超高温水基钻井液技术在超深井泌深1井的应用

针对超深井钻井中存在的高温稳定性以及流变性、滤失性控制等钻井液技术难题,通过进行分子结构设计、单体优选和制备条件优化,研制出了抗高温抗盐聚合物降滤失剂和降黏剂,对比评价结果表明,研制出的降滤失剂的抗高温、抗盐抗钙和降滤失性能均优于国内外同类产品;研制出的降黏剂在各种钻井液基浆中的高温降黏效果明显优于国外的降黏剂.结合河南油田泌深1井深层钻井,对钻井液高温稳定性和防塌技术的需求,研制出了抗温达245℃的超高温水基钻井液,其具有高温稳定性强、润滑性好以及页岩抑制能力、封堵能力及抗污染能力强等优点.应用结果表明,应用井段起钻无挂卡,下钻能顺利到底,没有发生长段划眼情况;在井底241℃超高温条件下钻井液性能稳定;钻井周期短,钻井液成本较低.     

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<正>主导产品一、降滤失剂类产品钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈铵盐钻井液用降滤失剂水解聚丙烯腈复合铵盐NH4-HPAN-2钻井液用降滤失剂磺化腐植酸钾KJAN钻井液用降滤失剂AM/AA/水解聚丙烯腈铵盐共聚物水剂W-NA钻井液用降滤失剂缩聚水解聚丙烯腈铵盐S-NH4-HPAN钻井液用降滤失剂AMPS改性腐植酸HLJ-2钻井液用降滤失剂接枝共聚腐植酸硅HLJ-3钻井液用降滤失剂磺酸盐共聚物HLJ-5二、抑制防塌类产品钻井液用防塌封堵剂聚合腐植酸SN钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青YRL-1钻井液用页岩抑制剂有机盐FT103钻井液用固壁剂改性树脂聚合物HLGB-2钻井液用防塌封堵剂乳化沥青RL-1钻井液用页岩抑制剂有机硅聚合物三、润滑剂类产品钻井液用固体润滑剂塑料小球HZN-1钻井液用固体润滑剂改性石墨RH203钻井液用液体润滑剂改性易降解油脂GFR-1钻井液用液体润滑剂乳化石蜡RS-1     

深井抗高温钻井液体系的研究与应用

深井钻井液的热稳定性一直是国内外研究的关键问题。室内试验在优选抗高温处理剂的基础上，通过引入新型的硅氟共聚物降粘剂GF-260，开发出了一种新型抗高温硅氟聚合物钻井液，即4％钠膨润土＋3％MMH＋5％MF-1（复合降滤失剂）＋2％Na2SO4（抗高温稳定剂）＋2％RH-1＋2％GF-260＋1％ZH-Ⅲ（缓蚀剂）＋其它辅剂。室内对该钻井液的抗温性、页岩膨胀性和悬浮稳定性进行了评价。结果表明，抗高温硅氟聚合物钻井液具有优良的抗高温悬浮稳定性、抑制防塌能力和很高的热稳定性（抗温可达220℃）。在和参1井和莱深1井应用中，抗高温硅氟聚合物钻井液性能稳定，钻井施工顺利，电测和下套管一次成功，未发生井壁垮塌现象，钻井周期比该地区同类井缩短了1／3，综合钻探效果显著。     

