成膜剂HN-1研制及其在钻井液中的应用

在复杂地区石油勘探开发过程中,井壁失稳和储层伤害已成为国际性技术难题。钻井液中的水相进入井壁地层和油气储层是造成井壁失稳和储层损害的主要原因,为了阻止钻井液中的水相进入井壁地层和油气储层,近年来国内外学者提出了超低渗透钻井液技术,其中成膜剂是超低渗透钻井液的关键处理剂。着重介绍为恩平24-2油田所研制的一种不影响钻井液其他性能并能降低钻井液滤失量的成膜剂HN-1以及由此而构建的恩平24-2油田超低渗透钻井液体系。同时,根据超低渗透钻井液性能测试方法,评价了其侵入砂床深度、高温高压砂床滤失量、岩心承压能力和储层保护能力。评价结果表明,HN-1成膜剂阻止了钻井液中固相和液相进入储层,降低了钻井液侵入砂床深度和钻井液高温高压砂床滤失量,提高了岩心承压能力和储层保护能力,为开发恩平24-2油田提供了有效保障。     

低压低渗气藏钻探过程中的保护方案

针对鄂尔多斯塔巴庙区块低压低渗气藏物理特性复杂的情况，推荐一套切实可行的气层保护方案。即实行全面钻井液监控；采用欠平衡钻井技术；储层保护前期研究；采用与地层流体配伍性好的阳离子钻井液体系；降低钻井完井液的滤失量，API滤失量小于5mL、高温高压滤失量小于15mL、固相含量小于8％、含砂量小于0．3％；根据储层裂缝的宽度和走向使用保护剂；对裸眼完钻的气层利用洗井清除井壁附近的污染带，恢复储层原始渗透率；固井作业防止气窜；采用具有抑制地层水敏、速敏保护气层的优质射孔液；水力压裂优化压裂设计，严格压裂施工。总之，气层保护技术是一个系统工程，任何一个环节的问题，都将对气层产生伤害．因此需加强气层保护研究，做到在钻开气层到投产的每道工序都采取积极有效的气层保护措施。     

尖北区块钻井液储层保护性能评价与优化

阿尔金山前尖北区块基岩储层类型为超低孔超低渗,岩心普遍致密,区块的水敏、速敏、盐敏、碱敏程度均为弱至中等偏弱,无酸敏,主要可能损害类型为固相颗粒侵入和裂缝液锁引起的储层渗透率降低,通过室内实验发现,加入0.3%防水锁剂后,钻井液对裂缝渗透率的伤害有一定程度的降低,钻井液渗透率恢复值达到85%以上。     

南海D气田高温防水锁钻井液技术对策研究及应用

通过储层微观物性、压汞实验、扫描电镜分析了南海D气田主力储层黄流组物性特点,提出了D气田钻井液面临的技术难点。针对高温、高压、低孔、低渗的储层特点,室内开展了高温防水锁钻井液体系研究,进行了一系列高温降滤失剂、防水锁剂单剂优选实验以及体系优化实验,研制出了抗温超过170℃防水锁水基钻井液。室内评价表明,优选体系具有良好的高温稳定性,防水锁剂SATRO能增强钻井液滤液返排能力,减轻储层的水锁损害。现场应用表明,优选体系具有良好的储层保护效果,表皮系数仅为0.05,为类似低渗气田开发提供参考。     

保护裂缝性气藏的超低渗透钻井液体系

理论分析和油田现场钻井实践表明,钻井液中液相及固相颗粒侵入裂缝是造成裂缝性气藏储层伤害的主要因素。将理想充填暂堵理论扩展应用到裂缝性气藏的储层保护,把理想充填暂堵剂与成膜剂进行复配优化,利用"迭加增效"作用优选出了保护裂缝性气藏的新型超低渗透水基钻井液。室内评价试验表明:该钻井液体系流变性能优良,易于调整和控制,抗高温能力强,泥饼致密、光滑,可在井壁形成一层致密的隔离层(非渗透膜)。API滤失量可控制在2.3 mL以下,高温高压动态累计滤失量≤0.3 mL,可显著提高裂缝性气藏的储层保护效果。     

