土库曼斯坦尤拉屯地区复杂盐膏层钻井液技术

土库曼斯坦尤拉屯地区高压盐水盐膏层钻井过程中钻井液性能调控难度大,井漏问题突出。结合高压盐水盐膏层地质工程特征,通过分析高密度钻井液在高温及高钙污染环境下性能调控及防漏堵漏技术难点,开展了高密度钻井液体系和防漏堵漏剂配方及应用技术研究。基于现有的高密度饱和盐水体系,通过高钙污染抑制剂的引入和配套处理剂的优选,形成抗高温高钙的高密度钻井液。室内评价和现场应用表明,该体系抗温可达140℃,抗钙可达40 000 mg/L。解决了大段膏盐地层条件下的钙污染问题。应用降低循环压耗的高密度钻井液技术和随钻防漏技术相结合,使用高浓度桥塞堵漏技术较好地解决了井漏及安全密度窗口窄的难题,应用效果显著。      

塔里木油田库车山前高压盐水层油基钻井液技术

塔里木山前深层盐膏层钻井时,高压盐水侵入会导致高密度钻井液性能变差,引发阻卡等井下复杂情况,通常采用排水降压的方式来降低高压盐水层透镜体的压力,对油基钻井液的抗盐水侵能力要求较高。为此,研发了单链多团的新型乳化剂,通过增加乳化剂分子结构上亲水基团的数量,提高其乳化效率,从而提高了油基钻井液的抗盐水侵容量限。室内评价结果表明,采用新型乳化剂形成的油基钻井液密度最高可达2.85 kg/L,抗盐水污染能力达60%以上,高温稳定性良好。克深1101井等多口超深井应用了油基钻井液,钻井过程中钻井液性能稳定,未出现卡钻或其他井下故障。研究表明,该油基钻井液具有良好的流变性、沉降稳定性和抗盐水污染能力,能够解决深井巨厚盐膏岩层或高压盐水层污染的问题,可在塔里木油田库车山前钻井中推广应用。      

文、卫、濮结合部钻井液技术

中原油田文、卫、濮结合部地层具有中原油田各区块复杂地层的特点,即盐膏层发育,盐层厚,塑性流动性强,极易造成漏、喷、塌、卡等复杂事故。针对这种情况,在进入S_1盐层前将钻井液转化成聚磺盐水钻井波和聚磺饱和盐水钻井液,经过对该钻井液的密度、pH值、膨润土含量等性能的适当控制,顺利钻穿了盐层,井径规则。该钻井液体系维护处理方便,排放量少,满足了盐膏层钻井施工的要求。     

尤拉屯No.15井超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

土库曼斯坦古诺尔塔·尤拉屯气田No．15井完钻井深为4500m,四开地层岩性以石膏、盐岩为主,压力系数为1.98～2.31,地层流体活跃,盐膏层易蠕动,周围有12口报废井。研究出的超高密度聚磺复合盐水钻井液具有流动性好、滤失量低、润滑防塌能力强等特点。现场应用表明,全井最高钻井液密度为2．38g／cm3,压井浆最高密度为0.70g／cm3,没有因盐膏层的缩径、坍塌、塑性流动等而引起井下复杂或事故;该钻井液具有较强的抗盐抗温稳定性和抗各种污染的能力,流动性较好,在遭遇严重的盐水侵、石膏侵、气侵等污染时流变性变差,但经过及时的处理或维护后很快好转;通过控制CI含量不小于18×10^4mg／L,同时使用盐重结晶抑制剂,有效地抑制了盐层溶解;维护处理工艺简单,性能稳定周期长;钻进、起下钻、电测、下套管顺利,为该地区高压盐膏层段钻井奠定了坚实的技术保障。     

