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。     

肯基亚克侧钻井高密度饱和盐水钻井液技术

肯基亚克油田位于哈萨克斯坦共和国滨里海盆地东缘肯基亚克构造带上,地质情况极为复杂,井喷、井漏、井塌和卡钻等复杂事故频繁发生。根据该区块地质特点和侧钻井的要求,优选出了高密度饱和盐水聚磺钻井液。经肯011和肯106侧钻井应用表明,该高密度饱和盐水聚磺钻井液性能稳定、抑制性强、流变性好,有效地降低了钻杆与井壁的摩擦阻力,改善了钻井液的流变性和抑制防塌能力,避免了钻井液的密度波动过大导致的井漏和井喷等复杂情况;通过在钻井液中添加油溶性和酸溶性暂堵剂,保证了钻井液有合理的颗粒粒级分布和良好的封堵能力,有效地保护了油气层。     

水基钻井液配方组合的回顾与展望

综合分析了我国水基钻井液技术的发展，包括：①聚磺钻井液的形成过程及包括约10种处理剂的配方组合模式；②硬脆性泥页岩地层井壁稳定厦钻井液体系（抑制剂＋封堵剂）；③从半透膜机理发展出的4种新体系（聚多醇类，甲酸盐类，甲基葡糖苷。硅酸盐粪）。介绍了国外水基钻井液最新技术：④无侵害钻井波及其处理剂，滤失量的砂床法测定蛄果及应用；⑤胺基钻井液及其处理剂，钻屑整体硬度测试和耐崩散性测试；⑥设计者钻井液。认为在押制机理上成膜和封堵是今后发展方向，在配方组合上应由聚合物＋磺化物体系转向聚合物＋封堵剂体系。图7表2参27。     

川西知新场地区稀硅酸盐防塌钻井液技术

川西知新场地区泥页岩发育,特别是同一裸眼段,含有多层硬脆性泥页岩,极易发生井壁失稳,给钻井施工带来极大的影响。针对现用聚磺钻井液体系防塌封堵能力难以满足需要的实际情况,在深入研究井壁失稳机理的基础上,通过正交实验,研究形成一套以聚磺钻井液为基础的稀硅酸盐防塌钻井液技术。经过性能评价,稀硅酸盐钻井液克服了以往流变性难控制的难题,可控密度为1.40～2.20 g/cm3,并具有较强的防塌封堵能力。研究成果在ZX31井进行了现场应用,实钻三开井径扩大率远低于邻井,表明稀硅酸盐钻井液具有较好的防塌封堵能力,解决了川西知新场地区井壁失稳问题,为知新场-石泉场构造带的勘探开发积累了经验。     

华北牛东地区深井抗高温防塌钻井液技术研究与应用

华北油田牛东地区油层埋藏深,井底温度超过200℃,且钻井中易发生井壁失稳等复杂事故,常规钻井液体系稠化严重、防塌性能不足。基于深部地层岩样X射线衍射、扫描电镜组构分析结果,进行了深部地层井壁失稳机理及对策研究,结果表明牛东地区深层岩样黏土矿物含量较低,微裂缝发育,钻井液滤失是井壁失稳的主要原因。通过实验优化构建了两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系,并优选了刚性及可变形封堵防塌剂,形成了适合牛东地区的两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系,在牛东101井目的层段(井底温度207℃)进行了试验应用。室内评价结果表明,两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系在240℃热滚前后具有良好的流变、滤失性能,加入复配的刚性及可变形封堵防塌剂后砂床滤失量降低80%以上。现场应用过程中,钻井施工正常,电测一次成功,与邻井同井段相比,平均井径扩大率从56.74%降低为9.6%,实现了安全钻井的目标。该体系及其现场应用技术对牛东地区甚至其他高温超深井钻井具有非常重要的参考意义。图2表7参9     

高钙盐钻井液在塔中地区中1H井的应用

塔里木盆地塔中地区沉积环境复杂，平均井深〉5000m，用聚磺体系钻井液钻进时常发生井壁坍塌、阻卡、扭矩增大等现象．在石炭系地层尤为严重，同时还常钻遇含Cl^-极高的地层水。为此设计了由多种抗温降滤失剂（PAM-S、CPS-2000、Siop—E），防塌剂（GXC、AOP-1、聚合醇），高温降滤失剂SMP等配成的高钙盐钻井液。在该钻井液滤液中，页岩高温高压（120℃，2MPa）膨胀量（0．46mm）小于，页岩150℃、24h滚动回收率（92．6％）和岩心渗透率恢复率（96，2％）大于原用聚磺钻井液滤液中的值；被1／5体积的含Cl^-80g／L、含Ca^2＋ 2g／L的地层水污染后用重晶石将密度调至原值，该钻井液的各项性能可完全恢复。详细介绍了在中1H评价井钻进中，该钻井液的配制、转化、维护和处理，包括Ca^2＋含量和氯化钙消耗量，聚合铝含量、膨润土含量、HTHP滤失量及pH值的控制。中1H井石炭系井段平均井径扩大率为11．55％，比使用聚磺钻井液的中1井降低64．5％，钻速提高1、16倍。讨论了该钻井液的防塌机理。图2表2参2。     

塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术

针对塔里木盆地顺北区块火成岩地层钻进中存在的井壁失稳严重、恶性漏失风险高、长裸眼漏塌同存、摩阻高和掉块卡钻等钻井技术难点,开展了钻井液体系配方优化研究。根据包被抑制剂对钻井液性能的影响试验、不同降滤失剂作用效果试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验和复合润滑剂配比和降摩阻试验结果,研制了强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液。室内试验表明,火成岩岩样在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别为96.07%和1.87%,钻井液能够抗5% NaCl和2% CaSO4污染。该钻井液在顺北1-3井火成岩地层钻进中进行了现场试验,其二叠系火成岩地层平均井径扩大率仅为12.88%,复杂时效比顺北1-1H井缩短了37.9 d;二叠系火成岩井段未发生漏失;辉绿岩地层平均井径扩大率比顺北1井降低了15.7百分点。室内研究与现场试验表明,强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液技术解决了顺北区块超深井火成岩钻井技术难点,可以在该区块进行推广。      

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。      

卡因迪克地区及泥浆应用分析初探

卡因迪克地区20世纪50年代钻探了瞳1井、卡2井至卡5井，共计5口井。在钻探过程中虽然发现有油气显示，但由于受当时钻探技术和其他因素的影响，使得该地区勘探未获得突破。2000年四川局钻井队成功的在该 地区钻探了瞳6井，并且喜获得工业油气流，从而取得了重大突破。随后又部署钻探了瞳7、卡8等5井探井，钻井情况表明，该地区钻进难度较大，井壁垮塌和提下钻阻卡等复杂事故经常发生，个别井段的井径扩大率达到了100％以上。使用有强抑制性的钾盐聚磺泥浆、钾钙基聚磺泥浆和有机盐泥浆，使得上述复杂事故得到了一定的控制。     

土库曼斯坦加尔金内什气田复杂井钻井液技术

针对土库曼加尔金内什气田不同复杂特点,选用两性离子聚合物和聚磺钻井液体系,解决了444. 5mm大井眼3 000 m长裸眼泥页岩地层造浆、钻头泥包、井壁垮塌和起下钻阻卡等技术难题;抗150℃高温高密度(2. 10～2. 45 g/cm3)饱和盐水聚磺钻井液体系,解决了450～700 m巨厚盐膏层蠕变缩径和盐水侵技术难题;抗高温(170℃～180℃)强封堵防塌钻井液体系及堵漏技术,解决了"三高"碳酸岩生物礁目的层易垮塌、安全窗口窄、孔洞裂缝发育、漏喷同层等技术难题。施工期间配合甲方成功处理由于钻具老化、钻遇异常高压×264井、110井三开高压盐水溢流、井漏,×262井四开溢流关井断钻具打捞等井下复杂事故。目前5口技术服务井中2口井已成功完钻。     

义171-斜15VF井钻井液技术

针对义171-斜15VF井地质构造复杂、钻井液技术难度大的特点,施工中采用强抑制聚合物钻井液体系和强抑制聚磺润滑防塌钻井液体系,利用胺基聚醇的强效抑制作用、胶乳沥青和双膜承压剂的复合封堵作用以及硅氟稳定剂的高温稳定作用,解决了沙河街组易发生的泥页岩水敏性垮塌及应力性垮塌、膏泥岩缩径卡钻及定向井润滑防卡等难题,顺利钻至目的层,达到了优快钻井的目的。     

巴喀地区防塌钻井液技术的研究与试验

通过开展X-射线衍射分析以及滚动回收率和膨胀率实验,分析了巴喀地区地层黏土矿物理化性能变化规律。针对巴喀地层岩性特点和钻井液使用技术难点,结合现用的几种钻井液体系(分别为聚磺钻井液、聚醚多元醇钻井液和胺基聚醇钻井液),主要开展了常规性能、抑制性能和封堵防塌能力的评价,并采用最佳配方钻井液在柯21-平1井进行了现场试验。实验结果表明,煤层黏土矿物含量较高,且以伊/蒙混层为主,要求钻井液在煤层井段应具备强抑制性,下部应具备封堵防塌能力。优选出抑制性和封堵防塌能力均最好的胺基聚醇钻井液体系配方为(4%~5%)膨润土+0.5%胺基聚醇AP-1+0.5%铝基聚合物防塌剂DLP-1+(0.8%~1%)水解聚丙烯腈钠盐NaHPAN+0.5%NaOH+(0.3%~0.5%)羧甲基纤维素CMC+(3%~4%)阳离子乳化沥青+3%磺甲基酚醛树脂SMP-1+(3%~5%)磺甲基酚醛树脂SMP-2+3%褐煤树脂SPNH+2%无侵入保护剂BST-2+3%磺化单宁SMT+(2%-4%)磺化腐殖酸铬PSC,其API滤失量4.2mL,高温高压滤失量为12mL,能有效抑制泥岩水化膨胀,具有良好的封堵防塌能力。柯21-平1井的现场试验结果表明,煤层段钻井过程中未发生井下复杂事故,成功钻穿多套煤层及含煤地层,同时,还确保了定向钻井时的井壁稳定,使钻井周期明显缩短,且钻井液性能易于维护,操作简单,满足了煤层井段安全钻井的要求。图2表6参3     