长北区块无土相防水锁低伤害钻井液技术

针对长北区块生产井持续生产致使地层压力衰减、压差增大,导致钻井液对储层伤害加剧的问题,在分析长北区块储层伤害机理的基础上,研制了解水锁剂G311,优选了润滑剂G316,并对其加量进行了优化,形成了适用于长北区块压力衰减储层的无土相防水锁低伤害钻井液。该钻井液与无土相低伤害钻井液相比,钻井液滤液表面张力降低率达77.8%,线性膨胀率达22.6%,岩心伤害率低于15.0%,具有解除水锁、抑制水敏及储层保护效果显著等优点。无土相防水锁低伤害钻井液在长北区块2口气井进行了现场试验,钻井过程中没有发生井下故障,起下钻顺畅,井眼始终处于良好净化状态。其中,CX–5井平均机械钻速提高12.1%,裸眼完井并直接气举投产,产气量达70×104m3/d,高于预期产气量。研究结果表明,无土相防水锁低伤害钻井液能够满足长北区块压力衰减地层长水平段水平井钻井安全及储层保护要求。      

保护深层气钻井完井液技术

根据中原油田深层气储层特征、矿物组分，对深层气储层潜在伤害因素进行了分析得出，在进入目的层的不同钻井液体系中加入新型表面活性剂ABA和特性暂堵剂CXD进行改造，改造后的钻井完井液能够在井壁快速形成憎水性油膜屏蔽环，阻止滤液侵入储层，从而起到了更好地保护气层的作用。并探讨了保护深层气储层的钻井完井液技术，该技术使钻井液滤失量低，抑制性强，高温下性能稳定，能有效降低滤液与储层气体之间的表面张力，岩心渗透率恢复值高，更好地保护了气层；降低水锁效应和水敏效应，减少钻井液对储层的损害，提高深层气的勘探开发效率．     

文昌气田抗170℃无固相钻井液技术

珠江口盆地文昌9-2/9-3/10-3气田珠海组水平储层段高温至165℃,且为低孔低渗透的储层。室内在对中海油常规油气田使用的无固相PRD钻井液研究的基础上,通过对抗温降滤失剂、抗温增黏剂、抗温淀粉以及防水锁剂的优选复配,并加入超细碳酸钙、聚胺抑制剂以及高温稳定剂等,开发了新型无固相钻井液体系。该体系有可抗温170℃,高温稳定性强,在150℃的页岩滚动回收率达95.3%,经系列流体污染后其渗透率恢复值大于90%,同时其形成的滤饼易破胶降解,储层保护效果及环境保护性能好,所优选的防水锁剂起泡能力低,加入2%时钻井液滤液的气-液表面张力降低到30.0 m N/m左右,油液界面张力降到5 m N/m以下,储层防水锁效果显著。现场应用表明,该钻井液能控制珠海组低孔低渗和高温层段钻遇的储层保护问题,可作为海洋低渗储层高温水平段的钻井完井液使用。     

反渗透钻井液在东海海域H6-1井的应用

东海盆地位于中国东部海域,其中大量的低孔低渗油气藏有待规模化开发,东海低孔低渗油气藏岩性致密,渗透率极低,埋藏深,储层水锁伤害严重。花港组和平湖组存在大段泥页岩和薄煤层,钻井过程中极易发生井壁失稳,给钻井安全和储层保护带来严峻挑战。反渗透钻井液技术是在低自由水钻井液基础上依据活度平衡和半透膜理论,通过引入纳微米封堵和键合水技术,使钻井液具有反渗透功能。该体系在东海高温深井H6-1井成功应用,应用井段井壁稳定,平均井径扩大率仅1.93%,起下钻顺利,电测和下套管一次到位;抑制性强,钻屑成型,钻进过程中无托压和蹩泵现象;大幅降低钻井液及滤液侵入,随钻测井电阻率与间隔3天完钻后测井电阻率数据相比基本不变;体系具有低活度、低张力特征,有效地保护了低孔低渗油气藏,储层测井表皮系数为负值。反渗透钻井液体系的成功应用满足了东海油气田安全高效开发的需要。     

无固相甲酸盐钻井液在三塘湖区块探井中的研究与应用

吐哈油田三塘湖盆地牛东区块裂缝发育,储层压力系数偏低,平均为0.98,水敏性强,要求钻井完井液必须具有低密度、低固相或无固相以及较低的滤失量.通过对无固相甲酸盐钻井液的研究,引入了可增强井壁稳定性、提高悬浮携带能力的成膜剂、无渗透处理剂和油溶性暂堵剂,形成了一套适应火山岩孔隙一裂缝性储层的无固相甲酸盐钻井液.该钻井液抑制性强,滤失量低,在低密度条件下具有优良的防漏效果,固相含量低,对岩心伤害小,可以有效保护和发现油气层.该钻井液在三塘湖牛东区块4口探井进行了应用,其中马31和马29井在钻井过程中分别点火成功,在马31井应用过程中发现了新的储层,为后续开发火山岩储层提供了保护油层的新途径.     

