气体钻井后井筒预处理井壁稳定技术

气体钻井技术在提高川东北地区陆相地层钻速、有效防止地层漏失等方面作用显著，但实践过程中存在气体钻井后气液转化过程中的井壁失稳等问题。分析了川东北地区气体钻井后井壁垮塌的原因，探讨了疏水性处理剂对地层岩石表面润湿特性的改变机理，进行了润湿反转剂配方优选和室内试验研究。在川东北地区的多口井进行现场应用后，井壁稳定性明显好转，气液转换时间缩短，初步形成了适合川东北陆相地层地质特点的气液转换井壁稳定技术。试验表明，井筒预处理技术可以提高气液转换施工过程中的井壁稳定性，有效避免泥页岩地层快速吸水失稳垮塌后井下复杂情况发生。     

川东北气液转换技术探索

近年来,空气钻井技术在川东北地区得到了广泛的应用,资料数据显示,空气钻确实大大的提高了钻井机械钻速,钻井周期也相应的缩短了很多,钻井成本不断降低。但是,川东北的地层变化大,不可预测性因素多, 空气钻井过程中面临的第一个难题便是出水问题,目前现场多数都采取空气钻转换为泡沫钻井、常规钻井液钻井方式。空气钻井面临的第二个难题是空气钻后,转换钻井液过程中,很多井都出现了不同程度的下钻遇阻、井壁垮塌等问题,划眼、处理钻井液等耗费了大量的人力物力。文中通过７口典型空气钻井来分析符合川东北地层的气液转换方法,举一反三,希望对该地区的气液转换有一定的借鉴作用。     

可循环空气泡沫钻井技术在元坝10井的应用

针对川东北地区上部陆相地层砂岩、泥岩、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,常规钻井液钻井机械钻速低,而气体钻井由于地层出水无法顺利进行的技术难点,研发了适合该地区上部地层钻进的空气泡沫流体配方,研制了HX-350型环隙式机械消泡器,形成了可循环空气泡沫钻井技术。元坝10井Φ660.4 mm导眼段应用了可循环空气泡沫钻井技术,该井段的平均机械钻速为4.88 m/h,与邻井常规钻井液钻井井段相比,平均机械钻速提高了3倍;消泡器消泡效果显著,累计回收泡沫基液2230 m3,节约清水2230 m3,污水处理量减少2230 m3,并大大减少了发泡剂的消耗。应用结果表明,可循环空气泡沫钻井技术能有效解决大尺寸井眼的携岩问题,实现泡沫基液的循环利用,大幅度降低泡沫钻井成本,具有广阔的推广应用前景。      

气体钻井转换钻井液井壁稳定技术

气体钻井可以提高机械钻速、预防井漏,川东北地区上部陆相地层采用该技术钻进,加快了施工速度,大大缩短了钻井周期.但在气体钻井结束,转换为钻井液钻进后经常出现井壁失稳问题.分析了川东北地区气液转换过程中井壁失稳的原因,主要是该地区复杂的地质特点、干燥井壁吸水和钻井液冲刷.针对干燥井壁吸水,提出以润湿反转剂作为前置液的技术措施;针对该地区的地质特点和钻井液冲刷制定了符合川东北地质特点的气液转换施工工艺.在P204-2井和其他井的应用结果表明,以润湿反转剂作为前置液的技术措施和制定的气液转换施工工艺能减少由气液转换井壁失稳造成的井下复杂情况,避免恶性钻井事故的发生.     

空气泡沫钻井技术在川东北QX-2的应用

川东北上部陆相地层为高陡构造,砂、泥、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,须家河组石英砂岩硬度达8级,可钻性差,漏层多,中下部地层破碎,井眼稳定性差,钻井中时常发生井漏,井漏后往往诱发井塌,并且漏失井段长,极易造成井下复杂,处理难度大。空气钻井作为陆相地层提速有效手段已得到认可。然而,空气钻井钻遇严重出水地层后,井底岩屑无法顺利返出,导致空气钻井无法实施。空气泡沫钻井技术为大幅度提高川东北上部地层机械钻速提供了有效的钻探手段,进一步拓宽了技术服务领域。空气泡沫钻井技术在川东北QX-2井的成功应用,不仅大大提高了机械钻速,缩短了陆相地层的钻井周期,有效解决了该工区“硬”、“斜”、“漏”三大技术难题,并且有效的避免了井下燃爆,为欠平衡钻井技术广泛应用拓展了新的空间。

