甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液性能评价

使用水基钻井液钻复杂泥页岩地层时,如何控制泥页岩的压力传递和流体的侵入是解决井壁失稳的根本性问题。为了获得具有优良抑制性、润滑性、保护储层及环境保护等性能的钻井液体系,用甲基葡萄糖苷MEG和无渗透钻井液转换剂BST-1对青海油田常用的两性离子钻井液进行了改性,并对其性能进行了评价。结果表明,优选出的甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液具有强的页岩抑制能力,钻屑回收率是两性离子聚合物钻井液的3.7倍;有良好的润滑性能,体系的泥饼粘附系数仅为0.0612;抗温达160℃;能抗15%NaCl或0.5?Cl2,且固相容量限高,可用于复杂地层的钻井施工;具有较好的保护储层效果,储层岩心的渗透率恢复值约为83.46%。     

一种新型MEG钻井液体系的研究与应用

为满足海上油气田开发在储层保护及环境保护等方面的特殊要求,研制出了一种新型MEG(甲基葡萄糖苷)钻井液体系。该钻井液体系是一种无环境污染的油基泥浆替代体系,主要由MEG、流型调节剂、降滤失剂、pH值调节剂等组成。室内研究及现场应用结果表明,所研制的MEG钻井液体系具有良好的抑制、润滑性能及突出的储层保护和环境保护特性。     

甲基葡萄糖苷的防塌机理研究

以淀粉为原料合成了甲基葡萄糖苷（MEG），考察了MEG对泥页岩分散的抑制作用、对膨润土水化膨胀的抑制性能、对泥页岩膜效率的影响和对钻井液水活度的影响，并在此基础上对MEG的防塌作用机理进行了详细分析，以期达到进一步开发利用MEG的目的。实验结果表明，MEG具有一定的抑制泥页岩水化膨胀、分散的作用，但其抑制作用较弱，远不如无机盐和聚合醇类页岩抑制剂；MEG能大幅度提高泥页岩的膜效率，被25%的MEG溶液饱和后，泥页岩膜效率提高率达200%以上；MEG具有有效降低钻井液水活度的作用，在加量充足的情况下，MEG单独使用或与无机盐复配使用均可将钻井液水活度降到0.85以下。因此，通过提高泥页岩膜效率及降低钻井液水活度，MEG能在钻井液/泥页岩体系间产生有效的渗透压，通过渗透作用降低钻井液中的自由水向地层滤失是MEG稳定井壁的主要作用机理。MEG的防塌性能特点与其分子量和分子结构密切相关。     

常规天然气分析标准对页岩气的适应性评价研究

针对川西地区中浅层长水平井钻进过程中存在的水平井段长易卡阻、砂岩泥岩交错易发生井壁失稳等难题,研制出了新型聚胺仿油基钻井液。该钻井液主要由具有强抑制作用的处理剂聚胺和主要作用为润滑和降滤失、兼具抑制功能的处理剂MEG(甲基葡萄糖甙)组成,具有高润滑性和强抑制性的特点,其抑制性能和润滑性能接近油基钻井液水平。现场应用表明,聚胺仿油基钻井液性能稳定、密度调节范围广、流变易于控制、滤失量小且泥饼薄而韧性好,能有效地抑制泥页岩水化分散,保持井壁稳定,满足川西长水平井段施工需求。     

MEG水基钻井液的研究与应用

MEG(Methylglucoside甲基葡萄糖甙)是聚糖类高分子物质的单体衍生物．加入钻井液中可以形成半透膜，降低水的活度，有利于减少钻井液和地层中水的运移，保持井壁稳定，且具有良好的抑制性和润滑性。用MEG为主剂配制成的MEG水基钻井液具有流变性易调整，高温稳定性好，抗污染能力强及油气层保护效果好等特点。在T86047井的成功应用证明，该钻井液流变性、润滑性等性能与邻井聚磺混油钻井液相当．并具有良好的井壁稳定性和环保特性。     

复杂地层仿油基钻井液研究

针对江苏油田深部泥页岩不稳定地层导致的复杂及含泥页岩长水平段水平井、大位移井的井壁稳定、润滑、携岩及托压等问题,结合江苏油田特点及环保要求,开展了仿油基钻井液探索性研究,优选出聚醚多元醇JMC-60、高效页岩抑制剂DYZ-1、惰性纳米材料DS-RH325等处理剂,形成了初步的仿油基钻井液体系配方,其页岩抑制性、高温高压滤失性能及润滑性基本达到油基钻井液水平,为江苏油田复杂区块井及含泥页岩水平井钻井提供了新的技术思路和研究方向。     

