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耐温聚合物稠化剂制备及相应压裂液的研究进展

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合成化学 2025年

作者：梁严王肃凯张贵仪蒲松龄刘伟万良会中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井液分公司

近年来，压裂增产逐渐转向埋深大、温度高的储层，压裂稠化剂及压裂液性能面临极大挑战。因此制备出耐高温超高温的压裂用稠化剂及压裂液是实现深层油气高效开发的重要研究方向。经调研，对常规耐温共聚物、疏水缔合聚合物、纳米材料改... 详细信息

近年来，压裂增产逐渐转向埋深大、温度高的储层，压裂稠化剂及压裂液性能面临极大挑战。因此制备出耐高温超高温的压裂用稠化剂及压裂液是实现深层油气高效开发的重要研究方向。经调研，对常规耐温共聚物、疏水缔合聚合物、纳米材料改性聚合物、支化聚合物与温敏聚合物作为压裂稠化剂及制备压裂液的研究进展进行了系统综述，并指出了当前面临的问题及未来仍需持续攻关的发展方向。从制备工艺、生产成本和现场应用规模等方面看，以常规丙烯酰胺共聚物为代表的稠化剂及与有机交联剂配合形成的压裂液是最为成熟且成本较低的。缔合聚合物因缔合作用赋予其特殊的增黏减阻性能也在一定程度上具有现场应用与推广的优势。支化聚合物一定程度上可提高耐温性能，但因支化结构可控性差且支化度有限，应用受限明显。纳米材料改性聚合物与温敏聚合物也因纳米材料或温敏单体的引入使其在性能上具有潜在的应用，但受限于原料成本、制备工艺和性能稳定性，仍需从分子设计、低成本制备及高效性能调控等方面开展深入研究。

关键词：水力压裂耐温聚合物制备稠化剂压裂液

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玉探1井固井技术研究与应用

内蒙古石油化工 2025年第01期 81-83页

作者：陈杰李卓誉王学良刘强马晨延张聚盆中国石油西部钻探工程有限公司中国石油吐哈油田公司

玉探1井为吐哈油田高温超深探井,普通水泥浆在高温条件下性能发生急剧变化,浆体稳定性变差,顶替效率降低,影响固井质量;普通水泥环在高温条件下强度迅速衰退,水泥石的稳定性和均质性遭到破坏,无法满足封隔要求,导致层间窜流和套管损坏... 详细信息

玉探1井为吐哈油田高温超深探井,普通水泥浆在高温条件下性能发生急剧变化,浆体稳定性变差,顶替效率降低,影响固井质量;普通水泥环在高温条件下强度迅速衰退,水泥石的稳定性和均质性遭到破坏,无法满足封隔要求,导致层间窜流和套管损坏。针对该问题,通过室内实验研究,优选抗高温性能好的降失水剂,合理设计高温稳定剂颗粒级配,加入自愈合剂,最终形成了密度为1.85g/cm3、配伍性能和抗高温性能好的“抗高温自愈合水泥浆体系”,配套相应的固井工艺技术,保证该井固井施工圆满成功。

关键词：固井自愈合水泥浆抗高温添加剂高温超深井玉探1井

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长73亚段页岩孔隙结构与流体赋存特征

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天然气地球科学 2025年

作者：刘萍赵庆张紫阳王睿恒沈瑞曾旭李舒彤陈心訸程欢中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院中国石油集团渤海钻探工程有限公司第二钻井工程分公司中国石油长庆油田分公司第五采气厂中国石油勘探开发研究院中国石油青海油田分公司工程技术部

页岩油流体赋存特征表征难度较大，该研究选取鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长73亚段页岩冷冻蜡封新鲜样品，利用原子力显微镜、二维核磁共振等实验手段，开展了孔隙结构与流体赋存特征研究，结果表明：①页岩储层中长英质孔隙发育程度高... 详细信息