     

微泡沫钻井液在川东北SX-1井的应用

川东北地区上部地层砂泥岩互层频繁,硬度大,研磨性强,可钻性差,采用常规钻井液方式的机械钻速较慢。由于上部地层含水量大,采用空气钻井时井壁易垮塌从而使该钻井方法的应用受到限制。针对该地区上部大井眼施工钻速慢、地层出水、井漏等问题,研制出一种微泡沫钻井液体系,该钻井液体系具有滤失量低、携岩能力强、利于井壁稳定的特点,已在SiX-1井的上部地层进行了现场应用,解决了大井眼地层钻速慢及易漏等问题。     

充气泡沫钻井液在元坝地区陆相地层的应用

针对川东北元坝地区地层硬度大、研磨性强、可钻性差、用常规钻井液机械钻速较慢、采用气体钻井常因地层出水无法顺利实施的情况,优选出了适合该类地层钻进的充气泡沫钻井液。室内性能评价试验表明,优选出的充气泡沫钻井液可以携带出地层水和岩屑、抑制岩屑水化分散。优选出的充气泡沫钻井液在元坝地区4口井的上部可钻性极差的砂泥岩地层进行了应用,结果表明,优选出的充气泡沫钻井液解决了气体钻井钻遇出水地层无法实施、井壁稳定及大尺寸井眼携岩的问题,提高了钻井速度,缩短了钻井周期,可以满足元坝地区陆相地层快速钻进的需要。      

空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用

川东北地区地层情况复杂，钻井机械钻速低，从而导致钻井周期长且极易发生钻具断裂等井下复杂事故，严重制约了该地区天然气勘探开发的进程，因此如何提高钻井速度成为该地区钻井工作的难点。在钻河坝101井的过程中，选择在适当井段采用纯空气、空气泡沫钻井技术进行试验研究，发现纯空气、空气泡沫钻井技术缩短了复杂井段的钻井作业周期，大大提高了机械钻速，降低了钻井作业综合成本，提高了经济效益。文章介绍了空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用情况，得出相关认识，提出了有益的建议。     

川东北复杂地层气体钻井井壁稳定特征研究

川东北地区的上部陆相地层具有岩石致密坚硬、地层可钻性差、高陡构造应力关系复杂等地质特点,
采用常规钻井面临钻速低、周期长、经济效益差等难题。近些年来,在该地区上部陆相地层开始尝试采用空气钻井
技术,钻井速度得到大幅提高,在一定程度上解决了上述难题,但在气体钻井施工中,又出现了井壁稳定问题,成为
本地区推广气体钻井提速的瓶颈。研究了川东北地区空气钻井壁失稳机理,建立了井壁稳定预测方法,并对川东
北地区空气钻井井壁稳定性实钻案例进行了分析,表明预测方法与实际情况吻合,本研究结果对该地区开展气体
钻井适应性评价具有指导作用。     

大井眼泡沫钻井技术在川东北元坝29井的应用

川东北元坝地区的井位井眼尺寸大（Ф660.4 mm）,环空间距大,地层可钻性差,出水量多,井眼清洁难度高。如果使用常规钻井,钻井周期长,成本高。空气钻井虽然可以解决以上部分问题,但是由于井眼尺寸过大,携砂净化井眼能力不足。更为致命的问题是川东北地区地层水较丰富,导管、第一次开钻都会钻遇水层,导致空气钻井难以实施。提出用雾化泡沫钻井方式应对川东北元坝地区的上述难题,介绍了泡沫钻井的工艺特点并进行现场实验、应用,这将进一步提高川东北元坝地区复杂地层的钻井效率。     

抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液构建技术

在分析微泡沫高温失稳因素基础上,构建了一种抗高温强封堵微泡沫钻井液。该钻井液采用低分子量高温稳泡剂以形成高温微泡沫的刚性结构膜,采用润湿剂来提高微泡沫表面膜润湿渗透性,减缓微泡沫高温下的蒸发作用;同时优选配套抗温降滤失剂和低密度封堵剂强化微泡沫抗温承压封堵能力。形成的抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液的密度在0.6～1.0 g/cm3之间可调,流变性良好;稳泡效果优异,常温半衰期至少45 h,150 ℃、16 h高温半衰期至少35 h,优化配方高温后半衰期不低于120 h;形成的封堵带性能稳定,高温高压砂床实验中滤液侵入深度相对降低82.1%,钻井液侵入深度相对降低73.8%;微泡沫钻井液抗原油污染浓度不小于15%。该微泡沫钻井液不需要现场辅助特殊设备,适宜应用于高温深井低压易漏地层防漏穿漏,可在地面和井筒之间长效循环,节约材料消耗成本和设备成本,维护井壁稳定。      

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粘稠泡沫在对付大量水侵和有效改进岩屑携带能力方面的稳定性,进一步促进了欠平衡泡沫钻井的应用。泡沫品质是控制泡沫携带岩屑能力的一个重要参数,井底泡沫品质不应低于５３ ％ 。聚合物的加入增强了泡沫流体的稳定性、流变性和失水性。采用泡沫钻井,具有井眼清洗良好、减少流体分离、机械钻速高、井下不发生着火和爆炸等优点,降低了钻井成本。由于安全、井控和环境方面的原因,越来越多的地区将采用封闭循环欠平衡泡沫钻井系统。旋转控制头、四相分离器等装置是进行欠平衡泡沫钻井的关键设备。我国的欠平衡泡沫钻井较少。中原油田采用清水混气钻了一口毛８ 井,吐哈地区在恰１０２ 井进行了泡沫钻井试验。在成本意识日益增强的工业中,正不断寻找节约成本的方法以提高现有油气田的生产寿命,泡沫钻井技术将是可靠的选择。     

空气泡沫钻井流体的室内研究

通过对空气泡沫钻井流体用处理剂的优选,室内确定了阴离子型空气泡沫钻井流体的基础配方,对该泡沫流体性能进行了评价。结果表明,所研制的空气钻井泡沫流体具有良好的耐温性,耐温达90℃;良好的抗污染能力,耐NaCl量为6％,耐Ca^2＋浓度为500mg／L;较强的抑制性,能使泡沫在井壁形成保护膜,阻止水进入地层,有效防止井壁坍塌。并且,通过合理使用化学消泡剂,可达到泡沫基液循环利用的目的。     

微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺在TBK气田的应用

TBK气田海拔1125m,表层主要是无压裂缝性碳酸盐岩地层,井眼直径914.4mm。钻井过程中的主要困难是严重漏失和大井眼清洁。用膨润土钻井液、正电胶钻井液和清水钻进时,有进无出,而盲钻常常砂卡钻具。微泡沫钻井液既可降低井筒液柱压力,又可在近井壁形成一个类似于"液体套管"的滞留层,因而在钻井过程中具有非常好的防漏作用。粗泡沫堵漏工艺,是在钻穿漏层后,将适量微泡沫钻井液配成密度略高、可循环、但不太稳定的泡沫钻井液,缩短泡沫稳定时间,故意让泡沫液进入裂缝。在低流速或静止状态下,微泡沫就会变成"蜂窝"状的结构强度很大的泡沫凝胶,对漏失通道产生"气锁"和凝胶封堵,防止固井水泥浆漏失。现场应用表明,微泡沫钻井液密度低,黏切高,可循环,成本低,不需增加任何设备,具有非常好的防漏作用和岩屑携带能力;粗泡沫堵漏工艺操作简单,施工方便,堵漏效果好,注水泥固井一次成功。     

欠平衡钻井条件下钻井液的密度对中子孔隙度测井的影响

欠平衡钻井采用低密度钻井液,中子孔隙度的测井响应和常规井眼流体有一定差异.通过对双层介质扩散方程解析解的分析以及蒙特卡岁数值模拟,研究了低密度钻井液条件下中子孔隙度测井响应的变化规律.低密度井眼流体会对补偿中子孔隙度测井产生井眼挖掘效应,使视孔隙度值低于真孔隙度,且井眼流体密度越小,井眼尺寸越大,地层孔隙度越大.井眼挖掘效应越明显.利用数值模拟结果计算得到了井眼挖掘效应的孔隙度校正公式及不同密度泡沫钻井液时的中子孔隙度校正图版.     

