用于水基钻井液的页岩抑制剂研究进展 被引量：9

1

作者 付世豪 桑文镜 +1 位作者 胡棚杰 吴亚迪 《广州化工》 CAS 2016年第24期18-20,共3页

钻井过程中使用的水基钻井液费用低且对环境友好,但水基钻井液是以水作为连续相,页岩地层遇水极易水化膨胀,水基钻井液中的页岩抑制剂对井壁稳定起着重要的作用。本文主要分无机页岩抑制剂和有机页岩抑制剂两大类介绍国内的水基钻井液... 钻井过程中使用的水基钻井液费用低且对环境友好,但水基钻井液是以水作为连续相,页岩地层遇水极易水化膨胀,水基钻井液中的页岩抑制剂对井壁稳定起着重要的作用。本文主要分无机页岩抑制剂和有机页岩抑制剂两大类介绍国内的水基钻井液抑制剂种类并分析其作用机理,分别介绍了胺类、沥青类、聚合醇类、腐殖酸类、无机盐类、无机正电胶类页岩抑制剂。未来的水基钻井液页岩抑制剂向着无毒、无荧光、抗盐和抗高温等方向发展。 展开更多

关键词 水基钻井液 页岩抑制剂 页岩地层 水化膨胀 综述

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强抑制性水基钻井液的室内实验研究 被引量：7

2

作者 付世豪 许明标 +2 位作者 桑文镜 胡棚杰 吴亚迪 《当代化工》 CAS 2017年第12期2566-2569,共4页

由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺... 由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺类页岩抑制剂UHIB-B和硅酸盐抑制剂Y1,两者的协同作用提高钻井液的抑制性能,并保持着较好的流变性能。该体系抗温达到了120℃,API滤失量小于3 mL,HTHP滤失量小于9 mL,测试其封堵性能时测得钻井液体系侵入沙床深度为1.8 cm,在膨润土以及无机盐的污染下,仍然保持着较好的流变性能,钻井液体系的岩屑回收率达98%,钻井液的防膨率达85%。试验表明,该套体系具有良好的流变性、抑制性及封堵性,抗温性能和抗侵能力优良,适宜在高水敏和易污染等复杂地层中使用。 展开更多

关键词 水化作用 水基钻井液 强抑制性 岩屑回收率 性能评价

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国内外页岩气开采区地下水污染与可持续发展方向

3

作者 张祖尧 胡棚杰 李忠慧 《可持续发展》 2019年第4期783-788,共6页

页岩气作为一种新型能源,越来越受到各个国家和地区的重视,因此本课题研究的意义在于通过比较选择出一种采气效果好且对环境污染小的技术。目前许多国家采页岩气的技术还比较落后,对地下水的污染很严重。分析了国内外页岩气开采过程对... 页岩气作为一种新型能源,越来越受到各个国家和地区的重视,因此本课题研究的意义在于通过比较选择出一种采气效果好且对环境污染小的技术。目前许多国家采页岩气的技术还比较落后,对地下水的污染很严重。分析了国内外页岩气开采过程对地下水造成的污染情况,以及目前各国采取的相应污染控制措施;并对我国页岩气可持续发展在水管理领域及技术领域的热点研究方向进行了阐述,通过研究表明纯液态CO2压裂技术是目前开采页岩气的最佳技术。 展开更多