扎纳若尔油田钻井液工艺技术

扎纳若尔油田是CNPC出资控股,与哈萨克斯坦共同组那宾阿克纠宾油气股份公司属下的主力油田。该油田的主要油层为石灰系,深度为2800-3800m左右。该油田的地层情况非常复杂,在钻井施工中经常发生井塌,井漏、卡钴等井下复杂事故,甚至造成井报废,为了提高钻井速度和效率,采用中国的钻井液体系,即一开选用密度为1.05-1.15g/cm^3的两性离子聚合物钻井液;二开用密度为1.05-2.00g/cm^3的两性离子聚磺饱和盐水钻井液体系;三开选用密度为1.14-1.16g/cm^3两性离子矣磺屏蔽暂堵钻井液,该套钻井液体系解决了大段粘土层,泥岩地层造浆,软泥岩塑性流动引起的起钻遇卡,下钻遇阻,划眼等井壁稳定问题;屏蔽暂堵技术提高了油层承压能力,避免了井壁稳定问题;屏蔽暂堵技术提高了油层承压能力,避免了井漏,较好地保护了油气层。该套钻井液体系适应了该区域地层特点,满足了钻井施工要求,油井日产量比过去提高了30%。     

渤海X油田无土相水基钻井液室内研究

针对渤海X油田存在的黏土分散、软泥岩缩径、起钻遇阻卡、储层段中高孔渗特征等问题，通过优选流变性调节剂、降滤失剂、润滑剂、封堵剂、抑制剂等核心处理剂，形成了一种无土相钻井液，其配方为:海水+0.2%NaOH+0.2%Na₂CO₃+0.3%PF-VIS+0.3%FA-367+0.6%PAC+2.0%PF-Lube+2%K-HPAM+1.5%超细碳酸钙+1.5%双溶暂堵剂+1%纳米封堵剂JF-1+HCOONa，该钻井液不含膨润土，能有效减少对储层的损害，钻井液滚动回收率在90%以上，且具有良好的热稳定性能及抗岩屑污染能力，形成的封堵层抗压强度在7 MPa以上，因优选HCOONa作加重剂，水基钻井液对WM95S管材腐蚀速率仅为0.0359 mm/a。      

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。      

辽东湾探井用改性天然高分子钻井液技术

DS4井是一口位于渤海北部辽东湾海域的区域探井。针对DS4井裸眼段长、地质条件复杂、钻遇油气层位多的情况,在对钻井液抑制性、封堵性、保护油气层作用机理进行分析的基础上,对改性天然高分子钻井液进行了配方优选。实验结果表明,在改性天然高分子钻井液中引入强抑制剂AP-1和封堵剂DLP后,钻井液具有良好的抑制性和封堵性,防止了DS4井上部明化镇组、馆陶组高渗透地层的漏失,在较低的密度下确保了下部东营组泥岩地层的井壁稳定,实现了安全快速钻井;具有优良的润滑能力,在DS4井二开裸眼段长3131 m、位移大（1060 m）、最大井斜达到34.5°的情况下,成功地实现了电测一次成功率100%;钻井液具有低荧光特性,能够及时地发现油气层;具有优良的油层保护效果,DS4井在东营组发现了良好的油气显示,并在试油阶段获得了高产的工业油流。      

钻井液用聚合物暂堵剂室内研究与评价

采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPs)、丙烯酸(AA)等3种有机单体和一种无机材料,在2种交联剂作用下聚合成抗高温储层暂堵剂.考察了无机材料含量和交联剂使用对产物性能的影响,结果表明,加入适量的无机材料和使用交联剂可以大幅改善聚合物的综合性能.合成的暂堵剂在淡水基浆、盐水基浆、饱和盐水基浆和复合盐水基浆中均具有较好的降滤失作用,抗温可达150℃,并与聚磺钻井液体系具有一定的配伍性;在钻井液或水溶液中高温老化后保持良好形态,结构完整,表现出较强的抗温稳定性,可长效发挥暂堵作用和降滤失的效果,基本能满足现场施工的要求.酸溶性实验表明,该暂堵剂的酸溶率可达到90％以上,满足酸化解堵的要求.岩心流动实验结果表明,合成暂堵剂具有较高的渗透率恢复值,可有效提高深层高压低渗储层的保护效果.     

