高密度饱和盐-稀硅酸盐钻井液技术

塔里木盆地巴楚地区寒武系地层组成复杂,盐岩、膏泥岩及裂缝性灰岩往往出现在同一裸眼井段,且地层压力高,在该地层钻进极易导致钻井液性能恶化,发生井下复杂情况。为有效解决这一技术难题,在对饱和盐-稀硅酸盐作用机理研究的基础上,研制出一种适合复合盐膏层钻进的高密度饱和盐稀硅酸盐钻井液配方。室内试验和现场应用证明,该钻井液具有良好的抑制性能,能有效降低盐岩和石膏的溶解;具有较好的流变性、滤失性、抗温性能和抗盐及石膏污染的能力。现场应用的欠饱和盐稀硅酸盐钻井液,很好地解决了巴楚地区复合盐膏层中潜在的复杂情况,大幅度降低了钻井液成本。     

硫酸钾/硅酸盐钻井液在乍得Bongor盆地的应用

乍得Bongor盆地Kubla、Mimosa地层黏土矿物含量高,层理和微裂隙发育,易发生井壁水化膨胀、井眼坍塌现象.因此在对坍塌层位岩性进行综合分析的基础上.针对乍得Bongor盆地环境保护要求高的特点,研制出一种安全环保的强抑制K2SO4/硅酸盐钻井液.在Prosopis E1-1井的现场应用表明,该钻井液携岩能力强,具有良好的抑制泥页岩水化膨胀能力和防止地层垮塌能力;其抗盐膏、水泥污染能力强,性能稳定,易于维护;润滑性好,泥饼薄而韧,摩阻低;所钻井井径规则,对稳定井壁起到了显著的作用.     

欠饱和复合盐硅酸盐钻井液KSN配方研究

欠饱和盐水钻井液具有较强的抗盐能力和抑制性能,而硅酸盐钻井液具有费用低、抑制性强、保护环境等优点,因此考虑用欠饱和复合盐硅酸盐体系解决盐膏层的井壁不稳定问题.通过室内实验,研制出了一种防塌能力强的欠饱和复合盐硅酸盐钻井液(KSN)体系.该体系稳定盐膏层井壁机理为:Na2SiO3/GXL-1协同封固井壁,阻缓压力传递及滤液传递;KCl/Na2SiO3协同抑制石膏溶解;KCl/Na2SiO3/NaCl协同抑制地层水化,防塌作用效果显著.评价了该体系的抗石膏和抗劣土污染性能、阻缓压力传递和滤液传递能力、抑制石膏溶解能力、抑制水化以及稳定井壁效果.实验结果表明,所研制的KSN体系具有优异的护壁防塌能力和滤失造壁性能,动塑比高,携带能力强.     

盐膏层有机盐钻井液技术研究与应用

在盐膏层等复杂地层钻探过程中,常规钻井液易受到盐、膏等的污染,导致钻井液性能恶化,维护处理复杂,甚至引发钻井事故.针对此类地层,研制了抗盐、抗钙能力强的高密度有机盐钻井液.通过大量的试验,优选与有机盐相配伍的处理剂,优化处理剂加量,确定了有机盐钻井液配方为:水 0.5%Na2CO3 (3%～4%)抗盐粘土 (0.15%～0.2%)XC (1.5%～2.5%)降滤失剂 (50%～130%)复合有机盐 2%无荧光防塌剂 1.0%聚合醇 加重剂.并对该钻井液体系的流变性、抑制性、抗温性、抗盐、抗钙能力、固相容量等进行了评价.结果表明,该钻井液体系性能稳定,抑制性、抗污染能力强,固相容量限高.2003年该高密度有机盐钻井液在家59井现场应用中,钻井液性能稳定,携砂能力强,维护处理简单,解决了盐膏层钻进中的钻井液技术难题,避免了复杂及事故的发生,安全顺利钻穿了该井沙二段341 m的复杂盐膏层.     

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.     

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。     

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。      

河坝1井钻井液技术

河坝1井钻遇地层复杂．下部有含硫化氢的超高压天然气层、塑性盐膏层、漏失地层等，易出现井漏、喷漏同存、卡钻等井下复杂情况和事故。钻井液维护处理存在防漏堵漏难度大、地层易垮塌、盐膏层易污染钻井液、高密度抗高温钻井液性能调整困难等技术难题。该井三开井段应用了聚磺抗钙防塌钻井液体系，四开、五开井段应用了聚硅醇抗钙防塌钻井液体系．并采取了相应的维护处理措施。针对钻井过程中出现的井下复杂情况和事故，不断优化钻井液性能．并采取相应的工程技术措施．从而确保了该井顺利钻至设计井深。     

新型硅酸盐无渗透钻井液的研究与应用

将硅酸盐和无渗透钻井液有机结合在一起,研制了新型硅酸盐无渗透钻井液体系.试验证明,该钻井液具有良好的防塌抑制性,较强的抗盐、抗劣土污染能力,在高温高压条件下形成的无渗透泥饼的承压能力达15.0 MPa.该钻井液体系在准噶尔盆地中部3区块永9井4 318.00～5 895.00 m井段进行了应用,较好地解决了215.9 mm井眼吐谷鲁群复杂井段严重阻卡问题,平均井径扩大率为13.86%,与未应用该钻井液的永1井、永2井和永6井的井径扩大率相比,分别降低了30.77%、17.91%和5.31%,取得了良好的防塌抑制、非渗透和保护油气层效果,创造了硅酸盐钻井液应用井深、井段之长和区块井身质量等多项纪录.     

