深部及复杂地层条件下岩石普遍具有硬度大、非均质强、可钻性差、研磨性高等特点,因此钻速慢、寿命短、成本高等问题一直是制约PDC钻头在上述地层中高效应用的主要技术瓶颈,开展PDC钻头改进方法研究十分必要。通过对国内外PDC钻头最新产品及相关技术进行研究,从提高破岩效率、延长使用寿命、增强稳定性、优化定向性4个方面系统地提出了深部及复杂地层条件下PDC钻头综合改进方法,进而应用该方法设计了6只PDC钻头用于华北、东北等油田的花岗岩、硬砂岩、砾岩等难钻地层,均取得了优于常规PDC钻头及牙轮钻头的破岩效率和使用寿命,说明该综合改进方法具有较好的适用性和使用价值。研究成果可对深部及复杂地层条件下PDC钻头个性优化设计提供指导。

针对辽河油田法哈牛区块地层造浆严重、井壁失稳问题突出、连续管钻井携岩困难及黏卡几率高等难题,优选了聚胺抑制剂、封堵剂和高效润滑剂,形成了一套强抑制水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液抗温180℃,抗盐20%,抗钙5%,抗钻屑25%,岩屑滚动回收率98.7%,岩心渗透率恢复值大于90%,能封堵0.1～0.3 mm裂缝,并具有较高的承压能力和抗返排能力,润滑性能与油基钻井液相当。强抑制水基钻井液在法51-新161C连续管现场试验井应用过程中性能稳定易调整,携砂能力强,机械钻速高,井径规则,储层保护效果明显。研究表明,强抑制水基钻井液完全满足泥页岩地层连续管钻井施工的技术需求,具有推广应用价值。

现有堵漏方法对渗透性漏失较易解决,对裂缝性漏失,堵漏一次成功率低,处理过程复杂、周期较长、成本高,如近年来苏北盆地有46口井发生裂缝性漏失,平均每口井漏失钻井液641 m3、损失时间268 h。主要原因是井下裂缝宽度不一、难以确定,造成堵漏材料粒径不匹配,大粒径堵漏材料难以进入地层,小粒径堵漏材料又容易被漏失的钻井液带走,难以在漏失孔喉处形成有效的桥架结构,导致堵漏成功率低。研发了一种针对裂缝性漏失堵漏的新方法——井下爆炸堵漏技术,主要通过堵漏工作原理、堵漏注射器、药盒、胶筒及凝胶配方等方面的研究,形成钻井井下爆炸堵漏技术。该技术主要通过井下爆炸的方式,挤压地层裂缝,减小裂缝宽度,使堵漏材料"进得去、停得住",有效提高裂缝性漏失的堵漏成功率,减少经济损失。该技术通过现场4口井共6个漏失层位的封堵应用,成功堵漏5层、有效1层,堵漏成功率83.33%,有效率100%。钻井井下爆炸堵漏技术为进一步完善堵漏工艺开辟了新的思路和方法。

在复杂结构井的钻进工作中,水力振荡器能大幅降低井壁摩阻、提高机械钻速,脉冲压力发生单元是该工具的重要组成部件。采用CFD仿真技术基于端面密封式旋转阀系统的端面开口角α、开口圆弧内外径R和r及安装间隙h等3种结构参数对脉冲压力进行了数值模拟,研究了其结构参数对脉冲压力波形和幅值的影响规律,并应用回归分析的方法建立了脉冲压力与阀系过流面积之间的回归方程。结果表明:该阀系的结构参数及安装间隙通过改变液体在流道内的流通性,进而影响脉冲压力峰值和高压带宽范围,且基本不改变脉冲压力波形的变化规律;端面开口角α对高压脉冲宽度影响显著,开口圆弧内外径R和r对脉冲压力的极值影响较大,且会使脉冲压力曲线局部发生不规则波动;安装间隙h主要影响阀系高压幅值。提供了一种水力振荡器脉冲压力设计的经验公式,对水力振荡器的研究具有重要的参考及应用价值。

相比于中高阶煤层气,低煤阶煤层气具有煤岩煤化作用低、含气量低、灰分含量高以及储层物性好等特点,针对于低煤阶煤层气区块的优选研究对于降低开发成本、促进产业发展等具有重要意义。以澳大利亚东部地区的低煤阶煤层气区块为研究对象,应用多层次模糊数学思路,结合区块低煤阶煤层气特征,优选累计厚度、含气量、灰分含量、可采储量、孔隙度、渗透率、含气饱和度、临界解吸比和原始地层压力作为评价指标,建立低煤阶煤层气的开发效果多层次模糊评价模型。在此基础上,结合评价指标权重系数与研究区三维地质模型构建低煤阶煤层气开发效果评价参数。以稳定期日均产气量3万m3、0.6万m3作为衡量标准,确定研究区的开发效果评价参数门限值为0.507和0.317,进行研究区开发有利区划分,实现基于多层次模糊评价模型的低煤阶煤层气区块开发有利区优选中的应用。在实际应用中,高中低产区内的已开发井的单井产气量与优选结果高度吻合,表明多层次模糊评价对于低煤阶煤层气有利区块优选具有很好指导意义。