关键词 页岩气开采 地下水 污染 现状 对策 可持续发展

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确定岩石抗钻特性空间分布规律的新方法 被引量：10

4

作者 胡棚杰 李忠慧 +3 位作者 蒋战峰 楼一珊 杨明合 张艳 《石油机械》 北大核心 2021年第1期11-19,共9页

现有岩石抗钻特性分布规律的确定方法存在同一深度岩石抗钻特性分布不连续、应用测井资料不能建立岩石抗钻特性空间分布规律的问题。鉴于此,测定了新疆玛湖凹陷百口泉组地层岩心的单轴抗压强度、硬度和可钻性级值等,结合岩心对应深度的... 现有岩石抗钻特性分布规律的确定方法存在同一深度岩石抗钻特性分布不连续、应用测井资料不能建立岩石抗钻特性空间分布规律的问题。鉴于此,测定了新疆玛湖凹陷百口泉组地层岩心的单轴抗压强度、硬度和可钻性级值等,结合岩心对应深度的测井资料,建立了基于测井数据的岩石抗钻特性参数计算模型。将地层岩石抗钻特性参数的空间分布规律问题转化为纵横分布问题,在纵向上采用深度分层归一化处理法,消除了不同井位的地层厚度和海拔高度不同对岩石抗钻特性参数平面分布连续性的影响。在横向上采用克里金插值法,实现抗钻特性参数在横向分布上的最优线性无偏差估计。通过层深坐标系建立岩石抗钻特性参数横向分布规律的纵向联系,实现岩石抗钻特性参数的空间分布,形成了一种分析岩石抗钻特性参数空间分布规律的新方法。应用新方法对玛湖凹陷百口泉组地层的岩石抗钻特性参数空间分布规律进行预测,预测精确度达到90%以上。研究结果可为钻井提速方案的制定提供一定的参考。 展开更多

关键词 岩石 抗钻特性 分布规律 深度分层归一化 克里金插值法

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川南威远地区筇竹寺组页岩力学性质及可压性评价 被引量：8

5

作者 肖剑锋 胡棚杰 +2 位作者 韩烈祥 沈建国 李忠慧 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2022年第2期61-66,共6页

川南龙马溪页岩气规模开发已取得理想效果,但由于页岩气开采具有明显的快速产量递减规律,因此探索新层系的勘探开发和压裂潜力必须提前谋划。文章以川南威远地区筇竹寺组页岩为研究对象,通过X衍射分析、电子显微镜扫描、岩石强度试验、... 川南龙马溪页岩气规模开发已取得理想效果,但由于页岩气开采具有明显的快速产量递减规律,因此探索新层系的勘探开发和压裂潜力必须提前谋划。文章以川南威远地区筇竹寺组页岩为研究对象,通过X衍射分析、电子显微镜扫描、岩石强度试验、地应力大小测试等方法,综合分析了该地区筇竹寺组页岩力学性质及可压性,并与龙马溪组页岩进行了对比。结果表明,威远地区筇竹寺组页岩为硅质页岩,脆性矿物含量高,天然微裂缝发育,具有良好的储层改造基础物性;页岩层理面内不同方位力学参数变化小,抗拉/抗压强度比值低,且地应力差异系数较小,具有产生复杂裂缝的力学条件;结合微观特征和力学特征的综合可压性评价认为,威远地区筇竹寺组页岩可压性优于龙马溪组页岩,展示了良好的资源接替潜力。 展开更多

关键词 筇竹寺组 龙马溪组 页岩 微观特征 力学性质 可压性评价

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尺寸效应对岩石单轴压缩试验影响研究 被引量：1

6

作者 李忠慧 李明涛 +2 位作者 胡棚杰 刘剑 孟凡奇 《长江大学学报（自然科学版）》 2024年第2期60-66,共7页

为探究尺寸效应对小尺寸岩样单轴压缩试验的影响规律,通过在室内伺服试验机上对直径25 mm,不同长度的花岗岩岩样进行单轴压缩试验,研究尺寸效应对小尺寸花岗岩岩石力学参数以及破坏形式的影响规律。试验结果表明,随着长径比增加,岩样表... 为探究尺寸效应对小尺寸岩样单轴压缩试验的影响规律,通过在室内伺服试验机上对直径25 mm,不同长度的花岗岩岩样进行单轴压缩试验,研究尺寸效应对小尺寸花岗岩岩石力学参数以及破坏形式的影响规律。试验结果表明,随着长径比增加,岩样表现出抗压强度和泊松比逐渐减小,弹性模量增加的趋势。其中,多项式模型较为适合小尺寸岩样尺寸效应强度模型;不同长径比岩样的单轴压缩试验应力应变曲线加载趋势不同,其峰值应变随着长径比的增加而减小;随着长径比的增加,岩石破坏形式从脆性剪切破坏转变为剪切破坏,最后逐步变为脆性破坏,岩样破坏面数量与角度出现规律性变化。当长径比在1.1~2.2时,岩样破坏形式遵循相同的破坏准则,通过拟合公式推导不同长径比岩样的力学参数存在可行性;岩石单轴试验破坏过程中的能量与长径比呈负相关,且当长径比在1.9~2.2时,各能量变化幅度趋于平缓,岩样破坏形式较为统一,其强度在数值上表现的差异性较小,可作为小尺寸岩样单轴试验的最佳长径比。 展开更多

