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螯合剂对低渗煤层气储层孔隙结构影响规律与增透作用机理
1
作者 陈书雅 蔡记华 +2 位作者 杨现禹 辛福东 张璐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期264-273,共10页
我国煤层普遍具有低孔、低渗特征,采用化学增透方法溶蚀割理、裂隙中的充填矿物,增强裂隙连通性,可提高煤层渗透率和煤层气井产量。针对盐酸、土酸等常规酸体系的腐蚀和二次沉淀等问题,提出使用螯合剂进行储层改造的技术思路。以山西沁... 我国煤层普遍具有低孔、低渗特征,采用化学增透方法溶蚀割理、裂隙中的充填矿物,增强裂隙连通性,可提高煤层渗透率和煤层气井产量。针对盐酸、土酸等常规酸体系的腐蚀和二次沉淀等问题,提出使用螯合剂进行储层改造的技术思路。以山西沁水盆地成庄矿3号煤层为研究对象,采用化学滴定、静态溶蚀、表面形貌观察、岩心酸化流动、标准试片腐蚀速率评价和压汞等试验方法,探究了EDTA、HEDTA、GLDA、MGDA 4种螯合剂在不同pH条件下对煤中矿物的溶蚀效果,以及在驱替过程中煤岩心的渗透率动态变化过程,最后比较了螯合剂与常规盐酸对N-80型试片的腐蚀速率,并明确了所优选的螯合剂对煤孔隙结构影响规律及其增透作用机理。结果表明:4种螯合剂中,HEDTA对Ca^(2+)和Fe^(3+)的螯合能力最强;5%GLDA浸泡后的煤样基质产生了微裂缝和孔隙,有利于煤层气的解吸和运移;向煤岩心中注入约80倍孔隙体积(PV)的5%GLDA后,其渗透率增加68.75%;压汞结果表明,经过GLDA处理后的煤样总孔隙度由5.91%增至28.8%,这主要是由于10~100 nm和>1000 nm孔径范围内的孔隙增加;5%GLDA对N-80型试片的腐蚀速率仅为5%HCl腐蚀速率的7.53%,因此无需额外添加缓蚀剂,可有效降低酸化作业成本。环保型螯合剂通过酸化作用和螯合作用能有效溶蚀煤层中的无机矿物(方解石、铁白云石等),生成稳定、可溶的螯合物,从而提高煤层的渗透率,同时降低对储层的二次伤害,研究成果可为低渗煤层气高效勘探开发提供新的技术思路。 展开更多
关键词 低渗煤层 煤层气 渗透率 化学增透 螯合剂
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抗钙复合膨润土的研制与评价
2
作者 叶井亮 陈娟 +3 位作者 刘福林 金纯正 杨现禹 蔡记华 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2024年第4期458-466,共9页
在地下连续墙、桩基工程等施工过程中,钻井液频繁与混凝土接触,钙离子不断侵入钻井液,钻井液的工作性能会逐渐恶化,在施工结束后会产生大体量的废弃浆液。为提高钻井液的抗钙能力,减少废浆产量,有必要对天然膨润土进行改性处理。优选高... 在地下连续墙、桩基工程等施工过程中,钻井液频繁与混凝土接触,钙离子不断侵入钻井液,钻井液的工作性能会逐渐恶化,在施工结束后会产生大体量的废弃浆液。为提高钻井液的抗钙能力,减少废浆产量,有必要对天然膨润土进行改性处理。优选高速离心法对天然膨润土进行提纯,选用含碳碳双键的亲水性单体BX、含磺酸基团的亲水性单体AS和AP为聚合单体,在提纯后的膨润土层间发生自由基原位聚合反应,合成了抗钙复合膨润土ACB-16。傅立叶红外光谱、粒径分布、扫描电镜和透射电镜结果表明,单体成功在膨润土层间原位聚合。抗钙复合膨润土超过了OCMA级膨润土标准,所配制的钻井液表观黏度为26 mPa·s,API滤失量为7.6 mL,具有合适的流变性和良好的降滤失性,抗钙性能良好:在1%CaCl2污染下,钻井液流变性与滤失性性能稳定,极限抗Ca^(2+)能力可达6300 mg/L(以CaCl2计为1.75%),可完全满足基础工程领域的钻井液抗钙需求。结合粒径分析与扫描电镜方法,分析其作用机理。位于膨润土网架结构中的高分子聚合物阻止Ca^(2+)与膨润土发生离子交换作用,维持膨润土的水化膜厚度及层间距,支撑膨润土水化所形成的网架结构。直接将抗钙复合膨润土与水混合便可得到性能优异的抗钙钻井液,使用方便,在基础工程等领域具有良好的应用前景,也可以为盐膏层防塌钻井液等高钙环境钻井液的设计提供参考价值。 展开更多
