多元聚胺钻井液研究与应用

针对大港油田明化镇强造浆地层,采用端胺基保护的方法开发了一种小分子多元聚胺抑制剂,解决了常规聚胺类处理剂在高膨润土含量下造成的体系破胶问题。依托自主研发的多元聚胺抑制剂形成了一套高膨润土容纳的钻井液体系,体系抗温150℃,10%膨润土干粉污染后体系的流变性良好,生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环境保护指标,解决了大港油田地层强造浆、易垮塌难点。该体系在大港油田港3-52-1井进行了现场应用,全井施工顺利,无事故复杂。与邻井相比,在井深更深、井斜更大、井底位移更长的情况下,机械钻速提高了7%以上。      

有机硅钻井液在河南张店油田的应用

河南油田张店地区地层黏土矿物含量高达60%～70%,地层倾角大,钻井过程中存在严重的地层造浆和井塌问题.由实验优选出高分子量聚合物、GW-1、OSAM-K及膨润土加量,形成了有机硅钻井液.经过在张店油田南38区块4口井中的应用表明,有机硅钻井液能有效地抑制地层造浆,防止井壁坍塌,减少井下复杂情况.应用有机硅钻井液的井,钻井液密度低,井径扩大率小,没有出现井塌、划眼和起下钻遇阻卡现象,4口井电测一次成功,没有因造浆外排钻井液.     

聚硅氟钻井液在G29-P1井的应用

G29-P1井是冀东油田二开长裸眼、长半径水平井,二开裸眼井段长2576 m,水平位移为900 m.冀东油田明化镇组和馆陶组地层粘土矿物以伊蒙无序间层为主,膨润土含量高,水化膨胀性强,地层极易掉块坍塌,油层易受污染.G29-P1井二开直井段使用聚合物钻井液,定向井及水平井段使用聚硅氟钻井液,利用聚硅氟的抑制性,采取原油与固体、液体润滑剂配伍的方法,解决了直井段、造斜井段、水平井段、填井侧钻后在水平井段降斜、增斜、稳斜等较为复杂的施工问题;并采用细目碳酸钙及变形粒子对油层进行了保护.现场应用表明,聚合物钻井液能有效地控制地层造浆,保持钻井液膨润土含量不大于50 g/L、固相含量不大于10%;聚硅氟钻井液具有很强的抑制性,润滑性好、起下钻附加拉力和转盘扭矩均较低,携岩能力强,能够适应地层特点,稳定井眼,解决了长裸眼水平井施工的需求.     

板深35井钻井液技术

板深35井是大港油田一口重点超深预探井,完钻井深5095m,该井钻探目的是预探板中地区含油气情况。针对所钻地层造浆性强、井壁坍塌严重的特点,介绍了该井不同井段钻井液的配方,上部地层选用了聚合物钻井液体系,下部地层选用硅基钻井液体系,并制定了相应的技术措施。现场应用结果表明,聚合物钻井液体系抑制能力、携砂能力强,硅基钻井液体系具有较强的抗温性、润滑性,满足了板深35井钻井施工的要求。     

强抑制水基钻井液在连续管侧钻井中的应用

针对辽河油田法哈牛区块地层造浆严重、井壁失稳问题突出、连续管钻井携岩困难及黏卡几率高等难题,优选了聚胺抑制剂、封堵剂和高效润滑剂,形成了一套强抑制水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液抗温180 ℃,抗盐20%,抗钙5%,抗钻屑25%,岩屑滚动回收率98.7%,岩心渗透率恢复值大于90%,能封堵0.1~0.3 mm裂缝,并具有较高的承压能力和抗返排能力,润滑性能与油基钻井液相当。强抑制水基钻井液在法51-新161C连续管现场试验井应用过程中性能稳定易调整,携砂能力强,机械钻速高,井径规则,储层保护效果明显。研究表明,强抑制水基钻井液完全满足泥页岩地层连续管钻井施工的技术需求,具有推广应用价值。     

高钙盐-多元聚合物钻井液应用研究

为了解决南阳凹陷魏岗、张店区块中上部地层泥岩分散造浆和泌阳凹陷双江区块井壁掉块垮塌难题,室内通过岩屑膨胀性、分散性实验,优选出一套抑制防塌能力强,配制、维护处理简单的高钙盐-多元聚合物钻井液体系。该体系利用Ca2+,使地层中的蒙脱石等高活性粘土矿物部分转化为低活性的钙土,降低其在钻井液中的分散度;同时选择抗钙、镁能力强的PMHA为絮凝包被剂,使钻井液具有较强的抑制性和防塌能力及良好的流变性。南102井、双平6-1两井的现场试验证明,该体系能较好地解决魏岗区块地层强造浆顽症和江河区块井壁掉块垮塌难题。     