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。     

塔河油田钻井液体系优化

针对塔河油田的地层特征，研究适合塔河油田储集层的钻井液、完井液和防漏堵漏技术方案，有针对性地优选钻井液性能参数．使钻井液能有效地抑制泥页岩地层的水化膨胀和膏盐地层的污染、预防卡钻等其它井下复杂情况的发生，对提高该油田的钻井速度和储层的保护十分重要。通过对一开、二开、三开、四开井段的钻井液进行筛选试验，优选出密度小于1．20g／cm^2的低密度聚合醇防塌钻井液，密度大于1．20g／cm^3的聚合醇防塌钻井液和抗盐抗钙钻井液3套体系，以及相应的维护处理措施。一开井段，加入适量的包被剂和增粘降滤失剂，配合一定量的清洁剂，确保大井眼中携岩能力，井眼规则，提高固井质量；二开井段降低滤失量、粘度，提高絮凝能力，加强固相设备的使用；三开井段以聚合物抑制为主，加大抑制型聚合物用量，加入抗钙镁及抗温处理剂，补充防塌剂、降滤失剂、包被剂等，提高钻井液粘度，避免强紊流．减少对井壁的冲刷，控制好滤失量；四开井段防止井壁剥蚀掉块，井涌、井喷、漏失，要求钻井液有良好的抗温性能，增加抗盐处理剂。通过对塔河油田钻井液体系的优化，完善了钻井液性能，满足了钻井工程需要，减少了钻井事故，提高了钻井效率。     

聚磺欠饱和盐水钻井液在S117井的应用

S117井位于新疆塔里木盆地沙雅隆起阿克库勒凸起南部斜坡带,是以石炭系巨厚盐体覆盖以下地层为勘探目的的一口重点超深探井.该井在5102～5236 m井段有一套以纯盐岩为主的地层,夹有膏岩和泥岩,盐膏层厚234 m.由于盐膏层埋藏深、温度高、厚度大、蠕变性强,加之与上部大段低压砂泥岩同处一裸眼井段,增加了施工难度.针对该井段盐膏层易缩径、溶解、膨胀、坍塌的特点和与上部低压层同处一裸眼井段的特殊情况,通过对该区实钻盐膏层井的资料进行分析和室内试验,决定采用聚磺欠饱和盐水钻井液体系.现场应用表明,该体系性能稳定,具有良好的抗盐、抗钙、抗高温的能力,良好的流变性和润滑性能,不但安全钻过了蠕变性强的巨厚盐层,而且解决了高密度钻井液条件下上部低压力井段易发生压差卡钻的问题,首次成功地在该井下入了φ 244.5 mm和φ 273.05 mm复合套管,为今后开发塔河油田盐下油气藏提供了有力的钻井液技术保障.     

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块“库姆格列木群”层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca2+的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm3,严格控制钻井液中的Cl-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。      

硅氟钻井液的研究与应用

为解决钻井施工中深部地层或复杂地层的井壁稳定、高温老化、抗盐抗钙和油层保护等技术问题，开展了以硅氟产品SF260、SFJ-1、SKHM为主剂的新型抗高温、抗盐，抗钙钻井液的研究．并对SF260和SFJ-1进行了综合评价及与同类处理剂的对比试验，针对盐膏层和泥页岩地层特点，优选出了硅氟聚磺钻井液配方。室内试验表明，SF260具有很好的抗高温、抗盐、抗钙的性能．降粘效果明显；SFJ-1能满足深井抗高温钻井施工要求，是一种良好的深井抗高温降滤失剂；SKHM具有良好的抑制泥页岩水化分散作用；硅氟钻井液转型较容易。现场应用表明，硅氟钻井液抗温能力强，流变性能稳定；具有良好的抑制性、膨润土容量限高，岩屑代表性强．保证了地质取全取准资料；具有良好的抑制防塌能力，缩短了钻井周期和油气层的浸泡时问，较好地保护了油气层，完井各项作业顺利。     

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

CB30A-1井钻井液技术

CB30A-1井是在埕岛海域钻探的1口定向井,完钻井深4303.88m,其钻探目的是开发CB30区域古生界、太古界潜山油藏。针对该井所钻地层上部造浆性强、井壁坍塌严重,下部易发生井喷、井漏的特点,不同井段采用了不同的钻井液配方,上部地层选用聚合物钻井液体系;下部地层选用无固相聚合醇钻井液体系,利用欠平衡钻井技术钻至4220.44m,发生井漏,漏失速度为48m3/h,随后采用无封堵、保护储层钻井液顺利完钻。现场应用表明,聚合物钻井液体系抑制能力强,携岩和井眼稳定等性能较好;无固相聚合醇钻井液体系具有较好抗高温、润滑、防塌性能,在保护油气层方面具有独特作用。同时,无封堵、保护储层钻井液为开发同类地层积累了丰富经验。     

针对盐膏层的钻井液体系室内研究与评价

针对在盐膏层钻进时经常出现严重的井壁失稳的问题,通过大量室内试验研究得出了一套适用于盐膏层的钻井液体系。该体系是由筛选出的抗盐、抗钙、抑制性性能很好的有机处理剂组成,辅以无机盐抑制剂(氯化钾、硅酸钠),利用其协同作用和化学反应作用来提高体系整体对盐、膏溶解及粘土分散膨胀的抑制性。试验证明,该体系具有良好的流变性和失水造壁性,能有效抑制盐、石膏的溶解和泥页岩分散、膨胀,并且有很强的抗盐侵、抗膏侵、抗钻屑污染能力,可以使体系在钻遇盐膏层时保持其稳定性能,而安全钻过该段。