砂床法评价钻井液滤失性可行性研究

滤失量是评价钻井液性能最基本也是最重要的指标之一.因此,钻井液滤失量测量的准确与否直接影响到钻井质量的好坏.但是,几十年来,滤纸一直是测量钻井液滤失量的隔离介质.而滤纸的孔隙是均质的,地层孔隙是非均质的,所以,这种钻井液滤失量的测量方法不能准确反映地层的实际情况.如何更真实地模拟地层,尽最大可能提高室内钻井液实验的准确度,减小误差,达到提高钻井效率,保护油气层的目的是钻井液研究人员当前所面临的急需解决的问题.通过多种钻井液滤失量测量方法的比较可以得出用非均质孔隙砂床法来测定钻井液的滤失量,能更加真实地反映钻井液在井下的滤失情况.     

高效防塌封堵处理剂的研究与应用

针对长北区块12-1/4″大井眼大斜段复杂地层,对磺化沥青类的防塌封堵剂FD-50作为钻井液处理剂的性能进行了室内评价,在温度65℃~150℃、压差1.4~3.5MPa范围内,2%FD-50降低实验钻井液滤失量的能力优于对照的FT-1,实验钻井液的高温高压滤失量随FD-50加量的增加(1%~3%)而降低。在现场应用中,FD-50具有良好的护壁和防塌效果,可以在裂缝与微裂缝地层、煤层等易塌地层进行推广。     

聚磺钻井液泥饼厚度及致密性研究

以API滤失量和泥饼厚度作为评价指标,运用正交试验设计法,对聚磺钻井液配方中的处理剂进行了筛选,并对该钻井液的配方进行了优化及性能测试。研究结果表明:对泥饼厚度影响最大的是膨润土和CMC-7,对泥饼致密性影响最大的是K-PAM和SMP-2。在低于120℃的温度范围内,随温度的增加,钻井液的粘度变大,泥饼厚度增加,滤失量也变大。     

六种成膜封堵剂的室内实验优选与评价

为更好地服务深部钻探工程,准确了解冲洗液封堵性能,对6种成膜封堵剂开展了砂床实验、API静失水量实验、流变性能实验及抗温实验等室内实验进行优选与评价。实验结果表明,2号和4号成膜封堵剂在6种成膜封堵剂中封堵性能最好,它们在基浆中的最优加量均为2%,100℃温度条件下加入这2种封堵剂的冲洗液具有较好的抗温性能;冲洗液中膨润土含量和处理剂是影响冲洗液封堵性能的2个重要因素:膨润土含量越高,冲洗液封堵性能越好,加入聚合物、降滤失剂等处理剂可以提高冲洗液的封堵性能。砂床实验是评价冲洗液封堵性能好坏的重要依据。     

托普台区块高渗透地层随钻堵漏剂配方优化

托普台区块上部地层以砂泥岩层、砾质砂岩为主,容易发生漏点不明确、漏失段长的高渗透性漏失。通过对堵漏材料的配伍性评价及合理级配,优选出了一种适合高渗透性漏失地层的随钻堵漏剂。该堵漏剂对钻井液流变性影响小,可降低钻井液API滤失量,对沙床封堵后承压能力10 MPa,在TP328X井的应用表明,高强度弹性石墨颗粒复合凝胶堵漏对于高压差、高渗透漏失的工况,可以有效封堵漏层,特别适用于对于漏层不明、漏涌同层、裸眼等复杂井况。     