红9-1大位移定向井钻井液工艺技术

红9-1井是大港油田第一口大位移、大斜度的定向井,完钻井深2300.58m,最大井斜76.22°,闭合位移1727.57m,位移与垂深之比为1.46:1。该井钻探目的是评价红8-1井构造明化镇组下段地层的含油气情况。针对所钻地层胶结性较差、造浆性强的特点,选用了聚合物钻井液体系并制定了相应的工艺技术措施。现场实践表明,聚合物钻井液体系抑制能力、防塌能力、携砂能力强,润滑性能好,满足了大位移探井的施工需要,避免了井下复杂情况的发生。该井的钻井液工艺技术较好地解决了大位移定向井的技术难点。     

新型聚胺页岩抑制剂性能评价

针对钻井工程中泥页岩井壁易失稳的问题,近年来开发并应用的聚胺强抑制水基钻井液,被认为是最接近油基钻井液性能的新型水基钻井液。其中,聚胺页岩水化抑制剂作为该钻井液的关键处理剂,具有独特的分子结构和优异的抑制性能。通过抑制膨润土造浆试验、三次页岩滚动分散试验、X射线衍射分析黏土层间距和Zeta电位测试等试验,对比评价了聚胺与传统阳离子钻井液抑制剂小阳离子的抑制性。同时,考察了聚胺、小阳离子与膨润土及常用钻井液处理剂的配伍性。结果表明,与小阳离子相比,聚胺更能有效抑制黏土水化膨胀和抑制泥页岩水化分散,并具有长期稳定作用。聚胺与膨润土及各种钻井液处理剂配伍性良好,克服了阳离子钻井液配伍性差的问题。      

安28断块钻井液技术研究与应用

安28断块地层承压能力低,全井压力形成低-高-低分布;地层造浆性强,生产用水中钙、镁离子含量高,钻井施工难度大,井塌、井漏、井喷、压差卡钻等工程事故隐患伴随整个钻井过程,在以往钻井过程中,经常出现钻井液切力大、触变性强,加重引起粘度和切力升高,形成加重-排放-再加重的恶性循环.安28断块钻井要求钻井液具有较强的抑制性、一定的抗盐能力,良好的流变性能,一定的防漏堵漏能力,好的润滑防卡性能,膨润土含量小于60 g/L,保证钻井液具有较低的粘度和适宜切力,以利于加重作业.通过室内试验研究,优选出适应该断块的强抑制封堵型钻井液体系,并制定出配套工程措施,该套钻井液技术在10口井中成功应用,很好地解决了该区块钻井难题;钻井液性能稳定,起下钻畅通,完井电测成功率达到了100%;钻井周期比以前钻的井缩短了37.8%;在三开钻进中出现的几次井漏,采用随钻和静止堵漏均取得了满意的效果,成功率达100%.     

新型强抑制胺基钻井液技术的研究

针对大位移井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆的问题,在研制出聚胺抑制剂JAI、阳离子聚丙烯酰胺强包被剂PV等主处理剂,并选用XCD和XC-HV复配作流型调节剂的基础上,开发出了与国外高性能水基钻井液性能相当的一种新型强抑制胺基钻井液.性能评价结果表明,该钻井液具有很强的抑制性,由于复配使用了一种成膜防塌剂,其岩屑回收率略高于高外同类体系;携岩能力强,在较低的表观黏度下具有较高的动塑比和ψ3、ψ6读数;而且滤失量低,抗温达120 ℃,抗盐、抗钻屑污染能力强,润滑性良好.该在二连油田巴18平7井的现场应用取得了良好的效果.室内实验和现场应用结果表明,该体系能够有效应用干易水化的泥页岩复杂地层的钻进,并且环境保护性能好.     

