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纳米碳酸钙和钻井液添加剂对甲烷水合物形成的影响研究

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纳米碳酸钙和钻井液添加剂对甲烷水合物形成的影响研究

作者：郁桂刚中国地质大学

学位级别：硕士

天然气水合物是一种开发潜力巨大的清洁能源,然而其复杂的热物理、力学、分布特性,导致水合物勘探开发过程会面临井壁失稳、水合物堵塞和海底滑坡等地质工程安全问题。这就需要水合物钻井液既能满足对井壁稳定、储层保护的要求,又能抑... 详细信息

天然气水合物是一种开发潜力巨大的清洁能源,然而其复杂的热物理、力学、分布特性,导致水合物勘探开发过程会面临井壁失稳、水合物堵塞和海底滑坡等地质工程安全问题。这就需要水合物钻井液既能满足对井壁稳定、储层保护的要求,又能抑制井筒中水合物的形成。具有高比表面积纳米材料的出现为水合物钻井液体系的设计提供了一个新的思路,但将其应用到钻井液中关键的问题之一就是其对钻井液添加剂的水合物抑制性能是否产生协同或拮抗作用。本文针对纳米颗粒应用到钻井液对水合物抑制性要求的问题,从热力学和动力学角度剖析不同条件(表面润湿性、粒径、浓度)纳米碳酸钙溶液和几种深水钻井液添加剂对水合物形成的影响,厘清纳米碳酸钙颗粒的加入是否与钻井液添加剂产生水合物抑制性能的协同或拮抗作用,尝试揭示纳米碳酸钙、添加剂、复配体系对水合物形成的影响机制。总结所得主要的研究结果如下:(1)在搅拌反应釜中,纳米碳酸钙基本不会影响甲烷水合物的相平衡P-T条件,但会显著影响水合物形成动力学。亲水纳米碳酸钙抑制水合物形成,3wt%20nm下的抑制效果最明显,诱导时间提高四倍,气体消耗量和生长速率降低;疏水颗粒促进水合物成核但抑制生长过程,上述结果被认为是亲疏水纳米溶液中颗粒、气体分子、水分子不同的分布特征引起。(2)XC和LV-CMC基本不改变甲烷水合物的相平衡曲线;PAM具有热力学抑制作用,抑制效果随浓度减小而降低,浓度减小到0.5wt%时无明显抑制效果;PVCap在0.3wt%和2wt%浓度表现出相同的热力学促进效果。XC、LV-CMC、PAM、3.5wt%Na Cl和0.3wt%PVCap促进水合物成核,而2wt%PVCap成核抑制效果较为明显;以上材料均抑制了水合物生长过程。(3)纳米碳酸钙与几种添加剂复配基本不产生相平衡角度的协同或拮抗作用,但在形成动力学上存在相互作用。疏水纳米碳酸钙分别与LV-CMC、XC、PAM复配后的诱导时间均大于亲水体系中的结果,抑制水合物成核。研究推测疏水纳米溶液中的疏水微通道和微液滴可能会因为LV-CMC等高分子聚合物的加入而消失,传质性能和成核点因此衰减,延长了水合物成核时间。(4)在钻井液体系研制中,可直接考虑无纳米碳酸钙的钻井液配方的相平衡条件。本研究表明,在加入2wt%PVCap条件下,无论亲水还是疏水纳米碳酸钙与添加剂各种多组分复配体系均完全抑制了水合物成核,为水合物钻井液的配制提供了良好的借鉴。

关键词：天然气水合物钻井液添加剂纳米碳酸钙相平衡形成动力学

钻井液添加剂抑制天然气水合物形成的实验研究

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中国造船 2007年第B11期48卷 481-486页

作者：刘晓兰孙宝江王志远任韶然中国石油大学（华东）山东东营257061

抑制或防止气体水合物的生成一直是油气生产和运输部门关注的问题。针对上述问题，利用自行设计的实验设备，开展了多种钻井液处理剂对天然气水合物形成影响的实验研究；通过对实验数据分析得到了各实验组分的过冷度，并得出结论：在钻... 详细信息

抑制或防止气体水合物的生成一直是油气生产和运输部门关注的问题。针对上述问题，利用自行设计的实验设备，开展了多种钻井液处理剂对天然气水合物形成影响的实验研究；通过对实验数据分析得到了各实验组分的过冷度，并得出结论：在钻井过程中添加一定剂量的有机聚合物类处理剂可以抑制水合物生成，在实验条件下，抑制能力从强到弱分别为：PF-THTN、PAM、LV-CMC、XY-28、SD-102。

