勘探与开发 2022年第5期49卷 1005-1011页

作者：孙金声王宗轮刘敬平吕开河黄贤斌张宪法邵子桦黄宁中国石油大学(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

通过系统梳理南极地区钻井的特点、南极低温条件对钻井液的性能要求、低温钻井液的研究进展,找出了目前存在的问题,指出了南极低温钻井液的发展方向。南极地区钻井主要包括雪层、冰层和冰下岩层钻井,南极低温条件下钻井面临4个方面的问... 详细信息

通过系统梳理南极地区钻井的特点、南极低温条件对钻井液的性能要求、低温钻井液的研究进展,找出了目前存在的问题,指出了南极低温钻井液的发展方向。南极地区钻井主要包括雪层、冰层和冰下岩层钻井,南极低温条件下钻井面临4个方面的问题:①钻井区低温、温度变化跨度大;②雪层易井漏卡钻、冰层易蠕变、暖冰层易冰屑聚集卡钻、冰下岩层易井壁坍塌;③基础设施缺乏,后勤保障难度大;④环境脆弱,承载能力低。南极低温钻井液经过多年发展取得了一定的进展,研发了低温石油基钻井液、醇类钻井液、酯类钻井液和硅油类钻井液,但普遍存在耐低温不足、环保性能低以及井壁稳定性差等问题。为满足南极低温条件下钻井液的性能要求,未来必须深入研究低温钻井液作用机理,研发环境友好型低温钻井液基液及相关添加剂,构建环境友好型低温钻井液体系,建立可保持井壁稳定、提高钻遇冰层和冰岩夹层时的携屑能力的多功能一体化调控方法,进而形成现场配套施工规范,为南极钻井提供技术支撑。

关键词：南极地区冰雪层冰下岩层低温钻井液钻井液体系作用机理调控方法施工规范

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一种抗高温凝胶封堵剂

钻井液与完井液 2022年第3期39卷 294-300页

作者：周新宇刘敬平吕开河孙金声张文超滕宇翔中国石油大学(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

凝胶类封堵剂具有自适应强的特点,但钻井液用凝胶封堵剂普遍存在抗温性较差的问题。以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为反应单体,N,N-二甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵为引发剂制备了一种新型凝胶封堵剂(PPAA),该封堵... 详细信息

凝胶类封堵剂具有自适应强的特点,但钻井液用凝胶封堵剂普遍存在抗温性较差的问题。以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为反应单体,N,N-二甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵为引发剂制备了一种新型凝胶封堵剂(PPAA),该封堵剂抗温可达180℃。PPAA膨胀倍数低,对钻井液流变性影响小,能降低钻井液滤失量。180℃老化后,含2%PPAA的钻井液对80~100目砂床的侵入深度为2.6 cm,较常规封堵剂封堵率提高60.6%,在6%NaCl条件下封堵率提高48.6%,且高温高压砂盘滤失量降低69.7%。

关键词：凝胶封堵剂抗高温水基钻井液

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一种耐高温防腐涂料的防护机制研究

中国材料进展 2022年第11期41卷 947-953页

作者：孙晓峰周开河宋巍李占明郭小平郑文茹刘栓陆军装甲兵学院装备保障与再制造系北京100072 国家电网宁波供电公司浙江宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

以球形铝粉为主要防腐颜料,制备了一种水性磷酸盐耐高温防腐涂料(牌号为ZK052),该涂料具有优异的防腐和耐高温-盐雾性能。通过电化学测试、高温-盐雾加速试验和腐蚀形貌表征,探究该涂料对碳钢基底的耐高温防腐机制,并对比研究该涂料与... 详细信息