抗高温高密度饱和盐水钻井液研究

通过实验研究了高效抗高温降滤失剂PAADS和结合磺化处理剂在饱和盐水钻井液体系中的协同增效作用,并分别对低密度和高密度钻井液体系的流变性、失水造壁性等性能进行了研究,最终确定了以PAADS为主要降滤失剂,复配磺化处理剂的聚磺抗高温高密度饱和盐水钻井液的基本配方体系。该钻井液体系的抗温能力大于200℃,将该体系用重晶石加重至2.3g/cm3,200℃高温老化后AV为160mPa.s,API失水为7.5mL,高温高压失水为11.5mL,具有良好的流变性、失水造壁性和页岩抑制性。最终分析表明:两性离子聚合物降滤失剂PAADS在高密度饱和盐水钻井液体系中,能与无机盐、磺化处理剂等协同增效,能提高体系的抗高温能力(≥200℃),在对体系流变性影响不大的情况下,能有效地控制失水,提高体系失水造壁性、保持井壁稳定。     

超深井240℃高温钻井液室内研究

为了迎接当前大陆科学钻探(CCSD)逐步向深层次钻井的挑战,需要研发高温钻井液体系。本文通过对比多种处理剂的作用原理,评价优选出了抗高温钻井液用增黏护胶剂VIS-H,进一步确定钠基膨润土加量;筛选高温成膜封堵剂Lockseal、降滤失剂SHR和其他处理剂,建立了抗高温水机钻井液体系配方。室内对该体系综合性能进行评价,评价结果表明该体系抗温性能良好,在240℃高温老化后仍能保持较稳定的流变性能和较低的滤失量,且具有较强的抑制性、较高的滚动回收率和低摩阻。该成果对超深井科学钻探具有指导意义。     

耐230℃高温海水钻井液室内实验研究

为了解决深海油气井工程和大洋科学钻探深部高温井段钻井液流变稳定性和护壁性能等变差问题,以复合粘土为造浆材料,通过优选抗温抗盐降滤失剂、防塌剂和高温稳定剂等关键处理剂及钻井液配方优化研究,研发了一套耐230℃高温海水钻井液配方。采用高温高压流变仪、六速旋转粘度计和高温高压滤失仪等仪器,开展耐230℃高温海水钻井液的综合性能评价,如热稳定性、高温流变性等。实验结果显示,密度1.5 g/cm³的钻井液在230℃老化16 h前后,表观粘度变化率为2.5%,高温高压滤失量为23 mL。研究结果表明,该海水钻井液抗温可达230℃,具有良好的抗高温稳定性、高温流变性能以及较低的高温高压滤失量,可满足深海高温硬岩钻探要求。     

四元共聚物降滤失剂DMAZ的合成与性能评价

根据水基钻井液降滤失剂作用机理,采用水溶液聚合方法,以氧化还原反应体系为引发体系,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为反应单体,利用分子结构设计合成了四元共聚物降滤失剂DMAZ。以滤失量为评价指标,通过单因素实验确定最佳合成条件为AMPS∶AM∶AA∶NVP的物质的量之比为1∶1∶2∶0.5,单体浓度20%,引发剂用量0.4%,反应温度40℃,反应时间6h。并评价了不同加量降滤失剂对基浆的影响,及与其它处理剂的配伍性。实验结果表明:降滤失剂DMAZ具有良好的降滤失性能,抗温达180℃,与各种水基钻井液体系具有良好的配伍性,能够满足现场施工要求。     

石英砂粒径和含量对成膜钻井液滤失性能和抑制性能影响规律的研究

为解决非开挖技术在高渗地层中常见的孔壁失稳问题,以硅酸盐成膜钻井液为研究对象,通过全面试验方法开展石英砂粒径和含量对成膜钻井液滤失性能和抑制性能影响规律研究。结果表明:成膜钻井液中加入石英砂后,一定范围内的粒径减小和石英砂含量增加会引起钻井液体系滤失量减小,当超过这个范围后滤失量开始增加;膨润土岩芯在加入石英砂的硅酸盐成膜钻井液中浸泡12h后的膨胀量远小于在清水中浸泡12h的膨胀量;当加入的石英砂质量分数在0.1%～0.3%时,膨润土岩芯在硅酸盐或膜转井液中的膨胀量呈现随粒径的减小先增后减的规律,当加入的石英砂质量分数大于0.3%时,膨胀量呈现随粒径的减小而增加的规律。     