原矿土钻井液室内评价与应用

塔里木盆地大北区块井眼尺寸大,上部地层普遍含砾石,钻井液存在携砂难、沉砂卡钻和压差卡钻风险。目前使用的OCMA膨润土虽然符合OCMA或者API标准,但加入到氯化钾聚合物钻井液中增黏效果有限,配制出的钻井液黏度、切力低,滤失量大,不适合大北区块山前井超大井眼的安全快速钻井。为此,提出了用原矿膨润土替代OCMA膨润土配制钻井液的方法。分析了OCMA膨润土增黏失效的原因,评价了原矿膨润土钻井液的流变性能,滤失造壁性能,配伍性能和抗盐水污染能力。研究了原矿膨润土的粒径分布和比表面积。现场应用表明,原矿膨润土钻井液比OCMA膨润土钻井液具有更好的增黏效果,滤失量更低,井下更安全,能满足大北区块超大井眼的携砂要求,井眼畅通,具有推广应用价值。      

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

Applications of strongly inhibitive silicate-based drilling fluids in troublesome shale formations in Sudan

For several decades, wells drilled in Sudan Block 6 have experienced serious hole-instability problem related to drilling fluids due to the highly reactive and dispersive shales existing in the Aradeiba and Abu Gabra formations. The problem included washed out hole sections combined with tight hole, as well as serious sloughing shale. Frequent wiper trips were frequently required and logging of the wells was not usually successful.Previously, several conventional inhibitive water-based drilling fluids such as KCl/polymer, KCl/lime/polymer, and KCl/PHPA have been used in this area, but with only marginal improvements in hole stability and drilling performance. Recently, a newly formulated KCl/sodium silicate system, which overcome the fatal drawbacks of the silicate-based mud systems used previously and characterized by the perfect rheological properties and filtration control, was developed and applied to provide the necessary inhibitive character. The first trial well was drilled with this kind of drilling fluid in Sudan Block 6 and the following benefits were observed: (1) Excellent integrity exhibited by drilled cuttings for shale formations; (2) Stable borehole kept with lower mud weight; (3) Reduced wiper trips; (4) In-gauge borehole shown from caliper logs.Later on, five more wells were drilled with the KCl/sodium silicate drilling fluids in this area. It was found that this kind of drilling fluid could fully meet the demands of drilling operations in this area. Case studies were presented in this paper in terms of wiper trip, inhibitive character of cuttings, hole conditions and mud weight. This newly formulated silicate-based drilling fluid is currently applied in Block 3/7 and Block 6, Sudan widely.     

马深1 井超深井钻井液技术

马深1 井是中石化部署在川东北地区的一口重点预探直井,完钻井深8 418 m。本井四开、五开井段6 225.4~8 418.0 m,井底温度高达175 ℃,存在高温污染、泥页岩井壁失稳、酸根污染以及携砂问题,常规钻井液性能已无法满足正常施工要求。鉴于以上技术难点,通过材料优选、配方优化,成功研制了KCl 聚胺磺化钻井液体系和抗高温聚磺钻井液体系。经过体系验证: KCl 聚胺磺化钻井液具有良好的抑制能力;抗高温聚磺钻井液体系抗温达200 ℃。同时,在应用过程中形成了成熟的超深井钻井液处理技术。现场应用表明,四开平均井径扩大率3.1%,五开平均井径扩大率5.1%,有效地解决了该区块超深井钻井液技术难题,具有一定的推广价值。     

张海39-39Z分支井钻井液技术

张海39-39Z分支井是大港油田第一口真正意上的四级分支井。根据该地区地层特性,综合考虑该井的井身结构、工艺特点、分支井眼工序复杂、保护油气层以及环境保护对钻井液的要求等,结合以往该地区钻井所用钻井液体系应用效果及其现场技术,张海39-39Z分支井在主井眼一开浅地层采用膨润土-聚合物钻井液钻进,二开明化镇组采用聚合物钻井液、进入馆陶组转化为硅基防塌钻井液钻进,主井眼三开及分支井眼均采用有机盐钻井液钻进,较好地满足了分支井不同阶段钻井与其它作业施工要求,钻井液性能稳定,效果明显。该井以合理的流变性能解决了井眼净化问题,以控制合理的有机盐含量和膨润土含量保证了钻井液抑制性、稳定性问题,运用合理的钻井液密度等解决了井壁稳定问题,为今后采用常规钻井液体系及其现场技术完成类似分支井作业提供了借鉴意义。      