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

塔河油田钻井液体系优化

针对塔河油田的地层特征，研究适合塔河油田储集层的钻井液、完井液和防漏堵漏技术方案，有针对性地优选钻井液性能参数．使钻井液能有效地抑制泥页岩地层的水化膨胀和膏盐地层的污染、预防卡钻等其它井下复杂情况的发生，对提高该油田的钻井速度和储层的保护十分重要。通过对一开、二开、三开、四开井段的钻井液进行筛选试验，优选出密度小于1．20g／cm^2的低密度聚合醇防塌钻井液，密度大于1．20g／cm^3的聚合醇防塌钻井液和抗盐抗钙钻井液3套体系，以及相应的维护处理措施。一开井段，加入适量的包被剂和增粘降滤失剂，配合一定量的清洁剂，确保大井眼中携岩能力，井眼规则，提高固井质量；二开井段降低滤失量、粘度，提高絮凝能力，加强固相设备的使用；三开井段以聚合物抑制为主，加大抑制型聚合物用量，加入抗钙镁及抗温处理剂，补充防塌剂、降滤失剂、包被剂等，提高钻井液粘度，避免强紊流．减少对井壁的冲刷，控制好滤失量；四开井段防止井壁剥蚀掉块，井涌、井喷、漏失，要求钻井液有良好的抗温性能，增加抗盐处理剂。通过对塔河油田钻井液体系的优化，完善了钻井液性能，满足了钻井工程需要，减少了钻井事故，提高了钻井效率。     

抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明：弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4 804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm³的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。     

新型聚合物防塌钻井液体系的应用

中原油田研制出以无荧光防塌降滤失剂KH-931为主处理剂的聚合物防塌钻井液体系。室内评价结果表明,KH-931的抗温性能好,抗盐膏污染能力强,防塌性能好。现场应用表明,KH-931具有良好的防塌降滤失作用和改善滤饼质量的功能,KH-931聚合物钻井液体系用于盐膏地层钻进时,体系性能稳定,钻井施工顺利。     

钻井液用防塌润滑剂聚合醇JHG的合成及性能评价

根据阴离子聚合机理．合成了一种用作钻井液防塌润滑剂的聚合醇JHG,并对其进行了性能评价。实验结果表明,聚合醇JHG具有较好的润滑性、抑制性、抗高温老化性、抗盐性,并且与聚合物钻井液的配伍性良好．而且对聚合物钻井液的流变性具有高温稳定性和一定的高温降滤失作用。     

四川盆地深井钻井液材料分解规律研究

分析了四川盆地蓬莱气区钻井酸性气体来源，并导致钻井液流变性变差的原因。相同区块不同钻井液体系在老化后，有机盐聚合物钻井液在100℃热滚2 d钙离子分别从1 160、1 100 mg/L降至280、0 mg/L,表明有机盐聚合物钻井液中有二氧化碳产生。对钻井液材料的热滚和稳定性测试发现，在150℃钻井液单剂老化过程中钻井液用降滤失剂羧羟基烷烯共聚物(L)有明显的酸性气体产生，且磺化钻井液体系材料的二氧化碳产生量明显小于聚合物材料。对材料进行MS-DC分析可知，L产生的二氧化碳的总的量较多；钻井液用降滤失剂阳离子小分子聚合物(YLZ)等抗温性相对较差，并在160℃开始分解。     

梳型聚合物降滤失剂的合成及其在深井盐水钻井液中的应用

针对当前抗温抗盐聚合物降滤失剂在高浓度盐、二价盐存在下降滤失性能不够好的问题,以烯丙基聚氧乙烯醚400、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成得到无色透明黏稠的液体梳型聚合物降滤失剂DMP-1,其有效含量为30%。对其进行结构表征表明,大分子单体APEG400与单体AMPS、AM参与了反应,形成了梳型聚合物,且聚合反应进行完全。热重分析表明,该聚合物热分解温度为310℃。与常见抗温抗盐聚合物降滤失剂DSP-2、Driscal D、PAMS601进行的对比评价结果表明,该降滤失剂水溶液180℃高温老化后黏度降低率小于42.0%,抗温达200℃,抗盐达饱和,抗氯化钙达3%,与DSP-2等常见抗温抗盐聚合物降滤失剂相比,其抗饱和盐、抗钙离子的效果更加显著。在涪陵地区泰来201井和永兴1井三开盐膏层段及四开高温井段钻进中的应用表明,在高温、含盐、含Ca2+情况下降滤失效果显著,降低了盐水/钙处理钻井液的API滤失量和高温高压滤失量,保证了安全施工,在深井、饱和盐水/钙盐钻井液中具有良好的应用效果。      