以球形铝粉为主要防腐颜料,制备了一种水性磷酸盐耐高温防腐涂料(牌号为ZK052),该涂料具有优异的防腐和耐高温-盐雾性能。通过电化学测试、高温-盐雾加速试验和腐蚀形貌表征,探究该涂料对碳钢基底的耐高温防腐机制,并对比研究该涂料与国外知名Sermetel W水基含铝耐高温防腐涂料的耐温性和耐蚀性。结果表明,ZK052涂层和Sermetel W涂层均对碳钢具有良好的耐高温防腐性能;ZK052涂层和Sermetel W涂层可同时抑制碳钢在质量分数为5%的NaCl溶液中的阳极氧化反应和阴极还原反应,将碳钢在5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度降低10倍。

关键词：水性涂料铝粉高温防护电化学腐蚀失效

改性热固性树脂研究进展及其在钻井液领域应用前景

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中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第2期46卷 60-75页

作者：孙金声朱跃成白英睿吕开河许成元郝惠军雷少飞刘凡中国石油大学(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 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

改性热固性树脂是通过物理共混或者化学交联的方式引入特定元素或官能团形成的具有体型网络结构的高分子材料。优异的耐热耐压性能和力学性能使得热固性树脂及其改性产品在机械、建筑以及民用生活等领域成为不可或缺的基础材料。综述环... 详细信息

改性热固性树脂是通过物理共混或者化学交联的方式引入特定元素或官能团形成的具有体型网络结构的高分子材料。优异的耐热耐压性能和力学性能使得热固性树脂及其改性产品在机械、建筑以及民用生活等领域成为不可或缺的基础材料。综述环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及不饱和聚酯树脂等4种热固性树脂的改性机制及改性后材料特点,结合钻井液相关处理剂研究现状和不同改性热固性树脂性能特点,展望改性热固性树脂在井壁稳定、钻井液降滤失及防漏堵漏领域的应用前景。改性热固性树脂在钻井液领域的研究和应用将推动钻井液处理剂向高性能低成本的方向发展。

关键词：改性热固性树脂固壁剂降滤失剂防漏剂堵漏剂

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一种新型外柔内刚型封堵剂的研制

钻井液与完井液 2020年第6期37卷 726-730页

作者：徐哲孙金声吕开河刘敬平侯德林柯灿孙元伟中国石油大学(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京102006

刚性封堵剂强度大,难以有效适应地层孔隙的尺寸及形状;柔性封堵剂自适应能力强,但承压强度低,两者均都难以形成有效封堵。结合刚性封堵剂强度大和柔性封堵剂自适应能力强的优点,采用碳酸钙作为刚性内核,以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲... 详细信息

刚性封堵剂强度大,难以有效适应地层孔隙的尺寸及形状;柔性封堵剂自适应能力强,但承压强度低,两者均都难以形成有效封堵。结合刚性封堵剂强度大和柔性封堵剂自适应能力强的优点,采用碳酸钙作为刚性内核,以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为主要聚合单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,以过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂,采用溶液聚合法制备了一种外柔内刚型封堵剂。该封堵剂吸水膨胀倍数较小,抗压强度高,抗温性好,对钻井液流变性影响小,并具有较柔性封堵剂更好的降滤失和砂床封堵性能。

关键词：封堵剂外柔内刚微裂缝裂缝降滤失性能

石墨烯重防腐涂层在国网输电铁塔防护的应用研究

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中国材料进展 2017年第6期36卷 442-447页

作者：刘栓周开河方云辉徐孝忠江炯郭小平蒲吉斌王立平中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201 芜湖春风新材料有限公司安徽芜湖241000 国网浙江省电力公司宁波供电公司浙江宁波315201

石墨烯是一种新型二维层状结构的碳材料,具有高长径比、优异的阻隔水汽、导电、导热和化学稳定性能,使其在重防腐涂料领域具有广泛的市场应用前景。目前国家电网输电铁塔基材主要采用碳钢基底,表面通过镀锌对基材进行防护,取得良好防腐... 详细信息

