超高密度钻井液技术研究

新疆准噶尔盆地南缘地区安集海河组存在超高压、强造浆、强坍塌应力、溢、漏、塌、卡、复合离子污染等钻井问题,使用的钻井液密度最高在2.5 g/cm3以上,钻井液在超高密度条件下性能极难调控.分析了该地区易塌层段地质特点和地层中的粘土矿物组分以及存在的钻井液技术难题,有针对性地研制出了JAB高密度钻井液体系.评价了JAB体系在超高密度条件下的流变性、抗污染能力、抗温性、抑制性及润滑性等.结果表明,该钻井液体系在超高密度(2.5 g/cm3)下,具有良好的抑制造浆、稳定井壁、润滑防卡能力和抗可溶性盐污染、流变性好等特点,能满足准噶尔盆地南缘地区复杂地层钻探的需要.提出了该体系现场维护处理的几点建议.     

钾钙基沥青树脂两性离子聚合物重钻井液的研究与应用

试验中,筛选出两性离子型抑制性降粘聚合物XY27做为核心聚合物,并加入弱分散剂、封堵剂、防卡剂、加重剂等成分,配制成钾钙基沥青树脂两性离子聚合物重钻井液,应用于4500~5500m直井和定向井中。应用中表现出了较好的流变性、抑制性、防粘卡效果、高温稳定性和较强的剪切稀释性、滤失造壁性、防塌能力和抗可溶性盐类污染能力。钻井液密度高达1.96g/cm3,机械钻速提高18%。     

克拉201井盐膏层钻井液技术

克拉201井是塔里木盆地库车凹陷克拉苏构造克依构造中西段上的一口重点评价井,完钻井深4060 m。钻探目的是探明克拉2构造的油气分布和储量。该地区下第三系盐膏层厚度大,压力高,钻井过程中极易造成井塌、井漏、卡钻、划眼等井下复杂事故。克拉201井在盐膏地层采用高密度钻井液,该钻井液是在聚磺钻井液中加入护胶剂SPNH、SMP-Ⅱ和防塌剂FT-1。在钻井过程中使用Na_2CO_3和适量硅酸钾除钙,控制适当的pH值,膨润土含量保持在16—22 g/L,解决了高密度钻井液的流变性、润滑、防塌、抗温及抗盐膏污染能力难题,满足了施工要求。     

超高密度聚磺近饱和甲酸盐钻井液室内研究

缅甸区块存在异常高温高压特点。根据前期作业情况,井深在500m左右钻井液使用密度可达1.80～1.90g/cm3;当井深达到1700m时,钻井液使用密度高达2.30g/cm3,井深超过2300m钻井液密度达到2.50g/cm3甚至更高,同时地温梯度也达到5.2°/100m。为此,室内在合理控制膨润土量限、控制一定基浆浓度、优选优配处理剂的基础上,有针对性地配制了一套密度为1.80～2.80g/cm3的近饱和聚磺甲酸盐钻井液。经室内研究表明:该钻井液在1.80～2.80g/cm3范围内具有很好的流变性和抑制性、较强的抗盐、钙污染至少高达2.0%能力以及良好的润滑性和沉降稳定性,满足了缅甸区块异常高温高压地层钻探的需要。     

用于低压低渗透油气藏的可循环泡沫防塌钻井液

分析了低压低渗透油气藏储层损害与保护的特殊性及泡沫钻井液的防塌机理,优选出了适用于该类油气藏的强抑制性可循环泡沫防塌钻井完井液,并对该体系进行了性能评价和现场施工工艺探索.性能评价实验结果表明,该钻井完井液具有较低的密度在0.60～0.95 g/cm3之间可调,能满足低压地层钻井的需要;具有较强的抑制性,与油基钻井液接近,能有效地预防钻井液对低压低渗透储层的损害;流变性和滤失性好、抗原油污染和抗温稳定性强(120℃),能适应井深3000m以内的直井、斜井和水平井钻井施工需要.     