页岩油流体赋存特征表征难度较大，该研究选取鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长73亚段页岩冷冻蜡封新鲜样品，利用原子力显微镜、二维核磁共振等实验手段，开展了孔隙结构与流体赋存特征研究，结果表明：①页岩储层中长英质孔隙发育程度高，连通性好，表面形貌有一定起伏。在有机质颗粒和不同岩矿颗粒接触处的粒间孔隙发育，孔隙尺寸较大，形貌起伏较大。②不同岩样束缚水、吸附油、游离油及固体有机质4种流体绝对含量有着显著差异，束缚水相对含量相近，平均相对含量为52.20%；游离油含量较少，平均相对含量为8.03%。③游离油主要分布在孔隙空间大、连通性较好的黄铁矿及填充物、长英质孔隙中。随着冷冻蜡封时间增加，游离态原油在岩心孔隙中的相对含量整体呈现出递减的趋势。冷冻蜡封保存可以很好保存岩样中束缚水、吸附油、固体有机质这3种页岩油流体组分，对易挥发的游离油组分也有着较好的延缓挥发作用，研究结果为该区井场取心及流体赋存状况分析提供实验依据。

关键词：页岩油原子力显微镜核磁共振冷冻蜡封保存赋存状态

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吉木萨尔页岩油长裸眼井油基钻井液防塌技术

新疆石油天然气 2025年第01期21卷 32-40页

作者：吴义成刘鹏曹青天常会盼李帅张斌中国石油西部钻探工程有限公司钻井液分公司

吉木萨尔页岩油长裸眼段水平井采用二开井身结构，二开裸眼段长达4000 m，水平段超2000 m，钻井液采用油基钻井液，钻进中在八道湾组、韭菜园子组等地层易出现井壁垮塌现象，从而引发钻具遇阻、遇卡、井漏等事故。为解决复杂地层的井壁... 详细信息

吉木萨尔页岩油长裸眼段水平井采用二开井身结构，二开裸眼段长达4000 m，水平段超2000 m，钻井液采用油基钻井液，钻进中在八道湾组、韭菜园子组等地层易出现井壁垮塌现象，从而引发钻具遇阻、遇卡、井漏等事故。为解决复杂地层的井壁垮塌问题，根据地层岩性特征，分析了地层黏土组分、微裂隙发育等影响井壁失稳的主要因素，明确了易垮塌地层的井壁失稳机理，提出了油基钻井液的“多元协同、广谱封堵”防塌理论。基于防塌理论，优选了沥青、超细碳酸钙、纳米封堵剂等材料完善了油基钻井液防塌配方，室内实验显示，钻井液密度1.52～1.62 g/cm3、马氏漏斗黏度80～100 s、动切力8～13Pa、破乳电压50V以上、油水比80∶20～85∶15、120℃高温高压（HTHP）滤失量≤2 m L，钻井液各项性能参数均满足施工要求，且封堵效果良好。该油基钻井液防塌体系在吉木萨尔页岩油长裸眼段水平井上成功应用，裸眼段平均井径扩大率3.03%，事故复杂时效0.55%，有效保证了造斜段、水平段的钻井安全。

关键词：吉木萨尔页岩油长裸眼油基钻井液防塌技术

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基于井下螺旋涡轮的输出水力性能优化

科学技术与工程 2025年第06期 2341-2348页

作者：卢明廖华林夏萍魏俊梁红军牛文龙刘建胜娄尔标中国石油大学(华东)石油工程学院非常规油气开发教育部重点实验室中国石油西部钻探工程公司中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院

为提升轴流式螺旋涡轮钻具的输出性能，亟需对涡轮的结构及水力性能进行研究。首先采用微积分思想，建立了等厚度翼片和变厚度翼片两种螺旋涡轮输出水力特性的解析计算模型；其次构建了翼片的型线方程，分析了螺旋角对涡轮输出水力性能... 详细信息

