超低渗透钻井液提高地层承压能力机理研究

通过超低渗透钻井液高温高压条件下侵入岩石深度实验、侵入岩石深度实验后的岩心清除泥饼前后岩心承压能力实验、提高裂缝承压能力实验、钻井液中加入零滤失井眼稳定剂前后岩心滤失量随时间变化关系实验,以及超低渗透钻井液在滤液进入岩心浅层后封堵孔隙的电子显微照片分析可知,超低渗透钻井液提高地层承压能力机理是利用特殊聚合物处理剂,在井壁岩石表面浓集形成胶束,依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性,封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵膜,有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层.超低渗透钻井液在井壁表层能快速形成渗透率为零的封堵层,在井壁的外围形成保护层,钻井液及其滤液完全隔离不会渗透到地层深处,可实现接近零滤失.零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力,这样在现场应用中就能提高漏失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口.     

超低渗透钻井液防漏堵漏技术研究与应用

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液.介绍了超低渗透钻井液提高地层承压能力及防漏堵漏的机理.超低渗透钻井液对不同孔隙的砂岩、岩心和裂缝性地层具有很好的封堵能力,可以实现近零滤失;零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高岩心承压能力.在大港油田和辽河油田多口井的现场应用中,超低渗透钻井液在长裸眼多压力层系或压力衰竭地层防止了漏失、卡钻和坍塌的发生,表明超低渗透钻井液能自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵薄层,可有效封堵不同孔喉地层和微裂缝泥页岩地层.超低渗透钻井液封堵隔层承压能力强,能提高漏失压力和破裂压力梯度,相当于扩大了安全密度窗口.     

CY-1无渗透钻井液处理剂的室内试验研究

为解决钻井过程中经常遇到的压差卡钻、钻井液漏失、井壁垮塌及地层严重损害等问题，保证安全、快速钻进的同时，节约钻井成本，提高油气产量，人们研究开发了一种提高地层承压能力的新型钻井液体系，其中零滤失井眼稳定剂和防漏堵漏零滤失井眼稳定剂是其两个关键处理剂。研制了一种提高地层承压能力的CY-1无渗透处理剂，并对其性能进行了室内试验研究及评价，结果表明，CY-1处理剂与国内外同类产品相比，能快速形成封堵膜，降低钻井液的滤失量，提高砂床和砂岩的承压能力，而且成本较低，效益显著。     

国内外无渗透钻井液的研究与应用

概述了无渗透钻井液体系、无渗透钻井液关键处理剂作用机理、测试滤失量的试验方法及国内外无渗透钻井液研究和发展现状。与以往钻井液体系相比，该体系具有关键处理剂作用机理独特、防止地层伤害、增加地层泄漏压力、提高地层承压能力、防止压差卡钻、保护油气层以及环境友好且地层适应性较广泛的显著特点。     

封堵防塌钻井液处理剂研究进展

随着钻遇地层条件日益复杂,钻井作业对钻井液的防塌性能和强化井壁能力要求越来越高。封堵防塌处理剂能通过封堵地层原生孔隙和微裂缝,阻隔水化作用通道,提高钻井液的封堵能力,减少钻井液中的自由水侵入地层,降低地层坍塌压力从而起到稳定井壁的作用。简要介绍了沥青类处理剂、硅酸盐处理剂和聚合醇等常规封堵防塌处理剂,重点介绍了铝基封堵防塌处理剂、纳米封堵防塌处理剂和仿生固壁防塌处理剂等的国内外研究和应用情况,提出了封堵防塌处理剂的发展方向。     

超低渗透钻井液稳定井壁的作用机理研究

利用可视砂床渗透、压力传递、吸附、扫描电镜和高精度显微技术以及承压实验,从微观和宏观方面研究了超低渗透钻井液体系作用机理。研究结果发现,超低渗透剂(YHS-1)能够迅速地吸附在井壁上,而且吸附能力强,达到平衡的时间短,吸附量很高。利用扫描电镜和超清晰显微技术研究发现,超低渗透钻井液能够在井壁和泥饼前端形成一层致密胶束膜,该膜进入岩石内部极浅,比较容易清除。页岩抑制和压力传递实验发现,该体系能够有效地降低孔隙压力在地层中的传递及抑制页岩膨胀,达到防塌的目的。从压力传递和承压实验发现,该体系能够形成柔性致密胶束膜及渗透率为零的封堵层,能够大幅度提高地层的承压能力,具有保护油层、稳定井壁和防漏的突出性能。     