关键词 钻井液 抗钙 膨润土改性 自由基原位聚合反应
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钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的实验研究 被引量：11
3
作者 蔡记华 岳也 +2 位作者 曹伟建 杨现禹 乌效鸣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期228-233,共6页
煤层气井单井产量往往较低,综合勘探开发煤系非常规天然气是提高煤层气开发效益的重要途径,但这要求钻井液能同时解决煤层、致密砂岩和页岩地层的井壁稳定问题。为此,提出基于"正电性-中性润湿-化学抑制-纳米材料封堵-合理密度支撑... 煤层气井单井产量往往较低,综合勘探开发煤系非常规天然气是提高煤层气开发效益的重要途径,但这要求钻井液能同时解决煤层、致密砂岩和页岩地层的井壁稳定问题。为此,提出基于"正电性-中性润湿-化学抑制-纳米材料封堵-合理密度支撑"的协同防塌理论,并开展了钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的实验工作。首先优选出能有效降低钻井液表面张力、增加钻井液与页岩接触角的表面活性剂复配方案,并结合钻井液流变性、滤失性、润滑性、水活度和抑制性等参数测试和页岩压力传递实验,对钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的效果进行了评价。结果表明:复合表面活性剂能够有效改变水基钻井液的润湿性能,与优选的水基钻井液相比,钻井液表面张力降低42.6%,与页岩的接触角增大162.1%;复合表面活性剂与水基钻井液具有良好的配伍性,具有较好地抑制性和抗盐能力;与清水相比,复合表面活性剂能显著阻缓页岩孔隙压力传递速率,降低钻井液侵入页岩的程度,页岩渗透率降低幅度在99%以上;说明通过控制钻井液润湿性来增强页岩井壁稳定性是可行的。 展开更多
关键词 钻井液 润湿性 页岩 井壁稳定性 表面张力 接触角
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正电胶钻井液增强煤层气钻井井壁稳定性试验研究 被引量：4
4
作者 岳也 彭扬东 +2 位作者 陈书雅 杨现禹 蔡记华 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第10期83-87,共5页
为了解决煤层气钻井中普通存在的煤岩吸水膨胀、垮塌、掉块等技术难题,结合在水体系中煤的表面带负电荷特点,分别以有机正电胶MMH-1、无机正电胶MMH-2为主剂,配合增黏剂和降滤失剂进行试验,通过对钻井液流变性、滤失量、p H、膨胀量等... 为了解决煤层气钻井中普通存在的煤岩吸水膨胀、垮塌、掉块等技术难题,结合在水体系中煤的表面带负电荷特点,分别以有机正电胶MMH-1、无机正电胶MMH-2为主剂,配合增黏剂和降滤失剂进行试验,通过对钻井液流变性、滤失量、p H、膨胀量等基本性能指标的测试和优化,提出了2组适用于煤层气井钻井的抑制性正电胶钻井液体系。试验结果表明:2组钻井液配方性能优良,具有合理的黏度和切力,携带岩屑能力强,滤失量低,润滑性能良好;与5%KCl溶液相比,膨胀量仅为前者的1/4左右,能有效抑制煤岩膨胀,从而达到增强煤层气钻井井壁稳定性的目的。 展开更多
关键词 煤层气 正电胶钻井液 抑制性 井壁稳定
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低渗油藏CO_(2)地质封存矿物颗粒运移及注入堵塞机理 被引量：3
5
作者 杨现禹 解经宇 +4 位作者 叶晓平 吕文军 代钊恺 蒋国盛 蔡记华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2827-2835,共9页
