高原冻土天然气水合物钻探泥浆体系研究

【摘要】： 本文是以中国地质科学院勘探技术研究所承担的地质大调查科学研究项目“高原冻土天然气水合物钻探技术研究”为依托，针对高原冻土天然气水合物钻探泥浆体系的特殊性要求，通过大量试验，研究出了适于高原冻土天然气水合物钻探的低温泥浆体系，弥补了目前国内在这方面研究的不足，为即将实施的青藏高原永冻土层天然气水合物钻探作好了泥浆方面的技术准备工作。 通过对高原冻土天然气水合物的赋存环境特性和钻进取心工艺技术的调查研究分析，提出了低温泥浆体系的性能要求及技术要点。以流体低温特性理论为基础，在对天然气水合物和冻土的性质进行详细分析的基础上，同时借鉴国外的先进经验，分别对低温泥浆基础液、低温泥浆处理剂的选用、无固相低温钻进液、低固相低温泥浆等方面进行分层次试验研究。通过大量试验，研究出了满足高原冻土天然气水合物钻探的低温泥浆体系，并对优化后的泥浆方案进行了主要性能评价。 对高原冻土天然气水合物钻探泥浆体系的研究发现，其核心技术问题是泥浆低温技术问题，即通过加入合适的处理剂使泥浆在低温条件下保持应有的性能。为此，与科研合作单位共同研发了适用于高原冻土天然气水合物钻探泥浆体系的特种高聚物处理剂FA和HT，并最终解决了高原冻土天然气水合物钻探泥浆体系的低温技术问题。 【关键词】：天然气水合物 冻土 钻探 低温泥浆
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P618.13;P634
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 选题依据及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国内外天然气水合物钻探技术现状10-11
• 1.2.2 国内外天然气水合物钻探泥浆技术研究现状11-12
• 1.3 研究的技术路线12-14
• 1.4 主要研究内容和取得的主要研究成果14-16
• 1.4.1 主要研究内容14
• 1.4.2 主要研究成果14-16
• 第2章 高原冻土天然气水合物及其钻进与取心技术16-28
• 2.1 高原冻土的低温特性16-21
• 2.1.1 冻土的形成16-18
• 2.1.1.1 冻土的形成过程16-17
• 2.1.1.2 水分迁移和冻胀17-18
• 2.1.2 冻上的强度和流变特性18-20
• 2.1.2.1 冻土强度18-19
• 2.1.2.2 冻土的流变方程19-20
• 2.1.3 冻土的热力学参数20-21
• 2.1.3.1 比热容20
• 2.1.3.2 导热系数20
• 2.1.3.3 导温系数20
• 2.1.3.4 结冰温度20
• 2.1.3.5 热容量20-21
• 2.2 高原冻土天然气水合物钻进的井壁稳定与取心技术21-28
• 2.2.1 井壁稳定的影响因素21-25
• 2.2.1.1 井内温度对井壁稳定的影响21-22
• 2.2.1.2 冲洗液对井壁稳定的影响22-23
• 2.2.1.3 液动压力对井壁稳定的影响23
• 2.2.1.4 坍塌压力对井壁稳定的影响23-25
• 2.2.2 高原冻土天然气水合物钻进取心技术25-28
• 2.2.2.1 岩心恢复取样系统的特点25-26
• 2.2.2.2 岩心恢复取样系统的工作原理26-27
• 2.2.2.3 关于取心器的建议27-28
• 第3章 高原冻土天然气水合物钻探泥浆技术特点28-36
• 3.1 钻进流体的低温特性28-30
• 3.1.1 粘度28-29
• 3.1.2 表面张力29
• 3.1.3 扩散系数29-30
• 3.1.4 导热系数30
• 3.2 高原冻土天然气水合物钻探泥浆的性能要求30-33
• 3.2.1 低温要求30-32
• 3.2.2 金刚石绳索取心钻探要求32-33
• 3.3 高原冻土天然气水合物钻探泥浆技术要点33-36
• 3.3.1 抑制钻进过程中水合物的分解33-34
• 3.3.2 抑制泥浆中水合物的生成34-35
• 3.3.3 泥浆低温技术35-36
• 第4章 高原冻土天然气水合物钻探泥桨体系研究36-66
• 4.1 基础液研究36-46
• 4.1.1 卤盐类基础液36-42
• 4.1.1.1 卤盐单质溶液研究37-40
• 4.1.1.2 组合正交试验40-42
• 4.1.2 甲酸盐类基础液42-45
• 4.1.2.1 甲酸钠溶液43
• 4.1.2.2 甲酸钾溶液43-45
• 4.1.3 有机醇类基础液45-46
• 4.1.4 小结46
• 4.2 无固相低温钻进液体系研究46-51
• 4.2.1 植物胶类低温钻进液体系46-48
• 4.2.2 合成高聚物类低温钻进液体系48-50
• 4.2.3 生物聚合物类低温钻进液体系50-51
• 4.2.4 小结51
• 4.3 低固相低温泥浆体系研究51-65
• 4.3.1 基浆52-54
• 4.3.2 低固相低温泥浆体系研究54-64
• 4.3.2.1 NaCl体系54-62
• 4.3.2.2 NaCl+KCl体系62-63
• 4.3.2.3 HCOONa体系63-64
• 4.3.3 小结64-65
• 4.4 优化方案65-66
• 第5章 优化方案性能评价66-73
• 5.1 低温凝固特性66
• 5.2 低温流动特性66-67
• 5.3 低温流变性67-68
• 5.4 滤失量68-69
• 5.5 渗透性能69
• 5.6 防塌性能69-71
• 5.7 润滑性71-73
• 结论73-74
• 参考文献74-76
• 致谢76

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