四川盆地涪陵地区页岩气高性能水基钻井液研发及效果评价

目前油基钻井液本身存在的环保性能不足、成本过高、工艺复杂等缺点,以及常规的普通水基钻井液体系的页岩井壁稳定性和润滑性不能满足页岩水平井钻井需要的问题。研制并构建了一套由成膜封堵剂、抑制剂和类油基润滑剂3种主剂所组成的高性能水基钻井液体系。该钻井液体系具有良好的页岩井壁稳定性、与油基钻井液相当的封堵、润滑性能、生物毒性低、水基钻屑可以直接排放。这种页岩气高性能水基钻井液体系能够满足涪陵页岩气田钻井中长水平段的应用要求。     

钻井液用阳离子甲基葡萄糖苷

针对甲基葡萄糖苷在钻井液中加量大、抗温性较差、抑制性有待提高等缺陷,在甲基葡萄糖苷分子上引入季铵盐的结构,合成了阳离子甲基葡萄糖苷CMEG。实验结果表明,合成出的CMEG具有很好的表面活性和润滑性,5%CMEG水溶液的表面张力为30.9 mN/m,摩阻系数仅为0.16(与油基钻井液相当),有助于提高采收率和加快钻井速度;具有优异的抑制页岩水化膨胀(相对回收率高达99.01%)和抗高温(150℃)的能力,且配伍性较好,能与其他处理剂产生协同作用。CMEG性能都优于甲基葡萄糖苷,预计在钻井液中具有极好的应用前景。     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度Ca Cl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在Ca Cl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在Ca Cl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的Ca Cl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度CaCl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在CaCl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在CaCl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的CaCl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

页岩水平井用高性能油基钻井液研究与应用

国内页岩油气水平井用油基钻井液(OBM)存在切力低、流变性能差等问题,难以完全满足页岩油气长水平井钻井施工井壁稳定与井眼清洁的技术要求。针对上述问题,在借鉴国外先进技术的基础上,开展了页岩油气水平井用OBM体系构建,在研发核心处理剂的基础上,形成了一套高性能油基钻井液体系,对其综合性能进行了系统研究,该钻井液体系整体性能指标达到国外同类钻井液体系水平。该油基钻井液在彭页2HF井水平段钻进中进行了成功应用,并创造了国内陆上页岩气水平井水平段和水平位移最长的新纪录。高性能油基钻井液技术的成功研究与应用,提高了我国高性能油基钻井液技术的自主化水平。      

烷基糖苷衍生物钻井液研究及在长宁H26-4井的应用

针对川南页岩气地层特点,长水平井的钻井要求,研发了一种新型的水基钻井液体系-烷基糖苷衍生物(ZYAPD)钻井液体系,并通过室内评价了其基本性能、井壁稳定能力、润滑性。结果表明,该钻井液体系具有良好的流变性能,高密度条件下高温高压失水小于5 mL;90℃条件下对露头页岩岩心连续浸泡,ZY-APD钻井液在50 d内与油基钻井液井壁稳定能力相当;润滑系数小于0.1。该钻井液在长宁H26-4井的应用过程中,井壁稳定、携砂效果及润滑性能良好。该体系较好满足了页岩气水平井钻井施工技术要求。     

低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

油基钻井液配制剂研究

针对页岩油气钻井用油基钻井液体系配方优选困难、需要处理剂的种类繁多、不同处理剂间相互配伍性差、主要性能调控难度大、现场配制工艺复杂及成本高等问题,研制了一种新型油基钻井液配制剂,该配制剂具有多种官能团,能满足油基钻井液配制的需要和现场施工性能要求.用该配制剂配制油基钻井液的工艺简单,性能指标易调控.当需要提高黏度时,可以加大油基钻井液配制剂的加量或适当提高盐水加量;当需要降低滤失量时,应增加油基钻井液配制剂的加量或添加乳化沥青等;增加矿物油的加量能降低油基钻井液的黏度;减少盐水的加量,提高破乳电压值.油基钻井液配制剂便于存放,具有较好的封堵性能.     