低密度无固相海水钻井液在南海西部D气田的应用

南海西部D气田目前在生产的浅层气藏,属上第三系莺歌海组地层,是中孔中渗的泥岩储层,该地层较复杂,钻进时易发生掉块、井塌、卡钻等井下复杂。在研究储层岩石性质及现有钻井液性能存在问题基础上,提出应提高体系的封堵性能以及抑制性能,措施为:在φ311.1 mm井段原PRG钻井液配方中增加VIS,降低滤液侵入速度,降低钻井液对于井壁的冲刷作用;降低PLUS的含量和增加PF-FLOTROL,降低黏度并增强降滤失性能;在φ215.9 mm井段原PRF钻井液配方中增加Greenseal,形成致密隔离层带,封堵微裂缝和孔喉,降低滤液渗透,延长井壁稳定时间;增加EZCARB的含量并且使用KCl加重,增加抑制性能。评价结果表明,PRG和PRF钻井液具有滤失量低（API滤失量为2.1 mL,高温高压滤失量约为4.3 mL）、流变性好、抑制性强（滚动回收率约为90%）和抗污染能力强（抗盐达10%,抗钙达2%）等特点。在D气田P3H井和D4H井的现场应用表明,使用PRG和PRF钻井液,有效抑制了泥包卡钻、井漏等井下复杂的发生,使用效果良好。      

低伤害钻井液技术在义北油区的应用

针对胜利油田义北油区大43区块储层特征,在低渗透油气藏"协同增效"钻井液体系的基础上,开发了一种低伤害钻井液技术。研制的油层保护剂AMP-2封堵性强,稳定性好,放置30 d不分层;防水锁剂FCS抗低温能力强,在-20℃不分层;形成的低伤害钻井液体系FA砂床侵入深度仅为4.0 cm,高温高压砂床侵入深度为5.2 cm,封堵性能强,滤液表面张力为22.1 mN/m,可有效减少水锁损害,渗透率恢复值不小于90%,油气层保护效果好。通过在4口井进行现场试验表明,该低伤害钻井液体系的性能稳定,易于维护,平均钻井周期缩短11.73 d,油层保护效果明显,投产后均不需酸化压裂,投产自喷,平均日自喷量为7.88 t/d。该低伤害钻井液在义北油区大43区块的应用,为今后胜利油田老油区开发提供了较好的借鉴意义。      

用于滩坝砂低渗透油藏的复合盐低伤害钻井液技术

针对胜利油田滨425区块滩坝砂低渗透油藏低采油速度、低采出程度、低含水的“三低”开发阶段中的水敏、水锁损害为主的特点,结合渗流机理、储层保护原理,优选钻井液关键处理剂,通过“协同增效”作用,研发出一种复合盐低伤害钻井液体系。利用高分辨率CT扫描、扫描电镜SEM等微观评价手段,定量评价、分析了该体系对储层天然岩心的伤害程度和低伤害机制。结果表明,该体系封堵性能强,能最大程度地减少钻井液固相颗粒和滤液进入储层,滤液表面张力低至26.2 mN/m,水锁损害小,渗透率恢复值大于90%。复合盐低伤害钻井液在滨425区块应用了26口井,平均机械钻速为22.80 m/h,平均钻井周期提前11.23 d,有效减少了钻井液对低渗储层的浸泡时间。该体系油气层保护效果显著,所钻新井表皮系数为负数,新井不需要压裂就可直接常规射孔投产,不仅减少新井投产费用,而且增产效果明显,为低渗透油气藏的高效、经济开发提供了一种新方法。      