加重剂对抗高温超高密度柴油基钻井液性能的影响

在塔里木盆地库车山前钻遇库姆格列木群盐膏地层时,要求采用抗高温超高密度油基钻井液,该钻井液必须具有良好流变性、低的高温高压滤失量、良好的封堵性与动、静沉降稳定性。研讨了不同类型加重剂对抗160℃超高密度柴油基钻井液性能的影响;采用重晶石（ρ=4.2 g/cm3）、重晶石（ρ=4.3 g/cm3）、氧化铁粉、Microdense等单一加重剂配制超高密度柴油基钻井液,钻井液性能无法全面满足钻井工程的需要;采用具有超微细、高密度、球形等特点的MicroMax加重的超高密度柴油基钻井液拥有非常好的流变性能和良好的沉降稳定性,但无法控制钻井液的高温高压滤失量;当重晶石和MicroMax按60∶40比例复配时,可配制出性能良好的超高密度（2.4～3.0 g/cm3）抗高温柴油基钻井液,能满足库车山前钻进高压盐水层与易漏地层的需求。      

甲酸盐聚合物不分散钻井液在江苏洪泽地区的应用

江苏洪泽地区的钻井施工中,容易造成以盐敏、水敏和水锁为主、固相损害次之的油层伤害,因此,提高钻井液的抑制防塌性、维持井壁稳定,保证在低密度下钻井及做好屏蔽暂堵工作、减少对储层的损害,提高钻井液的矿化度,减小盐敏损害是钻井液技术关键.选用甲酸盐聚合物不分散钻井液进行施工.现场应用表明,该体系在化学护壁、保持井壁稳定的前提下,降低钻井液密度至1.08 g/cm3,增强了钻井液的抑制性,提高了滤液矿化度,并结合屏蔽暂堵保护油层技术,使油层渗透率恢复值达90%以上,且井眼规则,提高了电测、固井的一次成功率.     

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.     

超高密度钻井液技术

针对超高密度钻井液黏度不易控制、沉降稳定性差等难题,首先提出构建超高密度钻井液体系的方法和原则,并在此基础上以重晶石为加重材料,通过研发和优选关键处理剂,形成了密度大于2.75 kg/L的超高密度钻井液体系。该钻井液体系在高温高压下具有良好的流变性,高温高压滤失量小于10 mL,抗盐污染性能及沉降稳定性好,解决了超高密度钻井液流变性与沉降稳定性及高温高压滤失量控制的难题,确保了在高温高压下具有良好的流变性和悬浮稳定性。该钻井液在贵州官渡地区官深1井三开井段进行了现场应用,三开井段应用密度2.75～2.89 kg/L的超高密度钻井液安全钻进745.00 m,钻进过程中钻井液性能稳定,没有出现沉降现象。      

DUKHAN油田水平井钻井液技术

DUKHAN油田是江苏油田钻井处在卡塔尔承钻的区块，该区块井多为水平井，井深为3000～3200m，水平段长1000～1500m。针对该区块地层易漏、垮塌和造浆性强等特点，在不同的井段采用了不同的钻井液体系。即一开井段用清水／高粘度胶液；二开井段用高密度聚合物膨润土钻井液；三开用低固相聚合物钻井液；四开井段采用无损害无固相聚合物钻井液。现场应用结果表明，该套钻井液体系具有较强的抑制性，能保持较高的动塑比，提高钻井液的携砂和润滑能力，解决了上部地层井漏、垮塌和地层造浆，以及增斜段、水平段的携砂、润滑性问题，保证了DUKHAN油田钻井施工的顺利进行。     