石墨烯是一种新型二维层状结构的碳材料,具有高长径比、优异的阻隔水汽、导电、导热和化学稳定性能,使其在重防腐涂料领域具有广泛的市场应用前景。目前国家电网输电铁塔基材主要采用碳钢基底,表面通过镀锌对基材进行防护,取得良好防腐效果。近年来随着大气污染加重,特别是工业大气腐蚀区和沿海海洋大气腐蚀区,由于酸雨(主要成分是氮氧化物和硫氧化物)和腐蚀性氯离子的耦合作用,镀锌层腐蚀失效和脱落严重,甚至出现腐蚀穿孔现象,严重影响国家电网安全稳定输电。主要介绍中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室功能涂料研究团队在石墨烯基重防腐涂料的防腐机理与现场示范工程应用,并分享了涂料开发与施工经验。王立平研究员领导的功能涂料团队在石墨烯高效物理分散技术、石墨烯防腐阻隔机理和石墨烯基重防腐涂料环境适应性评价方面取得重要研究成果,通过实验室小试、工厂扩试和国网浙江省电力公司宁波供电公司示范工程应用结合的方式,首次将石墨烯新材料应用到国家电网输电铁塔防腐实践中,并取得良好的防护效果。

关键词：石墨烯重防腐涂层输电铁塔镀锌钢失效腐蚀机理

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耐高温高盐钻井液润滑剂的研制与性能评价

钻井液与完井液 2022年第5期39卷 538-544页

作者：王宗轮孙金声刘敬平吕开河邵子桦张宪法中国石油大学(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

针对深井超深井钻井过程中高扭矩和高摩阻等难题,利用硼酸、多元醇和长链脂肪酸等原料,合成出一种耐高温高盐钻井液润滑剂SOB,该润滑剂在高温高盐条件下具有良好的润滑性能。在5%基浆中加入1%润滑剂SOB后,润滑系数降低率为92.7%,泥饼的... 详细信息

针对深井超深井钻井过程中高扭矩和高摩阻等难题,利用硼酸、多元醇和长链脂肪酸等原料,合成出一种耐高温高盐钻井液润滑剂SOB,该润滑剂在高温高盐条件下具有良好的润滑性能。在5%基浆中加入1%润滑剂SOB后,润滑系数降低率为92.7%,泥饼的黏附系数降低至0.0405,极压润滑持效性强;210℃下润滑系数降低率保持在90.2%,210℃、35%NaCl条件下润滑系数降低率保持在81.3%。高温高盐条件下SOB在高密度钻井液中配伍性良好,200℃老化后对钻井液的流变性无影响,能够降低钻井液滤失量,润滑系数降低率为45.09%,相比常规润滑剂性能优越,这是由于润滑剂能够在钻具表面有效吸附,形成一层疏水性较强的膜,使钻具与井壁的直接接触变成了润滑膜之间的接触,从而降低摩擦。

关键词：水基钻井液润滑剂硼酸酯耐高温耐盐

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油基钻井液提切剂研究现状与发展趋势

钻井液与完井液 2022年第4期39卷 397-405页

作者：黄宁吕开河孙金声刘敬平黄贤斌王宗轮徐哲中国石油大学(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

油基钻井液流变性好坏是制约钻井过程中井下安全、影响钻进速度的关键因素。针对油基钻井液切力偏低导致携岩和悬浮能力弱的技术难题,介绍了提切剂研发中存在塑性黏度不可控、普适性低以及耐温性差的难点,系统综述了有机土类、脂肪酸酰... 详细信息

油基钻井液流变性好坏是制约钻井过程中井下安全、影响钻进速度的关键因素。针对油基钻井液切力偏低导致携岩和悬浮能力弱的技术难题,介绍了提切剂研发中存在塑性黏度不可控、普适性低以及耐温性差的难点,系统综述了有机土类、脂肪酸酰胺类、油溶性聚合物类及纳米复合材料类等油基钻井液提切材料的研究现状,并详细阐明了油基提切剂通过氢键、配位键以及分子缔合作用提切的作用机理。同时,针对提切剂研发所存在的不足,提出了油基钻井液提切剂应从星型或树枝状聚合物、长链季铵盐改性有机土、纳米材料等方面开展研发的发展趋势。

关键词：油基钻井液提切剂研究现状发展趋势