MEG钻井液保护油气层特性的实验研究

MEG钻井液是最新研制的对环境无污染的一种抑制性水基钻井液。MEG为葡萄糖的衍生物,是甲基葡萄糖甙或两种对映异构体的单体以及少量二聚、三聚体的混合物。MEG性能可与油基钻井液相比拟。室内通过滤液浸泡、表面张力和界面张力测试、MEG基液的颗粒粒度分布测定、抑制性对比评价实验研究了甲基葡萄糖甙钻井液对储层的保护特性。结果表明,甲基葡萄糖甙钻井液体系具有良好的滤失性和保护储层的特性,在高、低渗透储层中均能有效地控制固相和滤液侵入地层,减轻对储层的伤害。     

国内外钻井液技术新进展

为全面了解国内外钻井液技术研究现状、明确钻井液技术的发展趋势与方向,在调研大量相关文献及报道的基础上,对近年来国内外出现的钻井液新技术进行了分类归纳总结,从新型钻井液体系、储层保护技术、防漏堵漏技术、新型钻井液处理剂、钻井液泥饼清除技术等5个方面对其进行了介绍。其中,新型钻井液体系涉及各种水基钻井液体系、油基钻井液体系、合成基钻井液体系和成膜钻井液体系等;介绍了裂缝性碳酸盐岩储层保护技术;防漏堵漏技术主要介绍了可溶粒子降滤失剂、超低渗透添加剂、微凝胶聚合物降滤失剂等;新型钻井液处理剂包括快钻进KSAJ、Mn₃O₄加重剂、季铵盐表面活性剂、页岩抑制剂（乙基葡萄糖苷和SIAT）和高温保护剂GHB等;还对钻井液泥饼清除技术作了简要介绍。     

抗高温高密度低毒油包水钻井液技术

选择3#白油作为连续相,优选出了用于配制油包水逆乳化钻井液的有机土、乳化剂、润湿剂、降滤失剂、辅助处理剂及其加量,并确定出了该体系的最佳配方.该新型油包水钻井液具有良好的流变性能、悬浮能力、高温稳定性(抗温220℃),破乳电压一般在600 V以上;具有强的抑制性,且抗污染能力强、钻井液性能易于调整;该体系在现场应用中井径规则、钻具扭矩小、钻速快、润滑性好,井壁稳定,且施工工艺简单、现场维护容易.可循环回收使用,并具有优良的储层保护特性,能解决地层复杂、泥页岩吸水膨胀、润滑减阻效果不佳、储层保护效果差等技术难题.     

现场钻井液用烷基糖苷类处理剂性能研究

介绍了钻井液用烷基糖苷类处理剂的应用现状,通过测定现场应用烷基糖苷类处理剂的钻井液p H值、水分、水不溶物、阳离子度、相对抑制率、滤失量降低率等指标考察了钻井液的性能,得出各类产品在钻井液中的主要功能和适用条件。甲基葡萄糖苷产品可作为抑制剂兼具降滤失的效果;阳离子烷基糖苷可作为强抑制剂,应配合常规降滤失剂一起使用;高浓度的烷基糖苷具有井壁稳定和润滑的作用。     

反渗透型低自由水钻井液体系

为了解决南堡油田深层硬脆性泥页岩井壁失稳问题,研究了反渗透型低自由水钻井液体系。该体系针对泥岩纳微米级孔喉引入纳微米封堵技术,在近井壁地带形成半渗透膜,配合键合水技术降低钻井液水活度,产生反向渗透压差,平衡液柱压差和毛管力,提高体系的井壁稳定效果。纳微米封堵材料包括胶束剂HSM和固壁剂HGW,HSM在水中呈球状、层状、棒状,尺寸在1~100 nm之间,其通过亲水基团多点吸附缠绕在井壁上,其疏水基团裸露在外相互黏结,在井壁上形成一层疏水膜;HGW是憎水性的亚微米级乳液,其覆盖在井壁岩石表面,在压力作用下堆积形成一层憎水膜,通过加入3%HGW+2%HSM、再加入20%键合剂,钻井液的膜效率可以从0.11提高到0.30和0.50。室内评价表明,该体系具有类似于油基钻井液的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能。该体系在南堡2-35和南堡4-65井进行了应用。现场应用效果表明,应用井井壁稳定、井径规则,与邻井相比,钻井液密度由1.26降低至1.20 g/cm3,机械钻速提高了49.62%,实现了深层泥页岩的井壁稳定、油层保护与优快钻井的多重目的。     

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。