为提升轴流式螺旋涡轮钻具的输出性能，亟需对涡轮的结构及水力性能进行研究。首先采用微积分思想，建立了等厚度翼片和变厚度翼片两种螺旋涡轮输出水力特性的解析计算模型；其次构建了翼片的型线方程，分析了螺旋角对涡轮输出水力性能的影响规律；然后基于井下螺旋涡轮发电机设计实例，分析了两种螺旋涡轮的输出性能参数及螺旋角的影响；最后基于螺旋涡轮优化分析结果加工了泥浆脉冲发电机，研究了不同排量对发电性能的室内实验。研究结果表明：在给定条件下，变厚度螺旋涡轮的输出水力性能明显高于翼片厚度不变的螺旋涡轮；随翼片螺旋角的增大，涡轮输出特性曲线急剧下降，当螺旋角超过某一值(约为30°)后，涡轮的输出特性下降不显著。螺旋涡轮的叶片数为7,螺旋角为38°,井下涡轮发电机负载为8Ω时，发电机达到最大功率300 W,通过室内测试，发电机功率符合井下工具要求。研究结果可为井下智能钻井设备提供可靠的电力来源。

关键词：螺旋涡轮水力性能微积分解析计算能量转化

纳米纤丝制备及其对油井水泥浆抗水侵性能的影响

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硅酸盐通报 2025年第1期44卷 40-48页

作者：马疆唐文丽宋会光刘开强邓林裴雪峰张兴国中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院克拉玛依834000 西南石油大学新能源与材料学院成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都610500

针对油田特高含水期原油采出率低以及聚合物抗水侵处理剂会降低水泥浆早期水化速率、降低高压含水地层固井质量的问题,以纤维素纤维为原料,结合湿式超细球磨和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化法制备纳米纤丝作为新型抗水侵处理剂,... 详细信息

针对油田特高含水期原油采出率低以及聚合物抗水侵处理剂会降低水泥浆早期水化速率、降低高压含水地层固井质量的问题,以纤维素纤维为原料,结合湿式超细球磨和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化法制备纳米纤丝作为新型抗水侵处理剂,研究了纳米纤丝对水泥浆流变性、稠化时间、抗压强度以及抗水侵性能的影响。结果表明,纳米纤丝对水泥浆具有增黏以及促进水泥水化的效果。当水泥浆中纳米纤丝质量分数增至0.2%时,水泥浆流性指数由0.849降低至0.557,屈服应力由2.305 Pa增至10.061 Pa,稠化时间由260 min缩短至219 min,14 d抗压强度由26.8 MPa增至41.0 MPa。纳米纤丝通过吸附及桥接等作用提升了水泥浆内聚力,通过改变早期水化产物形核位置增加了水泥早期水化速率与抗压强度,有利于提高水泥石与地层岩石的胶结能力及固井质量。

关键词：纳米纤丝油井水泥高含水地层固井抗水侵性能

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仿生蠕动钻进工具的研制及现场试验

石油钻探技术 2025年第1期53卷 55-59页

作者：余丽彬张志刚姜朝民徐辉张宏阜韩绪睿中国石油集团西部钻探工程有限公司定向井技术服务公司新疆乌鲁木齐830026 北方工业大学北京100144

为提高长水平段水平井钻压传递效率,模仿蚯蚓的生理结构和运动原理,研制了一种仿生蠕动钻进工具。该工具利用一个脉冲发生器驱动多个振动短节,能够在实现钻柱蠕动的同时降低水力压耗。室内测试结果表明:排量为30L/s时,仿生蠕动钻进工具... 详细信息

为提高长水平段水平井钻压传递效率,模仿蚯蚓的生理结构和运动原理,研制了一种仿生蠕动钻进工具。该工具利用一个脉冲发生器驱动多个振动短节,能够在实现钻柱蠕动的同时降低水力压耗。室内测试结果表明:排量为30L/s时,仿生蠕动钻进工具的压力波动幅值接近2 MPa、振动频率为6.5 Hz,3个振动短节的振动幅度超过5 mm。该工具在新疆油田JHW8X-3X井水平段进行了现场试验,进尺815.00m,平均机械钻速12.48m/h,与邻井水平段采用振荡螺杆和水力振荡器等减阻提速工具相比,平均机械钻速提高了15.5%。研究表明,仿生蠕动钻进工具能够缓解钻柱托压、提高钻压传递效率,为提高长水平段水平井的钻进效率提供了新的技术手段。

