深水鉆井液與完井液

前言

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（United States Geological Survey，USGS）評估，世界（不含美國）海洋待發(fā)現(xiàn)石油資源量（含凝油）為548×108t，待發(fā)現(xiàn)天然氣資源量為7815×1012m3，分別占世界待發(fā)現(xiàn)資源量的47%和46%，表明在海洋的深處蘊(yùn)藏著世界未來的巨大石油儲量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2000年以來全世界新增的油氣發(fā)現(xiàn)中，大約70%來自海上，其中水深超過500m的深水區(qū)塊已發(fā)現(xiàn)的油氣占全世界新增發(fā)現(xiàn)資源的50%左右，這說明深水區(qū)已經(jīng)成為全球油氣儲量接替的主要區(qū)域（水深500m深度是公認(rèn)的淺水區(qū)油氣田與深水區(qū)油氣田的分界線，水深超過1500m稱為超深水）。2002—2006年，全球海上大型油田（儲量大于1億桶的油田）共發(fā)現(xiàn)131個(gè)，其中深水區(qū)有91個(gè)，占69.5%，儲量大于1TCF（萬億立方英尺）大型氣田共發(fā)現(xiàn)39個(gè)，其中深水區(qū)有18個(gè)，占46.2%。從原油的儲量來看，全球海上新探明儲量29億桶，其中深水區(qū)有19億桶，占65.5%；從天然氣的儲量來看，全球海上新探明儲量133TCF，其中深水區(qū)有18TCF，占13.5%。綜合來看，深水區(qū)油氣田的發(fā)現(xiàn)約占全世界新增油氣田發(fā)現(xiàn)的50%，深水區(qū)已經(jīng)成為并將繼續(xù)成為全球油氣資源儲量接替的主要領(lǐng)域。從全世界的油氣產(chǎn)量看，目前全球深水區(qū)的油氣田產(chǎn)量占全世界油氣總產(chǎn)量的10%，隨著近年來深水油氣田發(fā)現(xiàn)比例的增大，預(yù)計(jì)在未來的3～5年，深水油氣田的產(chǎn)量將達(dá)到20%，而且這個(gè)比例將持續(xù)增長。這些數(shù)據(jù)表明，未來全球主要的油氣田開發(fā)將主要集中在深水區(qū)。中國具有廣闊的深水海域，也具有十分豐富的油氣資源。以中國南海為例，中國南海海域面積共有356×104km2，中國南海傳統(tǒng)疆界內(nèi)海域面積約210×104km2，南海北部深水海域（大于300m深）有6個(gè)大的凹陷，面積有20×104km2，最大沉積厚度達(dá)到12km，預(yù)測天然氣資源量能達(dá)到35TCF（萬億立方英尺）。傳統(tǒng)疆界內(nèi)還有大約52×104km2的屬于有爭議區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的油氣資源量達(dá)到350×108t。從總的資源量來看，南海北部深水區(qū)域天然氣地質(zhì)資源量約為1.5×1012m3，可采資源量達(dá)1×1012m3。目前南海深水爭議區(qū)一共有14個(gè)盆地，石油地質(zhì)資源量達(dá)到63×108t，可采資源量約18×108t，天然氣地質(zhì)資源量有3.8×1012m3，可采資源量約2.2×1012m3。然而，由于國內(nèi)技術(shù)水平的限制，我國的海洋石油鉆井作業(yè)主要在近海進(jìn)行，深水海域油氣資源仍處在勘探開發(fā)的初級階段，與國外深水海洋工程技術(shù)的飛速發(fā)展形成巨大反差。技術(shù)水平低下已經(jīng)成為制約我國深水能源開發(fā)的主要因素。