莺歌海盆地抗高温高密度钻井液技术

南海莺歌海盆地储层具有高温高压特征,主要储层温度范围为186~218℃,地层压力系数范围为1.6~2.4,现用的水基钻井液抗温达到180℃,密度能够达到2.0 g/cm3,存在抗温性能不足,在200℃老化后钻井液增稠严重,密度难以达到地层要求的压力范围,对储层损害程度较严重等问题。结合该区域地质概况和储层损害机理分析,对钻井液进行了优化,加入超细碳酸钙和广谱油膜封堵剂,形成良好泥饼和致密的封堵薄膜;加入表面活性剂,改变孔隙岩石的表面性质,防止水锁现象的发生;加入白油和表面活性剂提高体系抗温性。优化的抗高温高密度水基钻井液在200℃条件下性能良好,密度可达到2.2 g/cm3,能够满足井下安全生产需要;钻井液具有良好的封堵性和防水锁能力,渗透率恢复值达90%左右;具有一定的抗CO2污染能力。     

抗高温高密度水基钻井液室内研究

针对深井和超深井钻井工艺技术对钻井液的要求,合成了抗高温不增黏降滤失剂CGW-1、抗盐高温高压降滤失剂CGW-2等处理剂.CGW-1抗温达220℃,黏度低,能避免钻井液高温增稠现象;CGW-2具有良好的抗盐性能.以它们为主处理剂形成了密度为2.5 g/cm3的淡水钻井液及密度为2.3 g/cm3的饱和盐水钻井液.实验结果表明,该抗高温高密度钻井液经过220℃、16 h高温老化后具有良好的流变性,高温高压滤失量小于20 mL;密度为2.5 g/cm3的淡水钻井液具有良好的抗岩屑、黏土、钙污染能力、较强的抑制性和良好的沉降稳定性.     

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。      

抗220 ℃高温水基钻井液技术研究

深井、超深井高密度水基钻井液的热稳定性一直是国内外钻井液行业研究的关键问题之一。为了提高钻井液的抗高温能力,研究了高温对钻井液的影响及相应的技术对策,形成了一套密度为2．00g／cm ^3～2．35g／cm^3抗220℃高温的水基钻井液体系。该体系由四类核心处理剂组成：抗高温复合降滤失剂、抗高温降粘剂、润滑封堵防塌剂及高温稳定剂。评价了水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压流变性能、抑制性能和抗污染性能。实验结果表明,该体系具有良好的热稳定性,钻井液经过220℃高温老化后,高温高压滤失量低,流变性好,并具有良好抑制性能和抗盐、钙及钻屑等污染性能。     

准噶尔南缘膏泥岩地层高密度防漏型油基钻井液研究

准噶尔盆地南缘地层含有大段膏泥岩和泥岩,具有高分散高膨胀的特点,且地层孔隙压力高、钻井液密度高、钻井液当量密度窗口窄,极易发生卡钻、井漏等井下复杂事故。针对这一问题,通过优选油基钻井液的组分和复合防漏材料获得了高密度防漏型油基钻井液体系。研究了油基钻井液的抗温抗盐性能、抗岩屑污染能力和防漏型油基钻井液的封堵防漏性能。结果表明,油基钻井液抗温抗盐性良好,在温度180℃和密度2.5 g/cm~3的条件下,钻井液流变性和乳化性能稳定(破乳电压大于1000 V),可抗15%的CaSO_4、12%的NaCl和20%的CaCl_2及10%岩屑污染。在油基钻井液中加入复合封堵剂(1%封堵剂FD-L+1%碳酸钙(600目)+0.5%石墨粉)和3%油溶性膨胀堵漏剂(LCM)形成的高密度防漏型油基钻井液具有良好的封堵性能和防漏性能,封堵承压为7.75 MPa,在1~5 mm模拟裂宽下的堵漏承压为7.0 MPa。     

线性α烯烃合成基钻井液流变性调控方法

针对常用油基钻井液在高温下流变性能不稳定的问题,研究了线性α烯烃钻井液体系流变性的影响因素和调控方法,同时探索使用流型改进剂减弱温度对流变性的影响,提高α烯烃钻井液在高温下的粘度.实验结果表明,线性α烯烃合成基钻井液的流变性调控可以通过调整油水比和有机土加量实现:为获得适当的流变性能,有机土的加量要适当,钻井液未加重时有机土的加量以3%～4%为宜,密度在1.5 g/cm3左右时有机土的加量以1%～3%为宜,密度在2.04 g/cm3左右时有机土的加量以0.5%～1%为宜;随着含水量的增加,钻井液塑性粘度和动切力呈线性增加.乳化剂能维持钻井液的流变性,但乳化剂过量会降低钻井液体系的塑性粘度.流型改进剂OCPA和T612的加入对常温下钻井液的流变性影响较小,但在高温下能提高粘度;1.5%OCPA和0.5%T612复配后效果更好.     