HJS-1井钻井液技术研究与应用

HJS-1井在施工中钻遇高压水层、水化分散能力强的的巴列姆阶、纽康姆阶的含膏泥岩、复合盐岩层、易漏灰岩等多套复杂层系,使用聚合物钻井液、KCl聚合物钻井液、超高密度盐水钻井液、聚合醇环保欠饱和盐水钻井液等多套钻井液体系,满足了钻井施工、坫质录井的需要。现场施工表明,KCl聚合物钻井液抗盐膏能力强;超高密度盐水钻井液有效防止了盐层的塑形蠕动,钻井液性能稳定;油气层使用聚合醇环保欠饱和盐水钻井液,满足对油气层保护的要求。在该区普遍采用油基钻井液的情况下,使用环保型水基钻井液完成了全井施工,达到了地质勘探的目的。     

塔河油田盐膏层钻井液技术

塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏深，温度为110～130℃。钻井过程中，盐岩、软泥岩的塑性变形，硬石膏的吸水膨胀，高压低矿化度的盐水层对高密度钻井液的污染，盐岩、石膏的溶解使井径扩大，造成井壁垮塌；含膏盐泥页岩吸水膨胀和塑性变形．造成缩径和垮塌．易导致粘卡事故的发生。采用聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经现场应用表明，聚磺欠饱和盐水钻井液性能稳定，抑制泥页岩水化分散能力强，携岩能力强，井壁稳定，井径扩大率低，流变性好，FCLS可有效控制钻井液的流变性；钻盐层前把聚磺钻井液转换为聚磺欠饱和盐水钻井液．控制Cl^-含量大于160000g／L，钻井液具有良好的抗盐性，有效抑制膏盐层的塑性流动和盐岩的溶解；该钻井液滤失量低，具有良好的造壁性能，能够有效防止井眼扩大；该钻井液体系钻井液排放量少，处理维护工艺简单，满足了塔河油田盐膏层钻井的要求。     

聚合醇饱和盐水钻井液体系室内研究

聚合醇饱和盐水钻井液体系是一种适用于易垮塌、缩径,易漏易喷的大段盐膏层钻井和压力系数高的地层钻井的体系.该体系的主处理剂为聚合醇CFH-2、强封堵剂和抗高温抗盐降滤失剂OCl-PT等,采用密度为5.0 g/cm3的高密度铁矿粉或铁矿粉与重晶石的复配物(复配比例为3∶1)加重.聚合醇CFH-2具有可生物降解性,既能提高体系的抑制性、润滑性及储层保护性能,又可满足环保要求;抗高温降滤失剂OCl-PT能有效地降低饱和盐水体系在高密度(2.32 g/cm3)下的高温高压(130 ℃)滤失量(小于8 mL).聚合醇饱和盐水钻井液具有良好的抑制性、润滑性和储层保护效果,可有效抑制粘土矿物的水化分散,防止盐岩层的溶解,解决大段盐膏层、盐岩层易缩径、垮塌的问题;具有较好的失水造壁性、热稳定性以及悬浮稳定性,抗粘土侵和Ca2 污染的能力强.     

聚磺饱和盐水钻井液技术在土库曼阿姆河右岸的应用

针对土库曼阿姆河右岸地区侏罗系上统长段盐膏层特点,为满足现场钻井液施工需要,通过室内实验,确定了防止大段盐膏层对钻井液污染的聚磺饱和盐水钻井液配方及性能参数,制定出了相应的现场应用技术对策;现场应用表明,该钻井液技术有效地解决了长段石膏及盐层钻进中盐膏层的蠕变、钻井液的抗盐、钙污染和控制高压盐水浸等难题,实现了石膏及盐层段的安全顺利钻进,形成了一套有效应对阿姆河地区大段盐膏层的钻井液技术.     