关键词：仿生蠕动钻井工具水平井钻压传递室内测试现场试验

延安地区陆相页岩气水平井低自由水活度水基钻井液技术矿场实践

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特种油气藏 2025年

作者：王波林进吴金桥吴慧民马振锋杨先伦王金堂陕西延长石油(集团)有限责任公司天然气研究院分公司陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室中国石油西部钻探工程有限公司中国石油大学(华东)石油工程学院

针对陆相页岩气水平井钻井过程中井壁失稳难题，基于降低液相活度、抑制水化作用、强化页岩封堵等原理，研制了页岩气水平井低自由水活度水基钻井液体系（PSW-2），并进行了流变性、封堵性、抑制性实验评价和实用效果评价。研究表明：... 详细信息

针对陆相页岩气水平井钻井过程中井壁失稳难题，基于降低液相活度、抑制水化作用、强化页岩封堵等原理，研制了页岩气水平井低自由水活度水基钻井液体系（PSW-2），并进行了流变性、封堵性、抑制性实验评价和实用效果评价。研究表明：不同密度的PSW-2水基钻井液的API滤失量低于3.2mL，封堵率大于86%，滚动回收率高于95%，线性膨胀率低于1.38%，具有较好的流变性、封堵能力和抑制性。矿场实践表明：PSW-2水基钻井液实施过程中性能稳定，API滤失量保持在3.0mL以内，对长段泥岩、炭质泥岩及页岩井段均具有较好的稳定井壁效果，8口页岩气水平井实施成功率达到87.5%。通过增强纳米—微米级裂缝的封堵能力以及复合加重方式强化钻井液封堵防塌能力并进一步降低钻井液成本是将来的发展趋势。该技术成果对页岩气水平井的低成本高效钻井具有技术支撑作用。

关键词：水基钻井液陆相页岩页岩气弱胶结地层井壁失稳延长区块

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水平井体积压裂套管变形预测方法与防控措施

新疆石油天然气 2025年第01期21卷 61-68页

作者：陈小璐张雨菲罗伟疆蔡卓林鱼文军中国石油新疆油田分公司采油工艺研究院中国石油西部钻探工程有限公司井下作业公司

水平井体积压裂已成为致密油藏完井改造的关键技术。对于天然裂缝和断层发育的储层，高强度的储层改造极大增加了人工裂缝诱发断层滑移的概率，从而导致套管发生变形。为避免水力压裂诱发断层滑移导致套管受剪切变形，以数值模拟为手段... 详细信息

水平井体积压裂已成为致密油藏完井改造的关键技术。对于天然裂缝和断层发育的储层，高强度的储层改造极大增加了人工裂缝诱发断层滑移的概率，从而导致套管发生变形。为避免水力压裂诱发断层滑移导致套管受剪切变形，以数值模拟为手段，开展了套管变形风险点预测与防控措施研究。以H井组为实例研究对象，基于地质工程一体化模型和蚂蚁体追踪技术确定套管变形风险点，结合摩尔库伦准则和压裂参数优化，对套管变形风险点进行有效防控。研究结果表明，地质工程一体化模型和蚂蚁体追踪技术可有效识别井眼轨迹钻遇的断层和天然裂缝，预测H井组套管变形风险点20个。利用摩尔库伦准则确定断层激活滑动压力临界值为70 MPa，对H井组的体积压裂施工采用“错位射孔+降排量+降规模”对策，压裂过程中未发生套管变形。形成了一种套管变形风险点预测与防控技术，有效保障了水平井体积压裂改造安全、提升了储层改造效率，为套管变形预测及防控措施研究提供了技术借鉴。

关键词：体积压裂套管变形地质工程一体化摩尔库伦准则断层滑动

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