不同加重剂对超高密度钻井液性能的影响

针对超高密度钻井液中加重剂用量大、货源稀少、价格昂贵,或硬度较大、磨损钻具、具有毒性等问题,选择目前应用最广泛的重晶石粉和国外开发的微锰粉MicroMAX为加重剂,研究了其对钻井液性能的影响。分别用扫描电镜和激光粒度仪分析了重晶石粉和微锰粉的微观形态和粒度分布,并将其按一定比例复配为加重剂,配制出2.85~2.90 kg/L的超高密度钻井液,高温老化后进行流变性、滤失性和沉降稳定性的评价试验。试验结果表明:纯度较高的重晶石粉能够配制出具有良好流变性、悬浮稳定性的超高密度钻井液,且高温高压滤失量小;用重晶石粉和密度更高、粒径较小的微锰粉复配加重,高温老化后钻井液的黏度和动切力下降,流变性有一定改善,但高温高压滤失量增大。综合考虑钻井液性能、经济性和实用性,建议用性价比相对较高的重晶石粉为加重剂。用重晶石粉加重的2.75~2.89 kg/L的超高密度钻井液在官深1井三开井段进行了现场试验,安全钻进约745 m。      

肯234井钻井液工艺技术

西哈萨克斯坦滨里海盆地东缘肯基亚克构造带的肯基亚克油田，因地质情况极为复杂，喷、漏、塌、卡等复杂事故频繁发生，钻井的成功率极低。完全采用中国钻井液工艺技术的肯234井，针对地层特点，选用两性离子聚合物(磺化)钻井液体系及配套技术，克服了大尺寸井眼大段泥岩的造浆、井壁稳定、高密度盐水钻井液的流变性控制、漏喷同层的压力控制等复杂问题，使该井在施工期间，井壁穗定、起下钻井眼畅通，全井事故、复杂时效均为零。通过该井的施工，初步建立了肯基亚克油田的钻井液技术方案，并对实践中出现的问题，提出了改进意见。     

抗高温聚合物降滤失剂PFL-L的研制与应用

为使抗高温钻井液具有良好的流变性及高温高压滤失量,防止高温稠化,采用氧化-还原引发聚合反应,合成了一种低相对分子质量的抗高温聚合物降滤失剂PFL-L,进行了红外光谱和热重分析;采用凝胶渗透法测定了产物相对分子质量,评价了高温高盐情况下聚合物降滤失性能及配伍性。评价结果表明,PFL-L热稳定性好,产物分子量具有多分散性,适用于超深井钻井液处理剂,高温高盐条件下在显著降低钻井液滤失量的同时,可很好地控制钻井液高温下的黏度,抗温220℃,抗NaCl可达36%。该降滤失剂在徐闻X-3井进行了现场应用,应用结果证明,由PFL-L等处理剂形成的超高温钻井液热稳定性好,确保了徐闻X-3井三开长裸眼井段的顺利钻进,完钻井深6 010 m,取得了良好的应用效果,满足了安全高效钻井需求。      

隔离膜水基钻井液技术研究与应用

隔离膜水基钻井液以隔离膜降滤失剂CMJ-2、高效高分子包被絮凝剂JH-1、降滤失剂CFJ-1、降粘剂JN-1为主要处理剂配制而成.其中,隔离膜降滤失剂CMJ-2是一种新型有机胺天然纤维聚合物,它由天然纤维经碱化,在高温条件下裂解后,在催化剂作用下与不饱和有机胺化合物进行缩聚反应而制得.介绍了CMJ-2的膜结构特征、抗高温降滤失性和润滑性能.评价了隔离膜水基钻井液的抑制性、抗盐、抗温、抗污染及油气层保护性能.室内评价结果表明,CMJ-2能有效降低钻井液的动滤失量和动滤失速率,可以减缓或阻止钻井液及其滤液渗入泥页岩体内,延缓孔隙压力的扩散,有效防止地层水化膨胀及坍塌;隔离膜水基钻井液具有较强的抗温、抗盐、抗污染能力,在高密度条件下也具有良好的封堵能力;无荧光、无毒性,满足环境保护要求.该钻井液在青海油田马海区块的马105井和涩南2井以及新疆油田T85388井进行了应用.现场应用表明,隔离膜钻井液在井壁外围形成隔离膜保护层,阻止钻井液及其滤液进入地层,从而有效地防止了地层的水化膨胀,封堵地层裂缝,防止井壁坍塌.     

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。