在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒... 在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒在孔隙和裂隙中的运移、动态堆积及微观机理,建立了基于多形态矿物颗粒的离散元流固耦合堵塞模型。模型考虑了多级粒径、非规则形态、旋转、差异化流入孔隙模式等矿物颗粒参数及流体密度、流体速度等流体物性因素,模型可实现注入流体和矿物颗粒的瞬态堆积过程动态预测与可视化,并在此基础上揭示了CO_(2)物性、弱胶结非规则颗粒参数与注入堵塞间的量化关系。结果表明:(1)影响孔隙内矿物颗粒堆积数量和CO_(2)注入效果最高的因素为矿物颗粒质量分数,相对于颗粒质量分数3%,颗粒质量分数5%的孔隙内矿物颗粒堆积数量提升52.06%,孔隙内矿物颗粒堆积数量的提升比率与矿物颗粒质量分数增长比率呈负相关关系;(2)在注入CO_(2)和矿物颗粒总量一致情况下,当矿物颗粒平均尺寸为孔隙直径尺寸的1/3时,孔隙内矿物颗粒堆积数量最高,CO_(2)的注入效果最差,矿物颗粒密度变化对于CO_(2)注入的影响较低;(3) CO_(2)注入降低了砂岩孔隙内多相流体密度,减少了孔隙内矿物颗粒堆积数量,降低了矿物颗粒在孔隙内的堵塞,有利于CO_(2)往深部注入;(4) CO_(2)注入速度提升60%,孔隙内矿物颗粒堆积数量提升1.2%,注入速度提升增加了孔隙内的矿物颗粒堵塞比率,不利于CO_(2)的注入。 展开更多
关键词 CO_(2)注入 弱胶结矿物颗粒 孔隙 动态运移模型 注入堵塞机理
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化学发泡式泡沫水泥浆稠化实验方法对比与分析 被引量：3
6
作者 杨现禹 岳也 蔡记华 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2016年第2期96-100,共5页
水泥浆的稠化实验使用稠化仪,但泡沫水泥浆中本身含有气体,在加压过程中会造成稠化性能测量误差。针对此问题,采用3种测试方法测试了不同加量发泡剂条件下,化学发泡式泡沫水泥浆的稠度性能,并优选出最优的测试方法。分析了测试方法误差... 水泥浆的稠化实验使用稠化仪,但泡沫水泥浆中本身含有气体,在加压过程中会造成稠化性能测量误差。针对此问题,采用3种测试方法测试了不同加量发泡剂条件下,化学发泡式泡沫水泥浆的稠度性能,并优选出最优的测试方法。分析了测试方法误差的产生原因,并通过力学分析和计算对最优测试方法的稠度曲线进行修正。结果表明,发泡剂反应剩余物对泡沫水泥浆具有促凝作用,含发泡剂剩余物的水泥浆稠化时间比不含发泡剂剩余物的少41%,其影响不能忽略;使用不含气体和含有气体的水泥浆所测稠化曲线相差不大(不含有和含有气体的水泥浆稠化时间相差1 min和11 min),但其稠化曲线形态有所差别,含有气体的泡沫水泥浆测得的稠化曲线更接近直角稠化;当气体含量较少或者水泥浆后期稠度增长较快时,修正前后的稠化时间可能相差不大,化学发泡式泡沫水泥浆修正前后达到100 Bc的稠化时间相差3 min。但当泡沫水泥浆密度较小、气体含量较大,或者后期稠度增长较慢时,必须对测得的数据进行修正后才能使用。 展开更多
关键词 泡沫水泥浆 稠化实验 力学计算 误差修正
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基于疏水型纳米二氧化硅的页岩气盐水钻井液 被引量：11
7
作者 应春业 李新亮 +2 位作者 杨现禹 蔡记华 段隆臣 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2016年第4期41-46,共6页