內(nèi)容概要

　　本書是作者在深水鉆井液、完井液科研成果基礎(chǔ)上編著而成，主要由深水鉆井特點(diǎn)及對鉆井液和完井液技術(shù)要求、深水鉆井液體系及其低溫流動性和氣體水合物、深水完井液、儲層保護(hù)和鉆井液性能測試等內(nèi)容組成。本書較系統(tǒng)地介紹了深水鉆井領(lǐng)域鉆井液和完井液的技術(shù)特點(diǎn)、技術(shù)發(fā)展和技術(shù)成果。
本書可以作為高等院校石油工程專業(yè)油田化學(xué)方向研究生的參考書，同時(shí)本書對我國海洋石油鉆井現(xiàn)場工程師也具有重要的參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章深水鉆井挑戰(zhàn)
1.1深水鉆井及其特點(diǎn)
1.1.1地層破裂壓力窗口窄
1.1.2海底頁巖的穩(wěn)定性差
1.1.3淺層水流
1.1.4天然氣水合物
1.1.5深水鉆井設(shè)備
1.1.6深水鉆井技術(shù)
1.1.7套管設(shè)計(jì)
1.1.8深水鉆完井液技術(shù)
1.1.9深水固井技術(shù)
1.1.10深水完井技術(shù)
1.2深水鉆、完井液技術(shù)挑戰(zhàn)
1.2.1井壁穩(wěn)定性差
1.2.2井眼清潔困難
1.2.3鉆井液用量大
1.2.4鉆井液密度
1.2.5天然氣水合物
1.2.6鉆井液低溫流變性
1.2.7環(huán)境可接受性
第2章鉆井液低溫流動性
2.1深水鉆井液體系
2.1.1水基鉆井液體系
2.1.2油基/合成基鉆井液體系
2.1.3新型鉆井液體系
2.2低溫對鉆井液性能影響
2.2.1流變性影響
2.2.2低溫對鉆井液密度的影響
2.3油包水鉆井液低溫流動性
2.3.1油包水鉆井液的組成
2.3.2油包水鉆井液低溫流動性影響因素
2.4水基鉆井液低溫流動性
第3章天然氣水合物
3.1天然氣水合物的物理特性、分類及結(jié)構(gòu)
3.1.1天然氣水合物的物理性質(zhì)
3.1.2天然氣水合物的分類
3.1.3天然氣水合物的結(jié)構(gòu)
3.2天然氣水合物的生成機(jī)理
3.2.1天然氣水合物生成的熱力學(xué)條件
3.2.2天然氣水合物生成的動力學(xué)研究
3.3天然氣水合物評價(jià)方法
3.3.1常規(guī)的天然氣水合物相平衡實(shí)驗(yàn)
3.3.2簡易的水合物相平衡方法
3.3.3高壓微量熱儀評價(jià)深水鉆井液氣體水合物技術(shù)
3.4深水鉆井液中天然氣水合物防治
3.4.1天然氣水合物對深水鉆井工程的影響
3.4.2鉆井液中天然氣水合物的防治措施
第4章深水完井液
4.1深水完井液體系
4.1.1完井液
4.1.2深水完井液特點(diǎn)
4.1.3深水完井液體系
4.2清潔鹽水完井液
4.2.1鹽水密度范圍及單價(jià)
4.2.2鹽水完井液特性
4.2.3鹽水完井液基本選擇標(biāo)準(zhǔn)
4.3鹵鹽鹽水完井液的性能
目錄深井鉆井液與完井液4.3.1鹽水的密度
4.3.2鹽水的結(jié)晶點(diǎn)
4.3.3鹽水完井液的潔凈度
4.3.4鹽水完井液與儲層的配伍性
4.4甲酸鹽完井液的特點(diǎn)和性能
4.4.1甲酸鹽完井液特點(diǎn)
4.4.2甲酸鹽完井液性能
4.5鹽水完井液現(xiàn)場施工及要求
4.5.1鹽水的配制
4.5.2鹽水的凈化過濾
4.6完井液的腐蝕與防護(hù)措施研究
4.6.1腐蝕評價(jià)方法
4.6.2試驗(yàn)前試件處理
4.6.3腐蝕試驗(yàn)
4.6.4試驗(yàn)后試件處理
4.6.5腐蝕試驗(yàn)結(jié)果處理
4.7完井作業(yè)中的健康、安全與環(huán)境保護(hù)
4.7.1生物毒性的國內(nèi)外研究概況
4.7.2發(fā)光細(xì)菌法
4.8完井作業(yè)中的安全措施
4.8.1高壓油氣井完井作業(yè)措施
4.8.2防火、防爆
4.8.3完井作業(yè)中的井控措施
4.8.4壓井方法
4.8.5常規(guī)壓井
4.8.6特殊壓井方法
4.8.7井控措施
4.8.8酸化、壓裂作業(yè)安全制度
4.9含有硫化氫氣體完井作業(yè)的安全措施
4.9.1硫化氫氣體的危害
4.9.2防護(hù)措施
4.9.3防護(hù)裝備要求
4.9.4測試設(shè)備抗硫化氫性能要求
4.9.5壓井液性能要求
4.9.6含硫化氫氣體完井作業(yè)安全措施
4.9.7測試作業(yè)措施
4.9.8硫化氫中毒的搶救與治療
4.10溴鹽鹽水完井液的HSE
4.10.1溴鹽鹽水的毒性
4.10.2高密度溴鹽鹽水完井液的安全施工
4.10.3溴鹽完井液的回收
4.11完井作業(yè)中的環(huán)境保護(hù)
4.11.1國家相關(guān)法律法規(guī)
4.11.2完井作業(yè)中的主要污染源及其污染物與危害
4.11.3完井作業(yè)中的污染源處理及排放控制
4.11.4溢油或油污排海后的應(yīng)急措施
4.11.5試油作業(yè)的防污要點(diǎn)
4.11.6化學(xué)消油劑的使用
第5章油氣層保護(hù)技術(shù)
5.1油氣層損害機(jī)理
5.1.1油氣層潛在損害因素
5.1.2外因作用下引起的油氣層損害
5.1.3氣藏特殊損害
5.2鉆井液、完井液造成油氣層損害因素分析
5.2.1鉆井液濾液對油氣層的損害
5.2.2鉆井液、完井液固相的損害
5.2.3鉆井液、完井液性能及工程措施對油氣層損害程度的
影響及預(yù)防措施
5.3保護(hù)油氣層的鉆井液、完井液技術(shù)
5.3.1屏蔽暫堵技術(shù)
5.3.2理想充填技術(shù)
5.3.3無滲透成膜技術(shù)
第6章鉆井液性能測試
6.1水基鉆井液性能測試
6.1.1鉆井液密度
6.1.2黏度和切力
6.1.3鉆井液的濾失性能
6.1.4鉆井液的水、油和固相含量
6.1.5含砂量
6.1.6亞甲基藍(lán)容量
6.1.7鉆井液的pH值
6.1.8鉆井液的堿度和石灰含量
6.1.9鉆井液濾液分析
6.2油基鉆井液性能測試
6.2.1油基鉆井液水、油和固相含量
6.2.2化學(xué)分析
6.2.3油基鉆井液電穩(wěn)定性
附錄
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