关键词 花岗岩 小尺寸岩样 尺寸效应 单轴抗压强度 破坏形式

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考虑多弱面的非连续煤夹层井壁坍塌模型与规律分析 被引量：5

7

作者 唐川富 李忠慧 +3 位作者 陈晗 幸雪松 寿翔 胡棚杰 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2022年第5期8-15,共8页

煤层多弱面结构会导致井眼力学稳定性更差,在钻井过程中极易发生掉块垮塌。为研究煤层井壁坍塌规律,文章基于MG-C和岩石弱面双准则建立了考虑地层产状、井眼轨迹和煤层多弱面的坍塌压力计算模型,分析了煤层多弱面对坍塌压力影响的主控... 煤层多弱面结构会导致井眼力学稳定性更差,在钻井过程中极易发生掉块垮塌。为研究煤层井壁坍塌规律,文章基于MG-C和岩石弱面双准则建立了考虑地层产状、井眼轨迹和煤层多弱面的坍塌压力计算模型,分析了煤层多弱面对坍塌压力影响的主控因素和影响规律,并针对含砂岩和煤层的非连续煤夹层进行坍塌压力实例计算。结果表明:随着井斜角增大,影响坍塌压力的主控因素由割理面转变为层理和本体;当井眼方位与割理面互成约45°夹角时,割理面为主控因素;综合来看煤层多弱面结构对坍塌压力的影响更大,且以沿弱面发生破坏为主;随着层理倾角的增大,坍塌压力先增大后减小,在层理倾角约45°时坍塌风险最大;随着层理倾向增大,主要影响坍塌方位,对数值大小影响不大。文章研究成果可为含煤夹层在钻井过程中预防井壁垮塌提供更好的理论指导。 展开更多

关键词 煤夹层 多弱面结构 坍塌压力 破坏准则 割理面 地层倾角 安全窗口

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玛湖凹陷砂砾岩地层抗钻特性预测及钻头优选 被引量：3

8

作者 张武昌 李忠慧 +4 位作者 寿翔 刘伟 胡棚杰 张俊成 杨明合 《石油机械》 北大核心 2023年第3期9-15,共7页

针对玛湖区块百口泉组砂砾岩地层岩性复杂、钻头选型困难和钻井效率低的问题,选取该区块典型的砂砾岩岩样,开展了砂砾岩抗钻特性参数室内试验测试。通过对试验结果的数理统计分析,建立了基于测井资料的砂砾岩地层抗钻特性参数预测模型,... 针对玛湖区块百口泉组砂砾岩地层岩性复杂、钻头选型困难和钻井效率低的问题,选取该区块典型的砂砾岩岩样,开展了砂砾岩抗钻特性参数室内试验测试。通过对试验结果的数理统计分析,建立了基于测井资料的砂砾岩地层抗钻特性参数预测模型,绘制了玛湖区块砂砾岩抗钻特性参数剖面,分析了百口泉组地层抗钻特性参数的分布规律,并综合砂砾岩地层抗钻参数、比能法、机械钻速法和因子分析法开展了钻头优选和现场应用。研究与应用结果表明,玛湖百口泉组砂砾岩地层可钻性波动大,软硬交错显著,非均质性强,推荐选用具有高抗冲击抗磨损的MDI513和MSI613这2种PDC钻头,与邻井相比平均机械钻速分别提高30%和35%以上,钻头进尺分别提高14%和8%以上。所得结果可为类似于玛湖凹陷百口泉组的砂砾岩地层钻头优选提供参考。 展开更多

关键词 玛湖 百口泉组 砂砾岩 抗钻特性 钻头优选 机械钻速 钻头进尺

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压力衰竭地层地应力变化及影响因素 被引量：4

9

作者 胡棚杰 李忠慧 +2 位作者 赵毅 楼一珊 方满宗 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第6期697-702,共6页

