关于有机硅氟聚合物钻井液的研究

为解决辽河油田高温深井钻井施工中深部复杂地层的井壁稳定,抗盐抗钙,高温老化等问题,依据有机硅氟聚合物的特性及其与钻井液的作用机理,开展了有机硅氟聚合物钻井液体系研究。通过室内试验对有机硅氟聚合物钻井液体系各项性能进行测试,确定该钻井液体系拥有较强的抗温抗盐抗钙性能,良好的润滑性,可有效延长泥页岩水化周期、防止井塌,是一种可满足高温深井钻探的钻井液体系。     

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。     

240℃超高温饱和盐水钻井液室内研究

针对超深井钻井工艺对钻井液的要求,采用抗高温降滤失剂MP488、抗高温解絮凝剂LP527、抗盐高温高压降滤失剂HTASP,配制了抗温达240℃、密度为2.0 g/cm3的饱和盐水钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液体系经过240℃、16 h高温老化后具有良好的流变性,高温高压滤失量(180℃)小于20 mL,钻井液抗钙、钻屑、黏土污染性能好,页岩一次回收率达97.4%,沉降稳定性好。     

钾钙基钻井液在吐哈西部区块的研究应用

吐哈油田西部区块第三系泥页岩地层富含盐膏，传统钻井液无法满足钻井液性能稳定和井下安全的要求。根据地层特点，选用抗盐、抗钙能力强的钾钙基钻井液体系。经室内研究评价，优选抗盐降失水剂和基本配方，制订出合理的转化措施和维护处理方案。神282、神北6井应用结果表明，钻井液性能稳定、盐膏层和下部井段井径规则、井壁稳定。钻井完井施工顺利，为盐膏井安全钻进提供了可借鉴的经验。     

兴隆1井钻井液工艺技术

兴隆1井位于霸县凹陷，是渤海湾盆地冀中坳陷北部一个西断东超的箕状断陷，该井是高家堡地区的一口风。险探井，完钻井深为5500m。该地区地层以膏岩、膏泥岩、膏盐岩和含膏泥岩为主，地层胶结性较差，可塑性强，极易发生井漏、井塌、盐层卡钻等复杂事故。该井二开用高抑制性钻井液，三开用抗高温、抗污染高密度钻井液，四开用欠平衡钻井液。三开钻井液解决了该地区大井眼携岩、井壁稳定、膏盐层污染、电测和欠平衡保护油气层等钻井问题。现场应用表明，高抑制性钻井液确保了该井段井眼畅通，起下钻、电测完和下套管顺利；抗污染、抗高温、抗高密度钻井液利于井壁稳定，能抑制油页岩、泥页岩、膏泥岩互层引起的剥落掉块，满足了钻井施工的要求；欠平衡钻井液具有良好的保护井壁稳定的能力，较好地保护了油气层。     

钻井液用抗温抗盐润滑降滤失剂SLJWP的制备及性能评价

在深井复杂地层钻井过程中,高温、高盐和高摩阻一直是困扰钻井工作的难题。在钻井液中加入抗温抗盐润滑降滤失剂,可以在降低摩阻的同时,还具有抗温、抗盐降滤失的效果。利用反相乳液聚合方法制备了一种抗温抗盐润滑降滤失剂SLJWP,在确定合成条件的基础上,对抗温抗盐润滑降滤失剂SLJWP进行了性能评价。红外光谱分析表明,新研制的SLJWP抗温抗盐润滑降滤失剂具有多羟基结构,该结构易和水分子结合,阻止水分子渗入地层。利用旋转粘度计,失水仪、极压润滑仪等仪器,对其性能进行了评价分析。结果表明,SLJWP降滤失剂具有良好的降滤失、抗温、润滑、抗Na+污染能力。     

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.     

抗高温泡沫钻井液体系的实验研究

针对欠平衡泡沫钻井时可能遇到高温、高浓度盐水和油类物质污染，研究出抗高温泡沫钻井液体系，并评价了该体系的泡沫性能以及耐盐油水类物质污染性能和泥页岩膨胀抑制性。该体系是以自制TSB发泡剂体系为基础，加入膨润土、包被剂、增粘剂和稳泡剂等配成。实验结果表明具有良好的抗温性能，150℃高温热滚老化后，起泡体积为650mL，半衰期为302min，并表现出良好的耐盐、耐水污染能力，可满足高温深井欠平衡泡沫钻井的需要。     

滨海油田中深层控压钻井钻井液技术

针对滨海油田地层特性和控压钻井技术对钻井液的要求,对钻井液和现场施工技术进行了优化．优选出了能安全钻井又有利于发现和保护油气层的抗高温盐水钻井液。室内评价和现场应用表明,抗高温盐水钻井液性能稳定,抗盐、钙和酸性气体污染能力强,并具有抑制性强、高温稳定性强、保护油气层效果明显的特点,能满足控压钻井时井壁稳定和抗地层流体污染的需要,建议在滨海油田中深层井广泛推广使用。     