導(dǎo)管柱要承受所有套管柱、水下采油樹及防噴器組的重力，并為其提供支撐，這就要求導(dǎo)管柱必須能夠抵抗由于移動鉆井和未來可能的修井作業(yè)而導(dǎo)致的彎矩。為了避免鉆柱對井口頭和防噴器組的磨損，導(dǎo)管應(yīng)垂直安裝，傾斜角度通常要小于1°。海上淺水區(qū)的導(dǎo)管作業(yè)通常采用鉆孔—下導(dǎo)管—固井的作業(yè)方式。在深水區(qū)，由于海底淺部地層比較松軟，存在泥線不穩(wěn)定問題，采用常規(guī)的鉆孔—下導(dǎo)管—固井方式比較困難，而且作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，時(shí)間長，對于日耗費(fèi)昂貴的深水鉆井作業(yè)顯然不合適。目前新出現(xiàn)的深水噴射下導(dǎo)管技術(shù)是利用水射流和管串的重力，邊噴射開孔邊下導(dǎo)管，同時(shí)在噴射管柱中使用動力鉆具組合以提高作業(yè)效率。常用的動力鉆具組合包括泥漿馬達(dá)、鉆挺和鉆頭等部件。鉆具組合下入到泥線，泥漿馬達(dá)提供液力沖刷和鉆頭旋轉(zhuǎn)，巖屑和沉積物沿導(dǎo)管和噴射鉆具組合之間的環(huán)空上返，并通過送入工具上的返出口排放到外面。已鉆(沖刷)出的井眼輪廓小于套管直徑，套管依靠自重穿透軟的泥線地層，下入到井眼中。

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