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。     

却勒构造高密度欠饱和盐水钻井液技术

却勒构造四开地层存在大段的易水化、膨胀、分散的泥岩、软泥岩、泥质膏岩和盐层。采用抗高温抗污染能力强、抑制性强的高密度(密度为2．15～2．30g／cm3)欠饱和盐水钻井液钻进，在却勒l井和却勒4井的应用中分别出现了高粘度和低切力、高粘度和高切力、泥饼摩阻大的问题，钻井液维护处理难度大。因此，在却勒6井的钻井过程中，对高密度欠饱和盐水钻井液的配制、维护处理进行了调整。现场应用表明，高密度欠饱和盐水钻井液具有抑制性强、流动性好、润滑性好、滤失量低、易维护的特点。该钻井液有效地抑制了泥岩与软泥岩的水化膨胀分散，返出岩屑光洁度高．表面不容易被水侵入，里面发干，整体硬度较高；钻井液固相含量、粘度和切力稳定，维护处理量小。该钻井液只要维护处理得当，完全能满足该地区钻井的需要．     

晋古13井钻井液技术

晋古13井是华北油田一口预探井,目的层为奥陶系,完钻井深为5099 m,井底温度超过160 ℃.该井地层情况复杂,馆陶组地层有大段燧石砾岩、石英;沙河街组有多层盐岩、膏质泥岩和油页岩,易发生缩径、坍塌,邻井曾发生过缩径卡钻等事故,钻井施工难度大.该井二开强造浆地层采用劣质固相容量高的聚硅氟钻井液,三开盐膏地层采用聚磺欠饱和盐水钻井液,并配合使用甲酸钠以改善钻井液性能,增强钻井液抑制性和稳定井壁能力,四开采用低密度低固相保护油气层钻井液.应用结果表明,该套钻井液技术满足了晋古13井的地质条件,全井无事故,电测成功率为100%.     

HJS-1井钻井液技术的研究与应用

在HJS-1井的相邻地区钻井过程中钻遇高压水层、水化分散能力强的含膏泥岩、复合盐岩层、易漏灰岩等多套复杂层系，井壁失稳导致了复杂事故的发生。使用聚合物钻井液、KCl聚合物钻井液、超高密度盐水钻井液、聚合醇环保欠饱和盐水钻井液等多套体系，满足了钻井施工、地质录井的需要。现场应用表明，KCl聚合物钻井液抗盐膏能力强；超高密度盐水钻井液性能稳定，有效防止了盐层的塑性蠕动，井眼稳定；聚合醇环保欠饱和盐水钻井液，有效地保护了油气层。该区使用环保型水基钻井液顺利完成了全井施工，达到了地质勘探目的。     

天山南库车凹陷复杂构造带钻井液技术

天山南库车凹陷复杂构造带上部吉迪克组地层高压盐水层极为发育、富含石膏,存在膏泥岩、膏盐层污染钻井液和缩径阻卡、高密度钻井液流变性控制困难、高压差卡钻、高密度下井漏、高温稳定性等系列难题,因此选用了钾基聚合物(聚磺、欠饱和盐水聚磺)钻井液.由于现场采用针对性的密度、流变性、膨润土含量和Cl-控制技术以及防止膏泥岩缩径阻卡、石膏侵预防和处理措施、润滑防卡控制技术,有效解决了大井眼携岩洗井、地层缩径阻卡、高密度钻井液流变性控制等技术难题,取得良好防塌抑制、抗污染效果,井径质量优质.现场应用表明,钾基聚合物(聚磺、聚磺欠饱和盐水)钻井液性能稳定,抗污染性强,多口井成功穿越了高压盐水层、高含石膏层、盐岩层和膏盐层;钻井液防塌抑制性强,井径规则;钻井液润滑防卡效果好,短程起下钻一次到底率为100%.在目的层采用乳化石蜡封堵、超低渗透成膜低伤害钻井液油气层保护技术,发现了良好的油气显示层.     

青海油田开2井高密度钻井液应用技术

青海油田开特米里克构造地质条件复杂,存在高压盐水层、长井段膏盐层、高低压共存层。钻井施工中,上油砂组大段泥岩容易坍塌,下油砂组井漏、井涌、井塌、地层出水问题频发,深部干柴沟组邻井从未钻达,地质资料不明。介绍了高密度聚磺钻井液防井喷、漏、塌、卡、抗高温、抗盐水以及维护井壁稳定技术在开2井的应用情况。     

丰深5井钻井液技术

丰深5井是位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带的1口预探井,该井钻遇大段巨厚泥岩、膏泥岩、盐膏层,地层倾角大,裂缝发育,井壁稳定难度大.针对丰深5井地层特点,采用了双聚封堵防塌钻井液、欠饱和盐水双聚磺防塌钻井液.现场应用表明,应用的钻井液具有良好的流变性能和较强的携岩能力,稳定井璧效果好,抗盐膏及油气污染能力强,高温稳定性突出,满足了钻井的施工需要,保证了安全、优快钻进.     