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钻井液和泥页岩接触后必然会发生一系列复杂的传递和相互作用,分析研究它们间的传递和相互作用及其对井眼稳定性的影响有助于泥页岩井壁失稳的机理,有助于设计新的和完善旧的防塌钻井液体系,从而更好地解决泥 岩井段井壁失稳问题。在分析钻井液和泥页岩间的传递作用及其机理的基础上,详细分析了传递作用对井壁稳定的影响。认为钻井液和泥页岩间通过扩散、对流和渗透三种机理而发生水分子和溶质的传递,水力压差和化学处差化学自     

强抑制性聚合物钻井液在二22井提高钻井速度中的应用

针对川南二里场构造Φ311.2 mm井眼垮塌严重，以往均采用提高钻井液密度来维持井壁稳定，严重制约了钻井速度的提高。为此，介绍了研究和实施三强聚合物钻井液在该井段的应用情况。实钻表明，该钻井液极大地延长了无固相钻井液的使用时间和井段，低固相钻井液密度也得到了有效控制，从而较好地解决了井壁稳定和钻井液密度的矛盾，显著地提高了钻井速度。     

泡沫钻井液研究及其应用

通过对泡沫钻井液的保护油层机理和其性能与温度、压力、时间及各种试剂的关系分析得知，泡沫钻井液对渗漏地层有良好的防漏、堵漏效果，具有较强的净化能力，尤其在大斜度井段和水平井段的钻井过程中，解决了沉积井眼下侧的岩屑床等问题。现场应用表明，泡沫钻井液适用于地层裂缝发育、漏失严重、低压以及超低压地层钻井，能满足地质录井要求，利于及时发现、保护油气层。泡沫钻井液性能稳定，具有静液柱压力低、润滑性和携岩性能好、滤失量小、摩阻小、抗污染和助排能力强以及对油层伤害小等优点，适用于压力系数较低地层的钻井。该体系能有效地降低事故的发生率，防止了井壁坍塌；满足了低压、低渗地层以及大斜度井段和水平井段的钻井要求。     

泡沫欠平衡钻井气液流量组合优选研究

泡沫欠平衡钻井过程中,气体、液体和固相岩屑混合在一起,沿井筒环空向上流动,属于典型的“气-液-固”多相流。为了保护储层,避免发生井壁失稳坍塌事故,在泡沫欠平衡钻井时,必须保证井底压力小于地层压力并高于地层坍塌压力,同时还要保证整个井段泡沫钻井液处于最佳泡沫质量区,以具有足够的携岩能力。针对工程施工实际情况,对井筒环空进行网格划分,利用欠平衡钻井井筒多相流模型分段求解井筒流态和流动压力,综合分析井底压力与注入气液流量组合的对应关系,从而将井底压力安全窗口转化为可直接控制的气液流量安全窗口,为安全施工提供依据。该研究成果在也门某区块泡沫欠平衡钻井中的钻井实效对比分析表明,该方法较为实用可靠。     

可循环强抑制性稳定泡沫钻井液研究

针对泡沫钻井过程中一次性泡沫使用量大、耗材多以及井壁易失稳的问题,从泡沫循环以及泥页岩抑制机理出发,通过评价不同处理剂的性能,研制了可循环强抑制性稳定泡沫钻井液。采用常规泡沫性能评价方法、泡沫循环性能测试以及泥页岩抑制性能测试对其综合性能进行了评价。结果表明:NaCl质量分数、岩屑含量以及煤油加量分别达15%时,该泡沫钻井液在130 ℃下滚动16 h后,发泡体积维持在400 mL以上,说明其具有较好的抗温、抗污染能力;调节pH值进行8次循环以后其发泡体积仍维持在500 mL以上;泥页岩在该泡沫钻井液中的一次、二次滚动回收率达96%以上,泥页岩经其处理后的硬度与经白油处理后的硬度相近。研究结果表明,应用可循环强抑制性稳定泡沫钻井液进行钻井,可以避免地面泡沫大量堆积,降低钻井成本,同时能有效抑制黏土水化膨胀,且抑制性能持久,有利于维持泥页岩地层的稳定。