泡沫钻进和泡沫洗井在地浸采铀钻井施工中的应用研究

泡沫钻进是一种新的钻进技术,特别适合于低渗、低承压水头矿床地浸采铀工艺钻孔的施工。泡沫钻井液密度最低可达0.03g/cm3,钻进时钻井液液柱压力小于地层压力,可实现负压钻进,泡沫钻进携屑能力强、滤失量小、钻井效率高,在含矿含水层中不致发生地层损害,堵塞矿层。泡沫洗井效果好、效率高、成本低,可增加钻孔涌水量。在地浸钻孔施工中应推广泡沫钻进和泡沫洗井方法,最大限度地恢复和保护矿层的渗透性能,提高钻孔的抽注液能力。     

高效磺化酚醛树脂的研制及性能评价

以降低高温深井钻井液的滤失量和成本为目的,从提高磺化酚醛树脂的抗温抗盐性出发,改进磺化酚醛树脂的分子结构,通过阳离子化剂对线性树脂进行阳离子化,合成了新型的阳离子,利用新型的阳离子与合成好的阴离子树脂在一定条件下接枝就可以得到新型的高效离子型磺化酚醛树脂。室內实验及现场泥浆实验表明,新合成的高效酚醛树脂具有良好的抗温抗盐性能,在降低了处理剂用量的同时降低了钻井液的高温高压滤失量,有很好的应用推广前景。     

新型成膜防塌剂MFT-1的研究和应用

室内实验表明：MFT－1能够有效地防止粘土的膨胀和分散；与多种钻井液体有较好的配伍性；能大幅度地降低钻井液的API和HTHP滤失量；降低泥饼摩阻系数、提高泥饼质量；温度和坂土含量对MFT－1钻井液性能有一定的影响。     

海域天然气水合物钻井液用多功能处理剂制备与性能评价

针对海域天然气水合物钻井过程中由于储层水合物分解引起的井壁失稳难题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵和二甲氧基甲基乙烯基硅烷改性纤维素为原料,制备了一种具有天然气水合物分解抑制性和降滤失性的双效处理剂。通过红外光谱表征了产物的分子结构,热重分析显示产物开始分解的温度约290℃,具有良好的热稳定性。水合物分解评价实验表明,1%双效处理剂作用下水合物的完全分解时间延长约1倍,水合物分解量降低了19.8%,具有良好的水合物分解抑制性能。在淡水基浆和5 wt%NaCl盐水基浆中的滤失量分别为6.8和8 mL,对于水合物储层具有良好的降滤失性。低温时淡水基浆滤失量为6.5 ml,表明双效处理剂具有良好低温流变性。本文为天然气水合物高性能钻井液的构建提供了重要支撑。     

适用于煤层气开采的低密度钻井液技术研究与应用

针对煤储层井壁易坍塌、易受钻井液污染等难题,通过中空玻璃微球密度降低剂的优选及对钻井液性能的影响评价实验,研发了中空玻璃微球低密度钻井液体系.钻井液性能评价实验结果表明：该钻井液具有良好的流变性和滤失性,泥饼薄而致密,API失水量小于5 mL,高温高压失水量小于15 mL,120 ℃老化16 h后钻井液性能稳定,具有很好的抗温性;同时,该钻井液具有很好的抗污染性、防塌性、封堵性、沉降稳定性和保护储层作用.沁南示范区成功进行了1口井的现场试验,钻井液密度0.95 g/cm 3,有效防止了液体对煤储层的污染,有利于后续的煤层气开采。     