巴什托油气田高密度钻井液技术研究

为解决巴什托油气田在钻井过程中存在的盐膏侵严重、井壁失稳、井底温度高、存在高压层、易漏失等一系列难题,通过优选膨润土加量、抗高温处理剂、加重剂等,开发出一套适合巴什托地区的高密度钻井液体系。该体系密度达到2.20 g/cm3,抗温可达160 ℃,具有良好的热稳定性、抑制性能和抗污染能力。在BK8H井进行了现场应用,施工过程中钻井液性能良好,未发生任何井下事故和井下复杂情况,顺利钻穿440 m的盐膏层,三开井径扩大率为2.33%,而且与该区同类型井相比缩短了钻井周期,表明该高密度钻井液体系完全适应巴什托区块复杂条件下的钻井要求。     

可循环泡沫钻井液在宝302井欠平衡井段的应用

介绍了可循环泡沫钻井液的配方，性能及在宝302井欠平衡井段中的应用情况，结果表明该体系悬浮和携岩能力强，抗高温，抗污染效果好，能够满足宝南区块深井欠平衡压力钻井的需要，且保护油气层效果好，同时，这也是国内首次将可循环泡沫钻井液成功应用于井泥岩及煤层井，拓宽了泡沫钻井液的应用范围。     

大庆油田"九五"期间钻井液技术发展

在总结“九五”期间大庆油田钻井液技术发展情况的基础上,重点介绍了在井壁稳定,高温深井,欠平衡钻井,保护油气层和提高二界面胶结强度等方面开展的诸多钻井液研究和应用,结果表明,水基加重钻井液性能良好,润滑性和防漏效果明显,对油层具有更好的保护作用,保证了侧钻水平井钻井施工的顺利进行;抑制性与封堵型聚合物钻井液具有很强的抑制性,解决了井壁稳定,防卡和防漏问题,电测遇阻率比常规井眼降低10％,卡钻事故率减少3％,井漏井塌事故率减少25％,保证了小井眼钻井完井施工的顺利;抗高温油包水钻井液,水包油低密度蝇液,硅酸盐钻井液,甲酸盐钻井液和多元硅钻井液,性能稳定,抗高温能力强,有效地保护和发展了油气层,具有较好的提高二界面胶结质量作用,提高了二界面的固井质量,这些钻井液技术的发展,解决了大庆油田高温井,疑难井和特殊工艺钻井技术问题。     

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井，吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E_1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m，地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼，原设计为油基钻井液，后更改为水基钻井液，且井深结构更改为高低压层套打，对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液，在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强，流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液，在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果，解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题，实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全，电测、下套管一次性成功，为该区块优化井身结构奠定了基础。      

乌兹别克斯坦明格布拉克油田明15井钻井液技术

乌兹别克斯坦明格布拉克油田，地质构造极其复杂，井深800～3850 m存在盐水层、大段硬石膏、膏泥混杂层以及强水敏性地层，地层内CO₂气体浓度高，中下部3850～5900 m地层存在断裂带，孔洞裂缝发育，石膏蠕变缩径，高压油气水同层，溢漏矛盾突出，针对“四高一超”井（地层温度≥ 170℃、压力系数≥ 2.3、含盐≥ 20%、含硫5%～6%、超深井）施工，钻井液既要满足压稳上部高压层，又要兼顾下部低压层防漏堵漏和防H₂S需要，为解决大段石膏层蠕变缩径、高压盐水侵入造成井壁失稳垮塌以及高密度钻井液流变性调控难度大，循环压耗高，油气层保护等技术难题，通过钻井液体系优选，确定二开以下异常复杂井段采用高密度复合有机盐钻井液。现场应用结果表明，复合有机盐钻井液抑制润滑性好，抗盐钙污染能力强，固相含量低，即使在加入高浓度堵漏材料后，钻井液流变性依然可控，成功解决了该油田高密度钻井液压差卡钻、盐膏层阻卡、溢漏同层造成井下复杂事故频发以及无法钻遇深部油气层的技术难题，实现了打成目标，为后续施工提供了技术支撑和宝贵经验。      

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。     

川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井，完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点，通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液，并在该井四开井段取得了成功应用。最后，对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述，如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等，主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液，逐步降低膨润土含量；②通过固控设备严格控制固相含量；③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度，并严格控制滤失量，保证钻井液pH值不低于10；④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能；⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂，从力化耦合角度防止井壁失稳；⑥易漏地层应严格控制钻井液密度，适当减少排量及提高黏度和切力，可加入不同粒径可酸化的封堵材料，进行屏蔽暂堵。      