深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术

针对深水地层压实程度低、钻井液安全密度窗口窄、易导致井漏的技术难题,以烯类单体、大分子交联剂及层状结构硅酸盐矿物等为主要原料制备了柔性颗粒封堵剂,以此为基础构建了深水抗高温封堵承压水基钻井液。室内实验证明,柔性颗粒封堵剂韧性好,抗温达160 ℃,在10%盐水中性能稳定,对渗透性岩心、裂缝及砂床均具有良好的封堵效果,显著提高承压能力;构建的深水抗高温封堵承压钻井液160 ℃老化前后流变性能稳定,黏度和切力合适,4 ℃与25 ℃下的动切力比值小于1.35,具有显著的低温恒流变特性,封堵后岩心的渗透率接近于零,承压能力达11 MPa,抗膨润土粉及氯化钠污染的能力强,保护储层效果良好,岩心渗透率恢复率大于90%。该深水抗高温封堵承压水基钻井液在南海陵水区块进行了现场应用,提高了易漏地层的承压能力,承压能力提高6～11 MPa,确保了复杂井段的钻井安全。      

大孔道高渗层开采后期封堵技术

大庆油田喇嘛甸区块储层大多为高渗透油层,随着注采的深入,陆续变化为大孔道高渗层,这类油层在钻井中易造成钻井井漏、钻井液滤液伤害储层,采油过程中易出现低效循环或无效循环等问题。为解决井漏和钻井液伤害储层问题,研制了以成膜聚合物、可降解颗粒和天然纤维为主要成分的锁孔成膜封堵剂,通过锁孔成膜封堵剂的室内加量优选实验、性能配伍实验,得到了锁孔成膜封堵剂在钻井液中的加量为2%~3%,确定了钻井液配方为:2%膨润土+0.5% HX-D阳离子聚合物抑制剂+1%阳离子黏土稳定剂NW-1+1.5%井壁稳定剂FRJ-Ⅱ+0.5%HPAN+1%改性沥青+0.2%氢氧化钾+2%~3%锁孔成膜封堵剂,形成了钻井过程中的锁孔成膜防漏封堵技术,现场应用过程中防漏成功率提高了9.3%,钻井液侵入带平均厚度由原来的29 mm降至5 mm,有效保护了储层。为解决采油过程中低效循环或无效循环问题,研制开发了以油泥砂为主剂的一种堵水调剖剂,通过堵水调剖封堵物强化时间与最终强度实验,确定了堵水调剖悬浮液中油泥砂与胶结剂的比例为20∶1、胶结剂的质量分数为5%,设计了现场堵水调剖技术方案以及应用要点和注意事项,在现场试验4口井,含水最大降幅为7.0%,累计增油837 t。该封堵技术有效解决了大孔道高渗层开采后期钻采过程中出现的上述各种问题,为大孔道高渗层后期的顺利钻采提供了技术保障。     

深水高温高压井钻井液技术

LS25-1S-1深水高温高压井实钻井深为4 448 m,完钻层位为梅山组,采用六开井身结构,φ212.7 mm井段为目的层段,压力系数预测为1.70~1.84,安全密度窗口窄,需重点关注井控、防漏和水合物生成的预防;同时由于井底温度约为147℃,而出口温度只有17℃,保持钻井液在高密度下的高、低温稳定性、防重晶石沉降、良好流变性和储层保护是该井段技术重点。以LS区块气源为研究对象,通过利用水合物抑制软件HydraFLASH绘制不同抑制剂浓度下水合物P-T相图,优选出钻进及静止期间水合物抑制配方:（9%~15%）NaCl+5% KCl+10% KCOOH+（0~45%）乙二醇。选用了抗高温降滤失剂HTFL,其加量为0.8%时体系高温高压滤失量小于10 mL,泥饼质量好。研发了一种新型的封堵剂PFFPA,PF-FPA较FLC2000具有更好的封堵降滤失效果。性能评价结果表明,该体系抗温达170℃,高低温流变性平稳,能抗10%的钙土污染,而且沉降稳定性好,封堵能力强,渗透率恢复值在80%以上,储层保护效果好。在现场应用中,通过Drill Bench软件模拟,将排量降至1 400 L/min,此时ECD为1.94 g/cm3,小于漏失压力当量密度（1.96 g/cm3）,ROP为10 m/h,岩屑传输效率仍在85%以上,满足携岩要求。该井顺利完钻,表明该套钻井液技术解决了现场作业难题。