膨润土粒径及浓度对钻井液流变性能的影响研究

钻井液处理剂的物理和化学性质对钻井液体系的整体性能有着至关重要的影响。膨润土是水基钻井液的重要组成部分之一，其粒径和浓度的变化对钻井液体系的流变性和滤失性也起重要的作用。研究了不同浓度（4%、5%、6%和7%）以及不同粒径（38、63、75和106μm）的膨润土对水基钻井液流变性能的影响。研究结果表明38μm和63μm的膨润土颗粒具有较好的表观粘度、动切力和静切力；粒径为38μm的膨润土颗粒具有最佳的降滤失效果；膨润土浆的表观粘度随其有效浓度的增加而增加；膨润土浆的滤失量随着其浓度的增加而减少；膨润土浆的表观粘度随着测试温度的增加而略有增加，但不呈线性关系。     

束缚水钻井液及其在煤层气水平井中的应用

为降低钻井液中自由水对煤层气水平井井壁稳定和储层保护造成的不利影响,在评价钻井液处理剂束缚自由水能力基础上,开发出煤层气束缚水钻井液,其配方为:清水+0.1%纯碱+(0.5~0.8)%束缚水胶凝剂+(0.5~1.0)%水基润滑剂,对比评价了束缚水钻井液与清水、氯化钾盐水和黄原胶钻井液在煤层保护和井壁稳定性能上的差异。性能评价结果表明,束缚水钻井液自由水含量低,封堵能力强,侵入煤层滤失量少,对煤岩强度影响小,稳定煤层井壁能力优于清水和氯化钾盐水;稳定井壁和保护煤层能力优于现有的黄原胶钻井液。现场应用结果表明,束缚水钻井液可以较好地解决目前煤层气水平井储层保护和井壁稳定之间的矛盾,有较好的应用前景。     

定北区块抗高温钻井液体系优化

定北区块储层深埋温高导致常规钻井液体系失效且复杂情况多发,研制一套抗高温钻井液体系已成为解决定北区块钻井复杂情况多发的重要途径。总结分析定北区块钻遇复杂情况及钾铵基钻井液体系性能测试结果,明确了钻井液优化方向——抗高温抑制性、稳定性、降滤失性和封堵能力。针对目前现场常用多种抗高温钻井液处理剂开展了流变性、滤失性、封堵性、润滑性等性能测试实验,优选SMC和SPNH作为抗高温降滤失剂、KCl和聚胺作为抗高温抑制剂、HQ-10作为抗高温封堵剂、白油及石墨作为抗高温润滑剂、SF-1作为抗高温稀释剂,并得出最佳土粉含量为4%,最终得到了抗高温钻井液体系配方。室内性能评价实验表明,该抗高温钻井液体系在180℃热滚72 h后粘度、切力及失水仍满足设计要求,且抗Na Cl及Ca Cl2污染分别达到10%和4%,储层岩心伤害渗透率恢复值可达80%以上。定北抗高温钻井液配方的形成将为定北区块安全高效钻进提供保障。     

海底天然气水合物钻井液性能

在分析了海底天然气水合物地层钻井液特点的基础上,为获得确保在水合物地层安全钻进的钻井液,利用"天然气水合物微钻模拟实验系统"对部分钻井液处理剂及聚合醇无粘土海水钻井液进行了水合物抑制性实验和低温流变测试.提出了应合理选择钻井液处理剂,确保钻井液具有良好的低温性能和有效抑制水合物生成的能力.     

强抑制强封堵水基钻井液在大庆致密油藏的应用

针对大庆油田致密油藏地层具有油层物性差、水平位移长、钻遇地层含有大段不稳定泥岩,易发生掉块、坍塌等井下复杂的难题,通过优选抗盐型抑制剂、降滤失剂和封堵剂等处理剂,最终开发出一套综合性能优异的强抑制剂强封堵型水基钻井液体系。室内评价结果表明,该体系对易水化泥页岩滚动回收率大于90%,可封堵缝宽范围在100nm～200μm之间的微裂缝,可抗20%岩屑侵,综合性能与油基钻井液接近。在大庆油田致密油区块进行了成功应用,解决了在泥页岩长水平段水平井钻进施工的难题,满足了大庆致密油地层钻井需求,具有广阔的应用前景。