非渗透钻井液体系的研究与初步应用

为了解决油层伤害问题,克服已有技术的缺陷,提出了非渗透钻井液的概念,并就非渗透钻井液进行了实验研究,同时开展了现场试验.室内研究和现场应用表明:非渗透钻井液体系由于主处理剂的特殊胶束结构,具有较宽的粒径范围和可变形的特性,能够用同样的流体成分有效封堵不同的渗透地层,增大地层的破裂压力,加宽钻井液密度窗口,密封渗透性地层和页岩中的微裂缝;可用同样的流体过平衡钻开储层和完井,成功地解决了裂缝地层的井壁稳定问题、复杂压力层系井的井漏、压差卡钻和各种复杂油气田油层伤害等问题;由于非渗透处理剂可以在孔喉中快速形成低渗屏蔽层,有效地阻止液体侵入,因而具有优良的油气层保护性能.非渗透处理剂与其它油层保护剂相比,其显著优点在于其中的聚合物形成的胶束只有在高于聚合物临界浓度下存在,因而当这种聚合物与洗井液接触或在采油过程中与储层流体接触时,其屏蔽层不再存在,有利于提高油井产能.     

井壁强化机理与致密承压封堵钻井液技术新进展

井壁强化钻井液技术已成为提高地层承压能力的重要手段之一,目前中国在井壁强化微观机理、模拟实验评价方法和新材料研发等方面,均有待深入研究。基于微观颗粒物质力学的力链网络结构分析基本原理,探讨了裂缝地层致密承压封堵方法。提出了井壁强化材料特性的精细化表征参数,通过颗粒类型、粒度级配及浓度优化,利用刚性颗粒、弹性颗粒和纤维材料等协同封堵裂缝,可有效形成具有“强力链网络结构”的致密承压封堵层。利用自行研制的井壁强化钻井液封堵模拟实验装置,开展了井壁强化钻井液封堵模拟实验优化研究。模拟实验证明,新研制的井壁强化材料不仅能够有效封堵裂缝,形成致密承压裂缝封堵层,且当支撑裂缝至设计开度,可提升地层承压能力。      

超低渗广谱油层保护技术在板深51区块的应用

板深51区块存在压力敏感地层，在非目的层井段存在大段高渗低压砂岩，而目的层又属于高压低渗地层，属于难采油气田。室内进行的砂床滤失量、砂床封堵带承压能力、岩心封堵带的承压能力及油气层保护效果实验表明，在超低渗钻井液中增加固相含量，能够提高超低渗透膜结构强度，提高地层承压能力，降低砂床侵入深度，增强保护油气层效果，而且有选择性地增加有用固相效果更佳。基于这一理论，研究成功了超低渗广谱屏蔽暂堵油层保护技术，并在板深51区块长22—15井和长23—17K井进行了试验应用。该技术的关键是依据地层特性确定复配暂堵剂。长22-15井和长23-17K井射孔后未经过压裂、酸化、排液处理，获自喷高产，尤其是长22-15井形成自喷油流，创油田单井试采产量最高记录。应用结果表明，超低渗广谱保护油气层钻井液技术封堵隔层的承压能力强，很大程度地提高了漏失层的承压能力和破裂压力，较好地解决了含多套压力层系长裸眼段钻井过程中发生的漏失、井喷、卡钻、油气层保护等技术难题。     

压力衰竭砂岩地层井漏机理及控制技术

井漏是钻井工程中常见的复杂问题,特别是钻进压力衰竭砂岩地层时,井漏现象极其严重。在阐述压力衰竭砂岩地层井漏机理的基础上,归纳了该地层井漏的必要条件;针对该地层的渗透性和诱导裂缝性漏失,分别从钻井液封堵材料、固相材料颗粒粒径与地层岩石孔喉直径和裂缝开口尺寸的关系,以及井壁承压能力、钻井液密度、流变性能与下钻速度优化的角度,探讨了井漏控制技术方法。针对南海莺歌海盆地崖城13-1油气田陵三段地层的特性和井壁承压能力要求,优化设计了Versaclean油基钻井液体系,有效地解决了该地区压力衰竭砂岩地层的井漏问题。     