关键词：钻井液添加剂实验天然气水合物过冷度

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钻井液添加剂荧光检测方法初探

钻井液与完井液 2012年第1期29卷 41-43,46页

作者：郭卫范丽张丽华张国兴杨君久王立东渤海钻探工程技术研究院华北油田采油一厂渤海钻探第五钻井工程分公司

在探井钻井过程中,对钻井液添加剂的荧光要求越来越高,但添加剂的荧光检测一直没有一套科学、系统的试验方法,并且在认识上存在很多误区。从仪器原理、试验方法、试验图谱的应用分析几个方面,对钻井液添加剂的荧光检测方法进行了摸索。... 详细信息

在探井钻井过程中,对钻井液添加剂的荧光要求越来越高,但添加剂的荧光检测一直没有一套科学、系统的试验方法,并且在认识上存在很多误区。从仪器原理、试验方法、试验图谱的应用分析几个方面,对钻井液添加剂的荧光检测方法进行了摸索。指出,荧光检测值是一个相对值,选定油样非常重要,由不同的标准曲线得出的荧光值是不一样的,因此在做钻井液添加剂的荧光检测时,首先要明确添加剂使用的区块,然后选取邻井油样制作标准曲线,最后再进行试验,脱离指定区块邻井油样测出的荧光值是没有任何意义的。

关键词：钻井液添加剂荧光检测图谱分析

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钻井液添加剂的荧光特性评价

钻井液与完井液 2001年第3期18卷 1-5,8页

作者：王富华邱正松鄢捷年王书琪朱金智石油大学塔里木石油勘探开发指挥部

钻井液添加剂的荧光发射直接影响地质荧光录井。介绍了钻井液添加剂的荧光发射机理及荧光定量分析的影响因素,并利用2种方法对近40种常用钻井液添加剂进行了荧光评价,考察了温度对添加剂荧光特性的影响。评价结果表明,所有钻井液添加剂... 详细信息

钻井液添加剂的荧光发射直接影响地质荧光录井。介绍了钻井液添加剂的荧光发射机理及荧光定量分析的影响因素,并利用2种方法对近40种常用钻井液添加剂进行了荧光评价,考察了温度对添加剂荧光特性的影响。评价结果表明,所有钻井液添加剂在原油荧光发射波长范围内都存在荧光发射,其中沥青类产品荧光强度最高;温度对添加剂荧光特性的影响因添加剂类型而异。认为钻井液添加剂对原油荧光的影响既取决于添加剂本身的荧光发射强度,又取决于添加剂与岩屑的相互作用程度,提出了“荧光干扰度”的概念,建议在模拟现场实际条件下对钻井液添加剂进行荧光评价。

关键词：钻井液添加剂荧光分析性能评价原油

油气田聚合物类钻井液添加剂分子结构与环境影响的相关性

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环境工程学报 2017年第12期11卷 6477-6489页

作者：谢水祥邓皓孙静文任雯张明栋刘晓辉石油石化污染物控制与处理国家重点实验室中国石油安全环保技术研究院北京102206

对国内油田24种常用钻井液添加剂进行了红外光谱分析,通过与标准谱图对照及分析,确定了各添加剂分子结构的主要官能团。采用COD测定仪、BOD测定及急性生物毒性测定对添加剂的COD、BOD_5和EC_(50)等环保指标进行检测分析,研究了钻井液添... 详细信息

对国内油田24种常用钻井液添加剂进行了红外光谱分析,通过与标准谱图对照及分析,确定了各添加剂分子结构的主要官能团。采用COD测定仪、BOD测定及急性生物毒性测定对添加剂的COD、BOD_5和EC_(50)等环保指标进行检测分析,研究了钻井液添加剂分子结构与环境影响的相关性。结果表明,二者之间具有相关性,特定的官能团会对钻井液添加剂的环保指标产生正面或负面影响。分子结构中含有苯环及苯环上有官能团取代的钻井液添加剂COD较高(>8 000 mg·L^(-1)),BOD_5较低(钻井废弃物环境污染的源头控制、环保型钻井液添加剂与体系的研制等提供技术依据。

关键词：油气田钻井液添加剂聚合物环境影响相关性

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植物酚类钻井液添加剂发展综述

西安石油学院学报（自然科学版） 1999年第2期14卷 35-37,49页

作者：张洁李忠正马宝岐西安石油学院石油化学工程系南京林业大学

综述了各种植物酚类钻井液添加剂的制备和使用方法及其在钻井液中的作用机理．推广应用不分散聚合物钻井液是国内外油田钻井液体系发展的趋势，强化聚合物钻井液抑制性能的稀释剂和降失水剂是钻井液添加剂研究的方向，原有的植物酚类钻... 详细信息