压力衰竭地层易发生井漏、井塌等井下复杂,其主要原因是油气压力下降后岩石特性参数以及地应力发生改变。如果沿用压力未衰竭时的安全钻井液密度窗口将会导致钻井液密度选用不合理,增大井下复杂情况的发生几率。为解决上述问题,考虑岩... 压力衰竭地层易发生井漏、井塌等井下复杂,其主要原因是油气压力下降后岩石特性参数以及地应力发生改变。如果沿用压力未衰竭时的安全钻井液密度窗口将会导致钻井液密度选用不合理,增大井下复杂情况的发生几率。为解决上述问题,考虑岩石特性参数变化对地应力的影响,假设地层岩石为横观各向同性弹性材料,建立了新的地应力计算模型,以DF气田的DF111调整井为例,分析地应力影响因素。结果表明:岩石弹性模量增加会导致水平地应力差增大,且其对最小水平主地应力的影响随井深增加而变大;泊松比的变化不会改变水平地应力差;DF111调整井储层压力由1.03 g/cm^(3)衰竭到0.46 g/cm^(3),最小水平主地应力下降20.5%,最大水平主地应力下降16.1%,地层发生井漏的主要原因是地应力降低导致岩石有效剪应力增大。 展开更多

关键词 钻井 油气压力 压力衰竭 地应力 地应力差 有效剪应力

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填充介质对非均匀应力下双层套管所受应力的影响 被引量：1

10

作者 张俊成 李忠慧 +3 位作者 张艳英 胡棚杰 杨恺 朱亮 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期744-749,共6页

采用双层套管是防止盐膏层套管变形和损坏的有效手段,而填充介质是影响双层套管整体力学性能的重要因素。以荆丘地区J45断块沙一段盐膏岩层段套管为研究对象,在确定盐膏岩蠕变本构方程的基础上,应用有限元方法建立了地层-水泥环-外层套... 采用双层套管是防止盐膏层套管变形和损坏的有效手段,而填充介质是影响双层套管整体力学性能的重要因素。以荆丘地区J45断块沙一段盐膏岩层段套管为研究对象,在确定盐膏岩蠕变本构方程的基础上,应用有限元方法建立了地层-水泥环-外层套管-填充介质-内层套管在非均匀地应力条件下的受载模型,得到内外层套管在不同填充介质厚度、不同填充介质类型条件下的等效应力分布,并进行比较分析。结果表明:增加介质厚度能减弱应力传递效果,但对双层套管整体所受等效应力影响较小;介质类型对套管所受等效应力影响较大,采用机油和天然橡胶介质时内层套管等效应力为使用水泥介质的33.55%和5.87%。基于以上规律,推荐采用正常钢级外层套管+液体介质+低钢级内层套管的双层套管,可以有效降低成本和保障油气生产安全。 展开更多

关键词 井筒完整性 套管保护 盐膏层 非均匀应力 双层套管 填充介质 有限元模拟 等效应力

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基于矿物组分的岩石抗钻特性评价及应用

11

作者 李玉波 李忠慧 +3 位作者 胡棚杰 孙文铁 朱旋华 刘剑 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第6期177-183,共7页

PL区块沧浪铺组地层岩石非均质性强,钻井提速困难,严重制约了油气勘探开发进度。因此,精确评价地层岩石的抗钻特性对优选钻头、提高钻井时效具有重要意义。本文采用BP-ANN模型建立了基于矿物组分含量的地层抗钻参数预测模型,首先基于实... PL区块沧浪铺组地层岩石非均质性强,钻井提速困难,严重制约了油气勘探开发进度。因此,精确评价地层岩石的抗钻特性对优选钻头、提高钻井时效具有重要意义。本文采用BP-ANN模型建立了基于矿物组分含量的地层抗钻参数预测模型,首先基于实验数据进行皮尔逊相关性分析,筛选模型输入变量;其次利用Leave-One-Out-Cross-Validation(LOOCV)数据集划分方法,以均方误差(MSE)、决定系数(R 2)和批次(Epochs)三种指标对BP-ANN模型进行训练并评估其性能;最后使用训练后的BP-ANN模型对该区域沧浪铺组地层岩石进行抗钻特性评价,在已有钻头的基础上,依据岩石抗钻参数优化钻头设计并应用于现场。研究表明:①训练后的BP-ANN模型可以准确预测PL区块PT101井沧浪铺组地层岩石的抗钻参数,预测精度大于90%;②基于地层岩石抗钻特性的钻头优化方案在PT101井取得了良好的应用效果,相较于邻井同层位钻头,平均机械钻速提高约110%,单个钻头进尺超过200 m,现场提速效果明显。文章研究结果可以准确评价地层岩石的抗钻特性,为钻头选型、优化提供理论依据。 展开更多

关键词 钻井提速 BP-ANN模型 矿物组分 沧浪铺组 研磨性 可钻性

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