钻井液技术现状及发展方向

介绍了国内外钻井液处理剂和钻井液技术现状,对如何提高钻井液处理剂和钻井液的水平,以及今后钻井液处理剂和钻井液的开发方向提出了几点看法,认为钻井液工艺技术应向钻井液工程技术转化,最终形成钻井液工程技术,提高钻井综合效益,有效地保护油气层和提高油井产量.并讨论了中原油田钻井液处理剂和钻井液技术发展趋势.     

国内外油基钻井液研究与应用进展

在分析油基钻井液优、缺点及技术难点的基础上,对国内外油基钻井液处理剂及钻井液体系研究与应用情况进行了介绍,提出了油基钻井液发展方向.油墓钻井液具有抗高温、抗盐、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等优点,在国外已广泛作为钻深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性复杂地层的重要手段,并取得了明显的效果.国外油基...     

钻井液添加剂定量荧光评价方法的探讨

分析了建立钻井液添加剂定量荧光评价方法的必要性,介绍了钻井液添加剂的荧光机理。从提取溶剂的优选、添加剂的处理方法和荧光测试方法 3个方面,对钻井液添加剂荧光评价方法进行了探讨。同时,提出了一种添加剂荧光评价新方法——"岩屑热滚提取-荧光分光光度计法",并对塔里木油田 2口井使用的钻井液添加剂及其体系进行了荧光对比评价。评价结果表明,环己烷是一种理想的钻井液添加剂荧光评价分析溶剂。文中提出的新方法符合现场荧光录井的实际,既能对钻井液添加剂做到定量荧光评价,同时又能确定钻井液添加剂所产生的荧光对原油荧光显示的干扰程度,具有广阔的应用前景。     

钻井液组分对气体水合物的影响

海洋深水钻井过程中容易遇到气体水合物堵塞井筒、环空、防喷器等钻井事故.用THF/ SSW测试法对部分钻井液组分做了评价试验,包括粘土、NaCl、MgCl2、CaCl2、XY-27、FCLS、CMC、PSC、PEG等.结果表明,钻井液无机组分中,粘土对气体水合物的形成起促进作用,而NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐则起抑制作用;大部分有机处理剂对气体水合物的形成起抑制作用.在了解了各组分对气体水合物形成的影响后,可以调节组分的用量,以达到抑制气体水合物形成的最佳状态.     

固相化学清洁剂ZSC-201的研究应用

在使用水基钻井液钻泥页岩地层时常常发生井眼膨胀、缩径、坍塌等问题。介绍了一种固相化学清洁剂ZSC-201。室内性能评价结果表明，ZSC-201具有良好的抑制地层和钻屑水化分散的能力，可以配合高分子量聚合物清除钻井液中的有害固相，减小钻井液中亚微粒子含量，保证钻井液清洁；对阴离子型防塌剂和聚合物类处理剂有增效作用；具有用量小，与其他处理剂配伍性好等特点。5口井的应用表明，使用ZSC-201固相化学清洁剂，平均井径扩大率为10．18％，解决了上部地层水化膨胀、缩径问题，保证了起下钻的畅通；在钻井中膨润土含量上升缓慢，钻井液粘度、切力容易控制，维护简单，减少了处理剂的使用种类和用量，避免了替换钻井液．节约了钻井液成本；有效控制了固相含量，有利于提高机械钻速。     

钻井液研究与使用应考虑的环境问题

在深井钻井和海洋钻井中,钻井液中的各种化学添加剂和油基钻井液用量日益增多,对自然生态环境造成一定的危害。现在世界各国环境保护日益受到重视,这对钻井液体系及其添加剂的研究和使用提出了新的要求与挑战。钻井液及其添加剂的危害,主要表现在所含物质有毒和难生物降解,评价方法主要是采用生物毒性测试和生物降解性测试。对生物毒性测试,文中主要介绍了美国石油学会(API)制定的钻井液96h生物鉴定试验、加拿大的显微毒性试验和其它生物毒性试验,以及生物降解性试验。     