高陡构造“三高、窄窗口”地层克深15井钻井液技术

克深15井是塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带中段克深15号构造上部署的一口重点预探井,存在塔里木山前高陡构造、断层、大井眼、高温、高密度、高盐膏、窄密度窗口等工程、地质、钻井液技术难题。该井优选了抗高温高密度复合有机盐钻井液技术,围绕“低活度、弱水化、低的循环当量密度”等采取井壁稳定措施,通过现场实际应用,很好地解决了高陡构造、大倾角、破碎地层井壁稳定,大井眼安全快速钻进,盐膏层、盐膏泥混层阻卡、缩径,以及揭开盐层、盐膏层、目的层钻进窄密度窗口漏失等一系列技术难题,实现了全井安全无事故,多次电测均一次成功。与使用国外油基钻井液技术的邻井相比,钻井液实际应用密度降低0.05～0.08 g/cm3,体现了该体系强抑制、低的循环当量密度以及流变性良好,抗高温和抗盐、膏、泥等污染能力强,同时该体系无毒,环境保护性能好,无荧光,利于提高固井质量,低腐蚀,保护管串性能好等综合技术特性,并实现了钻井液、完井液一体化,提高了生产时效。该井的顺利完钻,进一步证明了抗高温高密度复合有机盐钻井液体系推广应用前景广阔。      

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

龙凤山气田强抑制封堵型防塌钻井液技术

龙凤山气田泉头组及以上地层水敏性泥页岩发育,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、扩径和泥包钻头等复杂情况,营城组地层裂缝发育,易发生井漏。针对该地区的地质特征与钻井要求,通过水化膨胀实验和抑制膨润土造浆实验,优选胺钾复合抑制剂NK-1作为钻井液抑制剂;通过失水造壁性能评价实验和岩心渗透率测试实验,优选了降滤失剂KFT-Ⅱ和封堵防塌剂ZX-8作为钻井液封堵防塌剂,在此基础上研制了强抑制封堵型防塌钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、抑制性和封堵防塌性。在北209井的现场应用中,钻井液性能稳定,封堵性和防塌性能突出,解决了全井的井壁失稳问题,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

抗高温无固相弱凝胶钻井完井液技术

针对委内瑞拉西部BARUA区块产层泥砂岩互层多,砂岩胶结不充分,地层松散、易塌易漏、地温梯度高以及Barua区块油藏物性较差,产收率低的问题,为了保持井壁稳定、减少表皮污染,通过室内实验研究了BH-ELASTICOHTHP体系。该体系按照“流体套管技术”理念,利用体系高黏度特点,配合白云质碳酸钙有效封堵产层孔喉,稳定井壁和降低表皮污染;利用低剪切速率黏度高的特点实现井底净化和钻屑返出;该体系还具有抗高温、抗腐蚀性强、主剂材料易降解等优点,适用于低密度、低渗、成岩性差的地层。MGB-0066井现场试验应用表明,BH-ELASTICO-HTHP体系防漏防塌能力强,对储层和环境保护性好,该井产量超过邻井产量30%以上,达到了安全钻井和提高油井产量的双重目的。BH-ELASTICO-HTHP体系的“流体套管技术”理念也为老油田及低油藏物性油田的增产增收指出了方向。      

大位移评价井利斜572井三开钻井液技术

利津油田沙三段为泥页岩，沙四段为大段砂砾岩夹杂灰质油泥岩，易坍塌，钻时慢。地质资料显示，邻井多次发生井漏、井塌与卡钻；且该井井斜超70°，位移为1911 m，对携岩能力要求高，易形成砂桥，卡钻风险极大。利斜572井采用复合盐强抑制防塌体系，利用KCl的晶格固定作用、NaCl的适度絮凝作用和胺基聚醇的强抑制能力，其加量分别为7%、5%、1%，控制较低的固相、膨润土含量和土相分散度，极大地加快了钻进速度，钻井周期比设计节约了近20 d；优化抗高温降滤失材料配方，复配使用2%乳化石蜡、3%聚醚多元醇、3%超细碳酸钙等具有不同作用原理的封堵材料，维护了井壁稳定；密度执行设计下限为1.15 g/cm3，采用近平衡压力钻井，不但没有漏失，而且最大限度地保护了油气层。电测、旋转井壁取心与下套管均一次成功，平均井径扩大率仅为5.20%，且该井全井零复杂情况、零事故。      

KCl-有机盐聚合物钻井液在川西双鱼石区块的应用

川西地区双鱼石区块目的层埋藏深，完钻井深在7 000 m以深，上部φ444.5 mm、φ333.4 mm井眼主要采用“空气钻”提速，空气钻井转钻井液如何保证井壁稳定至关重要，在“高效PDC+螺杆”提速方式下优质的钻井液性能也尤其重要。为此，KCl-有机盐聚合物钻井液在KCl、有机盐的共同作用下抑制能力强，能够抑制岩石组分水化分散、膨胀，封堵防塌剂可以快速形成致密泥饼，减少滤液侵入井壁地层，防止“空气钻”后干燥井壁“吸水”引起的井塌；抑制钻屑水化分散，钻井液流变性能稳定、波动小、易调控、现场维护处理简单；钻井液强抑制性、低黏度和切力可提高钻头水马力，减少钻屑在钻头上的吸附，防止钻头泥包现象，减少钻井液中微米、亚微米粒子，有助于提高机械钻速。双探8井等现场应用表明，KCl-有机盐聚合物钻井液确保了“空气钻”井段井壁稳定，顺利钻过沙溪庙组下部（沙一段）、凉高山组、自流井组及须家河组易垮塌地层，井眼畅通、井壁稳定、井径规则、电测顺利、井下安全、钻速较高，满足工程、地质录井需要。