由于页岩地层层理和裂缝发育，且具有水化性，因此在钻井作业中常面临井壁稳定、降摩减阻、岩屑清除等难题。为此，优选了疏水型纳米二氧化硅作为泥页岩封堵剂，以减少水分侵入，抑制泥页岩水化膨胀。通过钻井液常规性能测试、扫描电镜... 由于页岩地层层理和裂缝发育，且具有水化性，因此在钻井作业中常面临井壁稳定、降摩减阻、岩屑清除等难题。为此，优选了疏水型纳米二氧化硅作为泥页岩封堵剂，以减少水分侵入，抑制泥页岩水化膨胀。通过钻井液常规性能测试、扫描电镜分析，评价了不同纳米二氧化硅对盐水钻井液的影响。结果表明：①疏水型纳米二氧化硅具强疏水性与强吸附性，能吸附在泥饼上，形成纳米颗粒隔水层，有效降低滤失量；②纳米二氧化硅加量为1％～3％时，疏水型固体纳米二氧化硅可使钻井液滤失量降低48．7％，疏水型纳米二氧化硅分散液可使钻井液滤失量降低41．67％，但固体颗粒易团聚，易失去纳米颗粒特性；③在180℃、NaCl含量25％、分散液加量3％条件下，钻井液滤失量为8．2mL；在室温～180℃下，钻井液水活度稳定在0．815～0．849，页岩膨胀率在4％左右，具有较强的抑制性；钻井液的润滑系数稳定在0．11～0．12，润滑性能较好。综合考虑滤失量、稳定性和性价比等因素，选定基于3％疏水型纳米二氧化硅分散液和25％NaCl的钻井液体系为最优配方。 展开更多
关键词 页岩气 盐水钻井液 疏水型纳米二氧化硅 封堵剂
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一种适合页岩气水平井的水基钻井液 被引量：13
8
作者 常德武 蔡记华 +1 位作者 岳也 杨现禹 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2015年第2期47-51,100,共5页
由于泥页岩地层特性以及页岩气钻井工艺技术特点,目前页岩气井多采用成本较高、易污染环境的油基钻井液。优选一种基于纳米材料的水基钻井液体系,该钻井液利用纳米二氧化硅封堵泥页岩微小孔隙,采用磺化沥青Soltex作页岩井壁稳定剂。对... 由于泥页岩地层特性以及页岩气钻井工艺技术特点,目前页岩气井多采用成本较高、易污染环境的油基钻井液。优选一种基于纳米材料的水基钻井液体系,该钻井液利用纳米二氧化硅封堵泥页岩微小孔隙,采用磺化沥青Soltex作页岩井壁稳定剂。对该体系的高温高压滤失性能、高温高压流变性、膨胀性、滚动回收率、润滑性、泥饼摩阻系数以及表面张力等参数进行了测试。结果表明,该钻井液对泥页岩有较强的抑制性,抑制效果好于具有强抑制性的聚合醇体系,可防止泥页岩水化膨胀分散,保证井壁稳定;具有很好的润滑性,润滑系数为0.21,泥饼摩阻系数为0.049 7;在120℃下滤失量较低,流变模式较符合赫-巴模式;纳米二氧化硅/纳米碳酸钙近似球型结构,以及与Soltex的协同作用,使钻井液具有低表面张力,可削弱水锁损害。该水基钻井液体系适用于泥页岩地层钻进。 展开更多
关键词 泥页岩 水平井 水基钻井液 纳米材料 抑制性
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低渗灰岩水井常规酸酸化增产工作液的实验研究 被引量：2
9
作者 余浪 石彦平 +2 位作者 陈书雅 杨现禹 蔡记华 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第1期97-103,共7页
利用有机酸缓速、低腐蚀的优点,与盐酸配合形成主酸,结合缓蚀剂等添加剂形成了一套适合于低渗灰岩水井的常规酸酸化工作液体系。通过对秭归县宝塔组灰岩的物化性能分析、静态溶蚀率、岩心酸化流动和静态腐蚀等实验,对该工作液体系进行... 利用有机酸缓速、低腐蚀的优点,与盐酸配合形成主酸,结合缓蚀剂等添加剂形成了一套适合于低渗灰岩水井的常规酸酸化工作液体系。通过对秭归县宝塔组灰岩的物化性能分析、静态溶蚀率、岩心酸化流动和静态腐蚀等实验,对该工作液体系进行了综合评价。结果表明:盐酸对岩粉0.5、1.0和1.5 h的平均溶蚀率为95.1%,乙酸对岩粉1.5、3.0和4.5 h的平均溶蚀率为83.5%,"8%盐酸+6%乙酸"在4.5 h后对岩粉的溶蚀率为97.0%;经"8%盐酸+6%乙酸"酸化后,宝塔组灰岩的岩心渗透率增加了270~1300倍;当酸液注入速度为1 m L/min时,酸液突破体积最小,为343.6 PV(孔隙体积倍数);咪唑啉类缓蚀剂可同时作为缓速剂和缓蚀剂使用,能减缓酸液与灰岩的反应速度,并减少对钻具的腐蚀。该工作液体系可有效增大灰岩含水层的渗透率,从而提高水井产量,有助于解决部分缺水地区的民生地质问题。 展开更多
关键词 低渗灰岩水井 酸化增产工作液 渗透率 蚓孔 缓蚀
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