深水钻井液中水合物抑制剂的优化

深水钻井遇到的重大潜在危险因素之一是浅层气所引起的气体水合物问题。气体水合物稳定存在于低温、高压条件下,如果在深水钻井管线中生成,会造成气管、导管、隔水管和海底防喷器等的严重堵塞,且不易解除,从而危及工程人员和钻井平台的安全。利用新研制的天然气水合物抑制性评价模拟实验装置,初步探索了搅拌条件、膨润土含量及钻井液添加剂对气体水合物生成的影响规律。研究表明,搅拌和膨润土的存在可以促进水合物的生成,而多数钻井液添加剂则对水合物的生成有一定抑制作用。研究了常用水合物抑制剂作用效果,实验表明,动力学抑制剂不能完全抑制水合物的生成,其最佳加量为1.5%;热力学抑制剂虽能最终抑制水合物的生成,但加量较大,NaCl抑制效果好于乙二醇;动力学与热力学抑制剂复配具有很好的协同作用。在实验基础上优选了适合于3 000 m水深的深水钻井液用水合物抑制剂配方。     

坨-胜-永断裂带高密度深井钻井液技术

坨-胜-永断裂带储油层埋藏深、压力高，断层发育，构造较复杂，在钻井过程中容易发生与高密度钻井液相关的钻井问题。通过分析研究，确定在三开之前采用低密度聚合物铵盐体系，三开之后采用抗高温抗盐的聚合物硅氟防塌降滤失钻井液。提出了在该区块使用高密度钻井液技术的主要施工措施：禁止直接加加重材料．采用混重钻井液的逐步加重方式，同时保证加重材料有充分的水化时间；对直井，润滑剂总含量应为2％～3％．对定向井，润滑剂总含量应为3％～5％；该区块高密度钻井液用水的矿化度不能超标，氯离子含量应小于1000mg／L，钙镁离子含量均应小于200mg／L；处理剂应具备良好的抗高温和抗盐性能；保证四级固控设备的使用率，特别是离心机在每次下钻后调整钻井液时的使用至关重要。现场应用表明，聚合物硅钾基防塌降滤失钻井液具有滤失量低、抑制性强、抗高温、防塌和润滑性能好、携岩能力强等优点。     

苏里格气田东区储层保护技术研究及应用

苏里格气田东区储层粘土矿物含量高、易发生水相圈闭、水锁伤害严重、存在水敏、速敏伤害、受外来工作液的伤害比较严重。钻井过程中,钻井液易堵塞气层孔喉,破坏油气层原有的平衡,从而诱发油气层潜在伤害因素,造成储层伤害。压裂过程中,压裂液与地层岩石和流体不配伍、破胶不彻底、不良添加剂等对支撑裂缝导流能力的损害,造成储层伤害。本文在目前已有资料的基础上,结合储层地质特征及保护机理研究,采用室内评价和现场验证等手段,分析筛选出适合苏里格气田东区低伤害钻井液和压裂液,提出改进意见和方向,从而降低钻完井液等对储层的伤害,提高气井单井产量。     

NM钻井液体系现场应用研究

NM体系是一种含有纳米材料的钻井液。该体系是近年来研制成功的一种新型钻井液，并在现场进行了初步试验。NM钻井液研制成功至今，已在胜利油田和中原油田不同油区的水敏性地层和低渗透油层中进行了30多口井的现场应用，均取得了良好的钻井效果。总结了纳米材料在大位移井和深井等非常规井中的应用。结果表明，NM钻井液具有优良的流变性，抑制性强、润滑防塌能力良好、携砂能力强、流变参数合理、性能稳定，页岩回收率较高，润滑系数较低，滤失量低，特别是高温高压滤失量较低；该体系与处理剂配伍性好，油层保护效果好，渗透率恢复值较高；现场转化使用方便，可以满足安全钻井和保护油气层等需要。