适合页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系

针对威远地区页岩气井W-X1井长水平段钻进时存在井壁失稳、漏失以及摩阻较大等问题,以多氨基页岩抑制剂HCA-3、复合封堵剂和高效润滑剂RMLUB-1为主要处理剂,研制了一套适合该区块页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明:该钻井液体系具有良好的流变性能、较低的滤失量以及较好的润滑性能,能够满足页岩储层水平井钻井施工对钻井液性能的基本要求;该钻井液体系与其他水基钻井液相比,其能够更好地降低页岩岩样的Zeta电位值,具有更强的抑制能力;该钻井液体系的高温高压PPA滤失量和滤失速率均与油基钻井液相当,并且能够较好地阻缓压力传递,具有较强的封堵能力;此外,该钻井液体系还具有较强的抗污染能力,加入不同的盐、钻屑粉和膨润土后,体系性能变化不大。强抑制防塌水基钻井液体系在威远地区W-X1井三开水平段成功进行了应用,现场各分段钻井液性能稳定,施工过程顺利,未出现井壁失稳、起下钻遇阻等复杂井下情况,井眼稳定,且提高了钻井效率,取得了良好的施工效果。      

高性能水基钻井液在莺歌海盆地高温高压井的应用

莺歌海盆地中深层高温高压领域温度高、压力大、作业安全密度窗口窄。在复杂地质环境下,常规的聚磺钻井液易变稠、流动困难、泥饼虚厚,引起遇阻、黏卡、井漏等井下复杂问题。通过室内评价,引入新型抗高温聚合物（Calovis HT、POROSEAL）替代常规聚磺钻井液体系中的聚合物（PAC-LV、EMI1045）,构建出高性能水基钻井液体系。室内评价证实,该钻井液在高密度2.30~2.40 g/cm3、高温200~220℃环境下,能长时间保持良好的高温热稳定性,并且有较强的抗污染能力,抗50 g/L钻屑、50 mL/L地层水及5 g/L CO₂,储层保护效果良好,渗透率恢复值为84.6%。该体系在莺歌海盆地高温高压井（压力系数2.20~2.40、温度190~200℃）中进行现场应用,解决了常规聚磺钻井液体系中高温稳定性不足的难题,证实高性能水基钻井液具有良好的高温热稳定性,并且流变性能优越,为后续高温高压复杂地层钻井液体系优选提供参考。      

松辽盆地陆相致密油井壁失稳机理及钻井液对策

大庆油田松辽盆地北部为陆相致密油资源,在勘探开发中存在井壁失稳难题,制约着致密油的高效开发。因此,采用扫描电镜和X-衍射分析对地层岩心的微观结构和黏土矿物成分进行分析,并对其水化特性进行研究,从而分析了大庆油田致密泥岩油地层井壁失稳机理。通过研究钻井液抑制性、封堵能力、理化参数和泥饼质量对井壁稳定性的影响,最终研发了一套氯化钾低聚胺基钻井液体系。室内实验表明,该钻井液体系的抗温达120 ℃,极压润滑性系数小于0.12,滚动回收率大于96%,能抗10%膨润土侵,在大庆油田致密油区块现场应用20口井,井壁稳定效果良好,水平段平均井径扩大率小于6%,固井优质率大于90%,起下钻、下套管作业顺利。研究成果表明,氯化钾低聚胺基钻井液体系能够有效提高松辽盆地陆相致密油地层井壁稳定性,为提高大庆油田致密油开发效率、降低井下复杂事故提供了技术支撑。      

冀东油田固相控制技术优化

冀东油田各区块的目的层位和所用钻井液各不相同,井深和井型也有较大差异,在实际钻井过程中均存在固相含量和膨润土含量偏高,导致钻井液增稠、钻速降低、钻具黏卡、测井阻卡等问题的出现。通过调研油田各区块钻井液固相、膨润土含量和固控设备配套及使用现状,分析了各区块地层特性、钻井液体系和固相控制配备、使用等因素对钻井液固相控制的影响,制定了针对性的固相控制工艺技术,主要包括确定了各区块固相含量和膨润土含量控制指标,钻井液的配制及转换、钻进中固相含量控制和固控设备使用规范。通过在高尚堡区块7口井中的对比应用,发现G76-65和G76-61井在钻井液配制、大分子处理剂加入和固控设备使用方面严格执行固相控制技术,钻井液性能良好,测井一次成功。实践证明,该套技术的推广应用有利于油田钻井施工提速、提效、提质。