杭锦旗区块防塌防漏钻井液技术

杭锦旗区块具有丰富的天然气资源,但在钻井施工中井壁失稳及漏失问题严重,严重影响钻井进度。为此,在充分认识该区块地质特征的基础上,开展了钻井液防塌防漏技术研究。地层物性分析表明,该区块属于典型断层发育区域,地层存在泥岩混层、胶结强度低、微裂缝发育、极易受到损害等问题,导致井壁失稳及漏失问题严重。基于此,通过研发温敏变形型封堵剂SMSHIELD-2、高效润滑剂SMLUB-E、随钻防漏堵漏材料SMGF-1,形成了针对该地区的井壁稳定防塌技术和随钻堵漏技术。室内实验表明,SMSHIELD-2加量为1%时,钻井液高温高压滤失量降至15 mL,并且增强了滤饼韧性;润滑剂SMLUB-E可使极压润滑系数降至0.033 ;堵漏剂SMGF-1由不同粒径大小材料复合而成,显著提高地层承压能力,降低漏失量;通过配方优选,形成了防塌、防漏钻井液。该技术在杭锦旗区块2口试验井成功应用,一次性钻穿易漏地层,钻遇泥岩井段未发生坍塌问题,井径扩大率小于5%。      

顺北油气田奥陶系破碎性地层油基钻井液技术

针对顺北多口超深井采用水基钻井液钻遇奥陶系地层时井壁失稳和井漏并存的技术难题,通过井壁失稳机理分析,设计合成了具有三头双尾结构的Gemini型高温乳化稳定剂和支化型流型调节剂,采用微胶囊化处理方法研制了一种可在156℃以上的温度下激发后膨胀5.37倍以上的温度敏感型膨胀性堵漏材料,开发了一种抗高温强封堵低黏高切油基钻井液体系。室内评价结果表明,该体系抗温不小于180℃,所形成的油包水乳化液滴尺寸为1.2～26.9 μm,具有较宽的粒径分布,高温高压滤失量为2.4 mL ;塑性黏度不大于40 mPa·s,动塑比为0.31～0.40 Pa/mPa·s,与传统油基钻井液相比,塑性黏度降低10%～15%,动切力提高15%～25%,表现出优异的低黏高切特性和微裂缝的匹配性封堵能力。该体系在顺北Y井进行了现场应用,破碎性地层平均井径扩大率仅为7.77%,钻井过程中除出现一次短暂的放空性漏失外,未见其他明显漏失,避免了奥陶系破碎性地层井壁失稳,减少了裂缝性储层段油基钻井液损耗,助力了亚洲陆上最深定向井纪录的创造和顺北油气资源的提速、提效开发。      

抗高温无固相弱凝胶钻井完井液技术

针对委内瑞拉西部BARUA区块产层泥砂岩互层多,砂岩胶结不充分,地层松散、易塌易漏、地温梯度高以及Barua区块油藏物性较差,产收率低的问题,为了保持井壁稳定、减少表皮污染,通过室内实验研究了BH-ELASTICOHTHP体系。该体系按照“流体套管技术”理念,利用体系高黏度特点,配合白云质碳酸钙有效封堵产层孔喉,稳定井壁和降低表皮污染;利用低剪切速率黏度高的特点实现井底净化和钻屑返出;该体系还具有抗高温、抗腐蚀性强、主剂材料易降解等优点,适用于低密度、低渗、成岩性差的地层。MGB-0066井现场试验应用表明,BH-ELASTICO-HTHP体系防漏防塌能力强,对储层和环境保护性好,该井产量超过邻井产量30%以上,达到了安全钻井和提高油井产量的双重目的。BH-ELASTICO-HTHP体系的“流体套管技术”理念也为老油田及低油藏物性油田的增产增收指出了方向。      

鄂尔多斯盆地富县区块强抑制强封堵防塌钻井液技术

针对鄂尔多斯盆地富县区块井壁失稳技术难题,从复杂地层的矿物组成、微观结构和理化性能角度,揭示了富县区块刘家沟组、石千峰组和石盒子组井壁失稳机理。泥岩中黏土含量较高,地层孔隙、裂缝发育,为泥页岩水化提供了空间。结合“多元协同”井壁稳定理论,提出“物化封堵/固结井壁阻缓压力传递—加强抑制黏土水化性能—合理密度支撑井壁”的防塌钻井液技术对策。通过单剂优选和配方优化,构建了适用于富县区块的强抑制强封堵防塌钻井液体系,该钻井液体系流变性良好,高温高压滤失量仅为8.4 mL,抑制防塌、封堵能力强,滚动回收率大于90%,400 μm裂缝承压能力达到6 MPa,储层保护性能良好。现场应用表明,新研制的强抑制强封堵钻井液体系能有效控制刘家沟组、石千峰组和石盒子组等地层的缩径、坍塌,显著降低了井径扩大率,提高了机械钻速,无井下复杂事故发生,为保证富县区块“安全、高效”的钻井施工提供了钻井液技术保障。      

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。