可燃冰作为世界公认的清洁高效的能源,吸引了各国政府的关注和资金投入。调研了国内外可燃冰分布情况及美国、日本、俄罗斯、加拿大等国家对可燃冰的勘探开发现状,分析了国内外海底、陆地冻土带可燃冰试采案例,介绍了中国可燃冰开发方案的研究、开采关键技术形成及成功试采的过程,对中国南海神狐可燃冰试采应用的8项创新技术进行了剖析,阐述了可燃冰的9种不同开采方式的原理及适用储层,指出可燃冰商业化开采面临开采成本、温室效应、地质灾害、环境效应等问题。提出可燃冰的开采应谨慎对待,"资源需求"和"环境安全"之间需要统筹考虑,既要保护人类赖以生存的环境,又要让可燃冰资源持续造福子孙。

哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田油层埋藏深,地质条件复杂,特别是更改为四层井身结构后,?149.2 mm小井眼高密度钻井液钻进,更增加了勘探开发难度,也给该地区钻井取心作业造成了极大困难。为克服肯基亚克盐下油田地质条件复杂、钻井液密度高等技术难题,通过分析盐下油藏地层规律,结合该区块钻井技术特点,研制了小直径高强度取心工具。通过采用带扶正机构的铝合金内筒和密封轴承提高了内筒稳定性,通过采用新型取心钻头,增加篮式岩心爪和防钻井液倒返装置,提高了取心作业效率和取心收获率。现场应用表明,该技术能够有效克服该区块钻井取心技术难题,取心效果提升明显,值得进一步推广应用。

在重复利用压裂返排液时,未完全降解的残余硼交联剂会影响后续压裂液的配制,残余硼遇碱时会提前交联羟丙基胍胶,致使体系基液黏度增加,降低泵送速率和压裂效果。采用多羟基化合物与硼络合以消除提前交联的不良影响,并考察了反应条件对络合效率及络合物稳定性的影响。实验结果表明,含有顺式邻位羟基的自制甘露醇(GLC)对硼有很好的络合效果,在GLC与硼酸的摩尔比大于等于2.5、pH约为10时,硼能被完全掩蔽形成稳定的络合物。用络合处理后的返排液直接配制交联冻胶压裂液,未出现提前交联的现象,且其流变性能与原始冻胶压裂液的流变性能相当。该方法能去除利用返排液配制压裂液时出现提前交联的不良影响。整个过程不需分离已存在于返排液中的含硼络合物,可提高处理效率。

综述了硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚制备工艺的反应机理、加氢催化剂、酸催化剂、双功能催化剂的研究进展。讨论了单、双金属催化剂,以及固体酸、酸性离子液体、CO2/H2O酸性反应体系等酸催化剂,分析了各类催化剂的优缺点。对金属-固体酸双功能催化剂,双金属催化剂以及新型的分子筛包覆型金属纳米颗粒催化剂的发展前景进行了展望。

以工业级均苯三甲酸为配体,采用溶剂热法合成Cu-BTC材料,在0.1,1,10 L三种不同规模的反应釜中对CuBTC材料进行逐级放大,并对10 L反应釜体系进行平行实验,利用XRD、SEM、N2吸附-脱附等表征手段对合成的CuBTC材料进行表征。实验结果表明,工业级均苯三甲酸完全可替代试剂级配体合成出晶型完整、比表面积高和孔体积大的Cu-BTC材料,能大幅降低原材料成本;逐级放大制备的Cu-BTC材料的比表面积、孔体积、结晶度和甲烷吸附量相差较小,且物化性能优于市售产品Basolite C300;合成Cu-BTC材料反应的重现性较好,适合规模化放大生产。

介绍了扫描电子显微镜的工作原理和仪器结构,综述了扫描电子显微镜作为形貌观察工具在石化领域的应用。分析了扫描电子显微镜结合能谱仪、电子背散射衍射技术、聚焦离子束扫描电子显微镜以及扫描电子显微镜原位技术的特点和优势,并分别介绍了它们在催化剂和材料表征方面的应用,在此基础上,对扫描电子显微镜以及相关新技术的发展趋势和应用前景做出了展望。

异山梨醇(IS)是一种重要的生物基化工中间体,具有刚性分子结构和手性化学结构等特点以及无毒无害的优点,作为功能性聚合单体在高分子材料的合成或改性领域已经得到广泛关注。介绍了IS的结构特点和制备方法,综述了IS在聚醚、聚酯、聚氨酯、聚酰胺和聚碳酸酯等功能高分子材料合成和改性领域的研究进展。降低IS的生产成本以及开发合成IS基聚合物高效催化剂等新技术是实现规模化制备和应用的关键。

