气体钻井反向承压封堵出水层研究

摘要

气体钻井能够大幅度提高钻井速度，降低钻井成本。然而气体钻井过程中地层的出水问题严重，常规的堵水方法无法满足气体钻井随钻堵水的要求，制约了气体钻井技术的推广和应用。根据国内外调研与分析，本文提出了气体钻井反向承压封堵出水层技术。该技术涉及一种液体冻胶“封隔器”及高分子反向承压堵水剂的研发和应用。堵水方法为：首先将液体冻胶“封隔器”成胶液用钻杆送到预定位置，成冻后发挥机械封隔器的作用，然后从钻杆注入高分子反向承压堵水剂，堵水剂化学固结封堵出水层；在环空存在的液体冻胶“封隔器”，在规定时间内，自动破胶，由“刚”性体变成流体，由环空中注气，将液体从钻杆返排至地面。 室内试验研究了30℃～70℃条件下液体冻胶“封隔器”的成胶配方组成及破胶配方组成、冻胶“封隔器”影响因素及其承压能力，并使用Wurster流化床法对破胶体系实施了包覆。研究表明，该液体冻胶“封隔器”的承压强度为3.5MPa/m，钠土、铁屑、高岭土等地层中可能存在的物质基本不影响液体冻胶“封隔器”的成冻时间和冻胶强度，表明该冻胶体系在地层中具有极强的承压性和良好的适应性；过硫酸铵-硫酸亚铁破胶体系最适于破坏液体冻胶“封隔器”，试验研究了不同温度下两种破胶剂的最用使用比例；使用尤特奇RSPO作为破胶体系的壁材实施包覆，试验结果表明，该微胶囊具有良好的缓释性。 室内试验还研究了适合气体钻井地层条件的高分子反向承压堵水剂。研究了铬冻胶和丙烯酰胺冻胶两种堵水剂体系的配方组成，并通过调整组成成分的含量得到了一系列成冻时间和冻胶强度不同的堵水剂配方。物理模拟试验结果显示，当地层渗透率小于2.0μ㎡时，铬冻胶的突破压力梯度大于10MPa/m，且温度对堵水剂的封堵效果没有太大的影响，适合封堵气体钻井出水层。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1气体钻井技术

1.2气体钻井中的出水问题

1.3气体钻井反向承压堵水方案

第二章 气体钻井堵水技术研究现状

2.1气体钻井液体冻胶“封隔器”技术

2.1.1 液体冻胶“封隔器”成胶剂

2.1.2液体冻胶“封隔器”破胶剂

2.1.3 微胶囊包覆技术

2.2堵水剂研究现状

2.2.1 机械堵水

2.2.2化学堵水

2.3研究目的意义、内容及创新点

2.3.1 研究目的及意义

2.3.2 研究内容

2.3.3 创新点

第三章液体冻胶“封隔器”研究

3.1液体冻胶“封隔器”组成及配方研究

3.1.1试验仪器及试验药品

3.1.2试验方法

3.1.3液体冻胶“封隔器”组成及配方

3.1.4液体冻胶“封隔器”性能研究

3.2液体冻胶“封隔器”的破坏

3.2.1试验仪器及试验药品

3.2.2液体冻胶“封隔器”破胶时间的确定方法

3.2.3液体冻胶“封隔器”破胶体系选择

3.2.4液体冻胶“封隔器”破胶工艺

3.3液体冻胶“封隔器”作用机理

3.4本章小结

第四章 高分子反向承压堵水剂研究

4.1试验仪器及试验药品

4.1.1试验仪器

4.1.2试验药品

4.2试验方法

4.2.1 堵水剂成冻时间判定方法

4.2.2 堵水剂强度判定方法

4.2.3 堵水剂突破压力梯度判定方法

4.3反向承压堵水剂配方研究

4.3.1铬冻胶堵水剂体系

4.3.2 丙烯酰胺单体堵水剂体系

4.4反向承压堵水剂封堵性能研究

4.4.1 铬冻胶封堵性能

4.4.2 丙烯酰胺堵水剂封堵性能

4.5反向承压堵水剂作用机理

4.6本章小结

结论

参考文献

附录

致谢