综述了各种植物酚类钻井液添加剂的制备和使用方法及其在钻井液中的作用机理．推广应用不分散聚合物钻井液是国内外油田钻井液体系发展的趋势，强化聚合物钻井液抑制性能的稀释剂和降失水剂是钻井液添加剂研究的方向，原有的植物酚类钻井液添加剂已不适用于不分散聚合物钻井液体系，面临被淘汰的局面．指出了进一步研究植物酚类钻井液添加剂的方向是开发能够强化不分散聚合物钻井液抑制性能的新型植物酚类钻井液添加剂．

关键词：钻井液添加剂植物酚类化合物

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提高聚醚多元醇钻井液性能的添加剂研究

钻井液与完井液 2014年第6期31卷 5-8,95页

作者：高永会刘晓栋谭文礼刘爱萍杨金龙中国石油集团海洋工程有限公司渤星公司中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部

根据不同井温需求,开发了2种浊点温度的钻井液用聚醚多元醇页岩抑制剂BDSC-300L-A、BDSC-300L-B,其浊点(3%)分别为55、70℃,页岩线性膨胀率降低率大于50%,且不起泡。通过配套关键添加剂的研究,形成了钻井液用聚醚多元醇的3项使用新技术... 详细信息

根据不同井温需求,开发了2种浊点温度的钻井液用聚醚多元醇页岩抑制剂BDSC-300L-A、BDSC-300L-B,其浊点(3%)分别为55、70℃,页岩线性膨胀率降低率大于50%,且不起泡。通过配套关键添加剂的研究,形成了钻井液用聚醚多元醇的3项使用新技术:井下浊点调控技术,通过添加无机盐、阴离子表面活性剂,实现了同一产品浊点温度可调节;抑制防塌协同增效技术,通过添加钾盐抑制剂有效减缓甚至完全抑制黏土水化膨胀;高效抑泡消泡技术,通过添加一种有机硅聚醚型高效消泡剂(加量为10 mg/L)就能有效消除各种表面活性剂在钻井液中产生的泡沫。多元醇产品及相应的外加剂应用技术对提高强抑制醇类水基钻井液综合性能起到了重要的技术支持作用。

关键词：钻井液添加剂抑制剂聚醚多元醇浊点井壁稳定消泡

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深水钻井液添加剂抑制气体水合物生成实验

石油化工高等学校学报 2013年第5期26卷 42-45页

作者：赵欣邱正松邢希金周国伟中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中海油研究总院北京100027

深水钻井中,水合物的大量生成与聚集是引起防喷器堵塞等事故的直接原因。利用水合物模拟实验装置,模拟了深水钻井动态环境,对深水水基钻井液常用添加剂进行了水合物生成实验研究。以水合物开始大量生成的时间为评价标准,分析了常用加量... 详细信息

深水钻井中,水合物的大量生成与聚集是引起防喷器堵塞等事故的直接原因。利用水合物模拟实验装置,模拟了深水钻井动态环境,对深水水基钻井液常用添加剂进行了水合物生成实验研究。以水合物开始大量生成的时间为评价标准,分析了常用加量下深水钻井液添加剂抑制水合物生成效果。结果表明,聚合醇SD-301可显著推迟水合物大量生成的时间,其抑制效果优于常用水合物动力学抑制剂PVCap;聚阴离子纤维素PAC-LV、生物聚合物XC、羧甲基纤维素CMC-LV以及动力学抑制剂PVP也具备一定的抑制效果;而部分水解聚丙烯酰胺PLUS、氨基聚合物SDJA以及磺化酚醛树脂SD-102的抑制效果并不明显。

关键词：深水钻井钻井液添加剂气体水合物抑制作用

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用榆树皮制无固相冲洗液和钻井液添加剂

天然产物研究与开发 1992年第2期4卷 74-78页

作者：庄银凤朱仲祺丁建设郑州大学化学系 450052

将榆树皮干燥后磨制成粉。测得榆树皮粉内含29％木素,17％多糖等。未经提取,直接对榆树皮粉进行糊化、交联、磺甲基化等处理,分别研制出性能良好的无固相冲洗液(无粘土冲洗液)及钻井液添加剂SME-Fe。文章讨论了影响产品性能的因素。列... 详细信息

将榆树皮干燥后磨制成粉。测得榆树皮粉内含29％木素,17％多糖等。未经提取,直接对榆树皮粉进行糊化、交联、磺甲基化等处理,分别研制出性能良好的无固相冲洗液(无粘土冲洗液)及钻井液添加剂SME-Fe。文章讨论了影响产品性能的因素。列举出两种产品的一些主要性能。

关键词：榆树皮无粘土冲洗液钻井液添加剂