弱凝胶深部调驱技术成熟、投资少、见效快,适合海外油田效益开发的要求。通过室内实验建立微观可视化模型和填充石英砂的平面可视化模型,模拟现场多方向见水的裂缝性或存在优势通道的N油藏进行多轮次调驱,并对多轮次调驱机理加以分析。结果表明,三轮次弱凝胶调驱可提高原油采收率29. 9%,可改善不同渗透率级差的吸水剖面,提高水驱效果。

针对胶乳水泥在水平井中稳定性较差、胶乳水泥微观理论不够充分,为多层面研究胶乳水泥的微观结构,利用X-射线衍射、差重分析、红外光谱、能谱、扫描电镜、原子力显微镜现代仪器分析手段,对常规水泥和最具代表性的3种胶乳水泥即1号、2号、3号行对比研究,分析其微观结构和组分。结果表明:胶乳的加入能明显降低水泥中Ca(OH)2的含量,促进钙矾石的生长。3种胶乳水泥所含元素以及各元素含量无较大差别,组分相差不大。1号胶乳水泥膜结构分布均匀且结构完整,针状或纤维状物质较多,纹路清晰,定向排列整齐,水化物结晶较为密实,毛细管空隙较少; 3号胶乳水泥膜结构分布分散,均以小块膜结构为主,含针状或纤维状物质较多,有少许絮状物质存在; 2号胶乳水泥膜结构少,气泡较多,水泥石中有较多未水化的大颗粒,且絮状物质较多,针状物质较少。各分析手段相符佐证,分析结果与宏观上的性能表现是一致。

分析了目前油气井用降失水剂应用现状。简述了降失水剂种类,包括颗粒材料、水溶性改性天然高分子和水溶性合成高分子材料等,笔者详述了国内外水溶性降水剂的研究成果和研究进展,并对降失水剂研究工作提出建议。

针对输油管道可能发生的泄漏情况,首先,基于特征线法建立了输油管道泄漏的瞬态负压波计算模型,研究了其衰减规律;其次,对输油管道中负压波原理进行研究后提出了管道泄漏检测与定位的方法;最后,基于正交小波分析法提出了泄漏检测信号消噪及奇异点处理算法,编写了配套的Matlab处理程序,实现了泄漏准确定位。结果表明:基于特征线法和小波分析法设计的泄漏检测与定位方法具有实用价值,为输油管道泄漏相关问题提供了有效解决途径。

通过对页岩气藏解吸—扩散理论、非达西渗流、开采过程中孔、渗演化特征进行总结的基础上,分析了页岩气藏的扩散和渗流规律;同时对页岩气藏试井解释技术、数值模拟模型建立、页岩气藏和压裂水平井耦合方法等数值模拟技术进行了综述,总结了页岩气藏模拟的关键技术。针对目前页岩气藏在开发过程中存在的问题和挑战,提出自己的见解,并对未来的发展趋势进行了展望。

结合常规测井、室内分析化验、生产等方面的数据资料,对南泥湾油田松树林区长6储层的储层特征进行了精细描述,研究了储层的四性关系,建立了测井二次解释模型,对储层进行重新识别,并建立了有效储层和差薄油层的识别标准。在研究区长6储层502口井中共筛选出差薄油层280层,采用聚类分析的方法将差薄油层分为3类:Ⅰ类差薄油层占比17.8%,多分布于河道、鼻隆位置,试油效果好;Ⅱ类差薄油层占比56.1%,多分布于河道、鼻翼位置,试油效果次之;Ⅲ类差薄油层占比26.1%,多分布于河道侧翼、鼻翼位置,试油效果最差。

介绍了水基压裂液低温破胶剂,包括氧化破胶剂、生物酶破胶剂和复合型破胶剂。简述了氧化破胶剂和生物酶破胶剂的作用机理与影响机制;分析了金属或金属螯合物、表面活性剂以及双氧化剂破胶体系、氧化还原破胶体系、三元复合破胶体系中的复配物对氧化破胶剂过硫酸盐的活化作用;总结了氧化破胶剂、生物酶破胶剂和复合型破胶剂的现场应用效果,对低温压裂液破胶剂的发展提出了建议。

以无机提黏剂G339为主剂,通过优选其他添加剂,研制出环保型类无机钻井液体系。室内实验结果表明,API滤失量小于4 m L,一次回收率达92.80%,二次回收率达90.24%,体系的岩心膨胀率16 h后达22.91%,体系COD值1 526 mg/L,BOD5值120 mg/L,EC50值36 000 mg/L。现场应用2口井,结果表明,该钻井液抑制地层造浆能力强,2口井的平均井径扩大率分别为6.26%和9.92%,摩阻扭矩大幅降低,Kf值达0.078 7。该钻井液体系对实现苏里格区块的清洁生产发挥重要作用。