HJS-1井钻井液技术的研究与应用

在HJS-1井的相邻地区钻井过程中钻遇高压水层、水化分散能力强的含膏泥岩、复合盐岩层、易漏灰岩等多套复杂层系，井壁失稳导致了复杂事故的发生。使用聚合物钻井液、KCl聚合物钻井液、超高密度盐水钻井液、聚合醇环保欠饱和盐水钻井液等多套体系，满足了钻井施工、地质录井的需要。现场应用表明，KCl聚合物钻井液抗盐膏能力强；超高密度盐水钻井液性能稳定，有效防止了盐层的塑性蠕动，井眼稳定；聚合醇环保欠饱和盐水钻井液，有效地保护了油气层。该区使用环保型水基钻井液顺利完成了全井施工，达到了地质勘探目的。     

高密度甲酸盐钻井液配方优选及其性能评价

针对超深井复杂井高温高压高矿化度等"三高"苛刻井下环境,在饱和盐水磺化钻井液基础之上,综合各种单因素的影响,优选出高密度甲酸钾饱和盐水磺化钻井液体系。该钻井液由高浓度甲酸钾基液、抗高温抗盐磺酸盐复合共聚物D300、复合磺化处理剂、pH值缓冲剂、磺化沥青以及表面活性剂等组成。该体系能够抵抗160~180℃高温,密度在2.2 g/cm3以上,抑制性远强于常用无机盐钻井液,润滑性良好,抗盐至饱和、抗钙达800~1 000 mg/L,还可循环利用。评价实验结果表明,该体系的综合性能优良,能显著降低循环压耗,可以适应深井、超深井、巨厚复合盐层以及盐下储层的钻井。     

天然气互换性判别方法研究

超深井多选用高密度饱和盐水磺化钻井液体系,本研究引入高浓度甲酸钾溶液作为钻井液基液,有效减少高密度钻井液固相含量,提高钻井液及关键处理剂的热稳定性,同时加快超深井深部巨厚盐岩层钻井速度、减缓钻具腐蚀,充分发挥甲酸盐钻井液良好的抑制性和泥饼质量,低环空压耗等优势。讨论了重晶石在甲酸钾溶液中的溶解性以及甲酸钾溶液的抗盐抗钙污染能力,研究结果表明,重晶石在甲酸钾溶液中几乎不溶,所以在饱和盐水磺化钻井液中可用30%-70%（w）甲酸盐溶液提高基液密度,然后采用重晶石进行加重是可行的。此外,氯化钠和石膏在甲酸盐溶液中的溶解度均有不同程度的降低,可用于进一步提高磺化钻井液的抗盐抗钙污染能力。     

抗高温高密度油基钻井液在塔里木油田大北12X井的应用

大北12X井是2018年塔里木油田的一口高温高压评价井,位于库车坳陷克拉苏构造带大北段大北12号构造东高点,该区块库姆格列木群膏盐岩段（4267～5287 m）普遍为高压～超高压,局部存在高压盐水层、漏层。钻井过程中,易出现井壁失稳、漏失、盐水侵等复杂技术难题。针对该区域的地质特点和作业要求,分析了高温高压作业条件下油基钻井液体系的技术难点,优选出抗高温高密度油基钻井液体系配方,并且通过室内实验,模拟高温高压井段作业可能出现的风险,进行了系统的工况模拟评价。实验结果表明,抗高温高密度油基钻井液体系性能稳定,破乳电压为1562 V、高温高压滤失量为1 mL,体系抗30%体积分数的近饱和NaCl盐水污染,污染后体系表观黏度变化小于10%,滤失量小于2 mL,破乳电压为1002 V。体系抗温稳定能力强,室内实验170℃老化10 d后体系流变性能稳定,沉降因子为0.522。现场应用表明,抗高温高密度油基钻井液体系能够解决塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带高温高压超高压盐膏层作业难题。四开井段,钻井液密度为2.43 g/cm3,油基钻井液保持了良好的钻井液流态,较低的黏度、切力及ECD等优良参数,未造成黏度、切力过高引起井漏等复杂情况。该井钻遇盐膏层厚度达2135 m,油基钻井液抗石膏污染能力强,流变性能稳定。      