抑制性抗钙盐岩盐与石膏侵污钻井液工艺技术试验研究

石油天然气与盐矿钻探中,常钻遇长段泥岩、页岩、盐岩、石膏、以及膏盐互层和泥盐互层等复杂地层。本项研究形成的钻井液体系,具有超强的抑制性和抗多种高浓度可溶性盐岩对钻井液污染能力,确保在这类复杂地层钻进中井壁化学稳定,有效控制钻屑分散造成污染,维持钻井液性能稳定、流动性好。该体系对地层泥页 岩水化膨胀具有超强抑制性,能有效控制井壁掉块、垮塌与缩径,并抑制泥页岩钻屑水化分散、稳定钻井液性能;在石膏与高纯度复合盐层钻进中,可减少井壁溶蚀、预防形成“糖葫芦”型井眼,并抑制膏盐类钻屑分散、溶蚀,避免钻井液性能恶化;在储层钻进中,能有效保护油气储层,无需添加任何油气层保护剂,就能充当优良的钻井完井液与修井液,是目前国际国内应用效果理想而又价格便宜、配制与维护工艺简单的水基钻井完井液。     

抗高温水基钻井液在龙岗地区的应用

针对龙岗地区深井段的工程地质特点,进一步优化抗高温水基钻井液体系,配制了高温热稳定性优良、抗盐钙污染能力强、抑制性能好的抗高温水基钻井液。在龙岗地区剑门1井、龙岗（301-3井、龙岗19井及龙岗29井进行了现场应用。室内及现场试验结果表明,该钻井液体系抗温达180℃、抗盐达15％及抗钙大于1000mg／L;钻井液综合性能优良,可有效减少井下复杂情况,能够满足该地区深井段安全快速钻井的要求。     

两性离子磺酸盐聚合物处理剂CPS-2000研究

采用MAOPS、AM和AA合成了两性离子磺酸盐聚合物CPS-2000。室内试验评价了CPS-2000在淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水、氯化钙盐水钻井液中的作用，以及CPS-2000在各种钻井液体系中的抗污染能力，并与现场常用聚合物进行了对比。试验结果表明，合成出的两性离子磺酸盐共聚物CPS-2000．在各种钻井液体系中均具有较强的降滤失作用．还具有较强的提粘切能力；具有较强的耐温和抗盐、抗钙能力．热稳定性好，具有较强的抑制性，能有效控制泥页岩水化分散、控制膨润土及固相含量．其抑制粘土水化膨胀、防止地层坍塌的能力明显优于乙烯基磺酸盐聚合物PAMS601．其抗温抗盐能力明显优于现场常用的丙烯酸多元共聚物，尤其是在含有Ca^2 、Mg^2 离子的钻井液体系中，CPS-2000具有更优的性能．在使用普通聚合物无效的情况下仍可较好地控制钻井液的滤失量。     

抗高温环保型有机硅钻井液的研究

利用有机硅降滤失剂研制出了抗220℃高温的环保型有机硅钻井液,并对其流变性能、降滤失性能、抗盐抗钙污染能力、抑制性能、悬浮稳定性、生物毒性和生物降解性进行了评价;利用SEM观察了有机硅钻井液滤饼的形态。实验结果表明,密度为1.16,1.50,1.90 g/cm3的3种有机硅钻井液在150～220℃下老化16 h后均具有良好的流变性能、降滤失性能和抑制页岩水化膨胀的能力,有机硅钻井液经高温老化后形成的滤饼薄而致密;在220℃下老化16 h后的有机硅钻井液具有一定的抗盐抗钙污染能力,悬浮稳定性好,生物毒性达到了排放标准,且具有良好的生物降解性。     

抗高温高密度海泡石钻井液体系

为了开发深部的油气藏，在钻进事需要使用性能更为优良的加重钻进液。为此，研制了一种新型的抗高温高密度水基钻井液体系。     

塔北地区水平井钻井液技术

塔北地区水平井上部大井眼采用聚合物钻井液体系、下部井段采用聚磺钻井液体系、造斜段及水平段采用聚磺混油钻井液体系。现场应用结果表明,聚合物钻井液体系解决了大井眼携岩问题;聚磺钻井液体系抑制能力、防塌能力、携岩能力强;聚磺混油钻井液体系的携带、悬浮岩屑能力及润滑性更好。这几种钻井液体系满足了钻井工程需要,避免了井下复杂情况的发生。     

Research and Application of High Temperature and Ultrahigh Density Drilling Fluid in Deep Wells