高密度饱和盐-稀硅酸盐钻井液技术

塔里木盆地巴楚地区寒武系地层组成复杂,盐岩、膏泥岩及裂缝性灰岩往往出现在同一裸眼井段,且地层压力高,在该地层钻进极易导致钻井液性能恶化,发生井下复杂情况。为有效解决这一技术难题,在对饱和盐-稀硅酸盐作用机理研究的基础上,研制出一种适合复合盐膏层钻进的高密度饱和盐稀硅酸盐钻井液配方。室内试验和现场应用证明,该钻井液具有良好的抑制性能,能有效降低盐岩和石膏的溶解;具有较好的流变性、滤失性、抗温性能和抗盐及石膏污染的能力。现场应用的欠饱和盐稀硅酸盐钻井液,很好地解决了巴楚地区复合盐膏层中潜在的复杂情况,大幅度降低了钻井液成本。     

伊朗雅达F7井盐膏层钻井液技术

伊朗雅达F7井是中石化部署在Kushk地区北部脊背构造的一口重点预探直井,Gachsaran地层(1 027～1 408m井段)含有大量石膏层和盐层,膏岩含量为80％,易造成溶、塌、缩、卡、喷、漏等井下复杂情况.针对以上地层特点,该井三开采用了饱和盐水钻井液.室内和现场应用结果表明,应用的钻井液具有良好的流变性能和较强的携岩能力,稳定井壁效果好,抗盐膏及油气污染能力强,高温稳定性突出,满足了钻井施工的需要,保证了该井安全、优快钻进.     

英买力地区古近系地层钻井液技术

英买力地区古近系地层在钻井中频繁出现卡钻、掉块、坍塌、井漏等井下故障,严重影响了钻井速度。为了弄清英买力地区古近系地层的井壁失稳机理,为钻井液选型和性能优化提供理论依据,对该地区黏土矿物组成及理化性能进行了系统分析。结合该地区盐膏层钻井液技术研究,对 KCl-聚磺欠饱和盐水钻井液体系性能进行了优化,提出了该钻井液体系在维护井壁稳定方面的技术要求。YM2-6 井现场应用结果表明,KCl-聚磺欠饱和盐水钻井液体系能够满足古近系膏泥岩段井壁稳定的要求,减小了发生井下故障的风险;黏土矿物的膨胀并不是导致膏泥岩段井壁失稳的主要原因。通过研究该地区古近系地层的井壁失稳机理,减小了井壁失稳的风险,为古近系地层的顺利钻进提供了理论支持。      

无土相高密度饱和盐水钻井液用降滤失剂的研究

针对当前石膏层、盐膏层和高压盐水层所用高密度饱和盐水钻井液土相堵塞、污染油气储层,高温导致黏度失控和大量磺化材料的使用使体系呈强凝胶状态,流变性优控不能解决的问题,通过合成改性淀粉和合成聚合物研制了具有"互穿聚合物网络"的无土相高密度饱和盐水钻井液用降滤失剂BH-HSF。BH-HSF抗温可达150℃,抗Ca、Mg可达4000 mg/L,在高密度无土相饱和盐水钻井液中,API滤失量低于4.0 mL,对加重材料悬浮能力强,静置后无硬沉,并可优化体系流变性,克服现用钻井液流变性优控不能解决的缺点。BH-HSF与同类国际先进产品HT-Starch性能相当,且与其他钻井液处理剂配伍性良好。      

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

盐水钻井液pH值影响因素和缓冲方法研究

在深井钻井中钻遇盐膏层、盐膏泥复合盐层、高压盐水层等地层时,极易发生井下复杂情况,盐水钻井液在钻遇此类地层时,pH值极易快速降低,难以调节。实验考察了盐类、表面活性剂、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值的调控作用。结果表明,强碱弱酸盐、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂及2者间复配体系、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值均具有一定的缓冲效果。探究了矿化度及聚合物类处理剂、磺化处理剂等盐水钻井液常用处理剂对体系pH值的影响规律。结果表明,膨润土基浆矿化度增大会导致pH值的快速下降;聚合物类处理剂对饱和盐水基浆pH值影响较大;磺化处理剂对体系pH值有一定的缓冲作用。提出一种表面活性剂体系“0.3% WJG+0.1% SDBS”的pH缓冲办法,其对海水钻井液、高密度饱和盐水钻井液、高密度有机盐体系老化前后pH值具有较好的缓冲作用。