Drilling fluid with the high density has been successfully used in many kinds of special formations such as gypsum salt bed, salt aquifer, or compound salt formation. Some problems with this kind of the fluid, however, still have to be considered, for example the high temperature resistance in some complicated deep wells, rheological properties control, and the influence of solid content to rheological properties. The authors introduce, based on the research about some important elements such as rheological properties and the quality of sedimentation stability, a drilling fluid with the high density of 2.45 g/cm³ that has good rheological properties, excellent qualities of sedimentation stability, low water loss, well antisloughing, and small lubrication coefficient, and which can be perfectly used in the deep slim-hole well with the high pressure salt aquifer. In addition, this drilling fluid system with the density of 2.45 g/cm³, no matter in the laboratory test or in the field case (No. 3 well of Jeddah), both performs excellently and controls well the salt crystallization, reducing the rate of the crystallization and preventing sticking, jets blocking, or torque increasing. Finally, with the successful application, this drilling fluid can be regarded as a good example for other deep wells or ultradeep wells with the complicated formation in Fergana Valley, Uzbekistan.     

正电性钻井液体系研究与应用

钻井液技术的发展一直是围绕着如何更好地解决"地层井壁稳定"与"钻井液性能稳定"这一对矛盾而进行的。国内外现有的各种钻井液体系全部属于负电性钻井液体系,即钻井液体系的ξ电位为负值。负电性钻井液体系有利于其本身性能稳定而不利于井壁稳定,经常导致钻井事故的发生。而正电性钻井液体系可以解决井壁稳定、提高钻井速度、保护油气层等关键技术问题。为研究在正电性状态下分散的钻井液技术,实现钻井液正电性的根本转化,重点介绍了钻井液电性的转化、正电性钻井液配方及现场试验。理论和现场实践证明,正电性钻井液体系不仅有利于抑制地层黏土的水化膨胀和分散,提高钻井液的抗盐、抗钙污染能力,维持井壁稳定,而且对保护油气层有重要意义。     

钻井液用超高温抗盐聚合物降滤失剂的研制与评价

针对当前国内外超高温水基钻井液高温稳定性及滤失性调控技术难题,基于分子结构优化设计、聚合单体优选,通过优化合成条件研制了抗高温(240℃)抗盐聚合物降滤失剂HTP-1。HTP-1的最优合成条件为:pH=7.0、单体配比DEAM∶AMPS∶NVP∶DMDACC=6∶3∶3∶1、引发剂0.1%、反应温度60℃、反应时间4 h。热重分析表明,HTP-1的热稳定性很强,发生热分解的初始温度达320℃以上。HTP-1的抗盐能力大于267 g/L,抗钙能力大于5 g/L,与国外抗温聚合物Driscal相当,优于国内钻井液用金属离子增黏降滤失剂PMHA-Ⅱ。HTP-1在淡水基浆、淡水加重基浆、饱和盐水基浆和复合盐水基浆中均具有优异的抗高温(240℃)降滤失作用,优于国外Driscal(抗240℃)和国内PMHA-Ⅱ(抗220℃)。分析了HTP-1的抗温、抗盐抗钙和降滤失作用机理。图6表5参5     

柯探1井高钙盐水层的钻井液技术

柯探1井是部署在新疆阿克苏地区柯坪县的一口风险探井,在寒武系沙依力克组钻遇高钙盐水层,持续不断地钙侵导致重晶石沉降,发生了卡钻等一系列井下故障。为优化复杂地质条件下钻井液配方,现场开展多种试验,提出了钙盐水层钻井液等一系列钻井液配方:①三开配浆即用海泡石代替现在的膨润土,控制好低密度固相,为转换四开饱和盐水钻井液做好准备;②除聚合物之外,常见的淀粉比较适合该区块;③除应用纯碱和小苏打除钙外,使用一些硅酸钾,能预防钙侵,生成的硅酸钙对井壁稳定、防塌有一定的帮助,同时钾离子可以提高钻井液的抑制性;④采用质量较好的白沥青,实现快速优质钻进。现场应用表明,四开高钙盐水层,电测无阻卡,井径规则,套管一次性下到位,钻井液性能满足固井施工要求,现场施工效果良好。     

深井聚合物高密度钻井液处理剂CUD研制与应用

ＣＵＤ高密度钻井液处理剂是以丙烯酰胺为主要单体合成的多元共聚物，在四川油气田和吐哈油田的４０多口井进行了应用。现场应用表明：ＣＵＤ具有良好的抑制性，有较强的抗温能力、抗盐抗钙能力，剪切稀释能力强可大幅度提高机械钻速，与其它处理剂配伍性好，可在易垮塌层段、膏盐层段和高温深部井段使用。本文重点阐述了有代表性的部分井应用情况，并对现场使用效果进行分析，简要介绍了ＣＵＤ的研制情况及ＣＵＤ的室内性能评价。