海拉尔探区钻井完井过程的油气层保护技术

海拉尔盆地是保持大庆油田原油稳产的主要接替区。针对海拉尔探区的地质特点、储层特性和钻井完井过程中保护储层的技术难点,对该区的油气层保护技术及其应用效果进行了详细的总结。结果表明,实施油气层保护技术缩短了海拉尔探区的钻井周期,能够及时发现和保护储层,推动了该区的勘探进程。     

LZCQ／3离心式真空除气器

ＬＺＣＱ／３离心式真空除气器是用来除去气侵钻井液中直径小于０．８ｍｍ的小气泡的除气设备。它采用水平离心力场和负压双重作用原理来达到除气目的，其处理量为３ｍ３／ｍｉｎ，除气效率为９５％～９９％，可有效地除去侵入钻井液中的气体，避免因气侵造成的井涌、井喷和盲目加重钻井液而引起的井漏等恶性事故。这种除气器具有安装、操作、维护保养方便，无故障工作时间长等特点，可兼作搅拌器用于搅拌罐内钻井液，代替离心泵倒罐。     

新型水基微泡沫钻井液的室内配方优选和性能评价

分析了微泡沫在水溶液中的具体结构及微泡沫钻井液分散细、稳定性好的原因。通过室内试验优选出了水基微泡沫聚合物钻井液的配方，并对其密度、流变性、稳定性和滤失性等性能进行了评价试验，总结出压力、温度和剪切速率等对其性能的影响规律。根据优选配方所配制的微泡沫水基聚合物钻井液性能稳定、密度低（循环当量密度维持在0．93～1．04kg／L），具有保护储层的功能，不需要增加钻井设备，能满足近平衡或欠平衡钻井的要求。     

有机盐聚合醇氯化钾钻井液的应用

霍尔果斯背斜构造极其复杂,内应力极高,地层倾角大,断层、破碎带多,并存在高低压互层;安集海河组的灰绿色软泥岩水化严重并具有粘弹塑性.该区块重点探井霍003井三开、四开井段选用有机盐聚合醇氯化钾钻井液,同时为保证钻井液在高密度下（2.55 g/cm^3）具有好的流变性,使用活化铁矿粉、活化重晶石加重.应用结果表明,由于采用了强抑制和多元封堵的措施,该钻井液具有良好的流变性和较强的携带能力,钻进中曾携带出重2.8 kg和5.1kg的大掉块;滤失量低,泥饼质量好,封堵能力强,造壁能力强,减轻了井下阻卡程度;有良好的储层保护能力;在室内研究的基础上,经过现场合理使用和维护钻井液,霍003井提高了机械钻速,缩短了钻井周期,井身质量优于邻井.指出在高密度下,未选出适合有机盐聚合醇氯化钾钻井液的稀释剂,钻井液流动性较差.     

抗高温高密度海泡石钻井液体系

为了开发深部的油气藏，在钻进事需要使用性能更为优良的加重钻进液。为此，研制了一种新型的抗高温高密度水基钻井液体系。     

国内外超高温高密度钻井液技术现状与发展趋势

简要介绍了国内外超高温井的情况,从油基钻井液、合成基钻井液及水基钻井液三方面介绍了国内外超高温高密度钻井液的研究与应用现状,并指出了超高温高密度钻井液的发展方向。国外早期超高温钻井液以水基钻井液为主,近年来油基和合成基钻井液应用越来越多,尽管钻遇的井底温度已经超过300 ℃,但钻井液最高密度没有超过2.40 kg/L。国内超高温高密度钻井液以水基钻井液为主,与国外相比,尽管应用的温度没有国外高,但钻井液密度高,已经突破2.50 kg/L。相对而言,国外在超高温高密度钻井液方面更注重高性能专用产品的开发,而国内尽管在超高温钻井液处理剂研究方面已经开展了大量的工作,但没有形成系列产品,大部分研究局限在实验室,超高温高密度钻井液多在传统处理剂基础上,或采用国外产品形成,钻井液的综合性能还不能满足现场需要。国外超高温高密度钻井液已经成熟,目前的研究重点是改善钻井液的环境可接受性。我国应在专用产品开发的基础上,形成配套的钻井液体系,并围绕环保、高效、经济的目标进行油基和合成基钻井液研究。      

深水聚胺高性能钻井液试验研究

聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液,在深水钻井领域具有广阔的应用前景。为降低钻井液成本,在研制聚胺强抑制剂的基础上,考虑水合物抑制及低温流变性等因素,通过优选处理剂,构建了适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系,并对其进行了综合性能评价。结果表明,该钻井液可抗150 ℃高温,且低温流变性优良,2 ℃和25 ℃的表观黏度比和动切力比分别为1.36和1.14;其抑制页岩水化分散效果与油基钻井液相当,体现了其强抑制特性;在模拟1 500 m水深的海底低温高压(1.7 ℃,17.41 MPa)条件下,具备120 h抑制水合物生成的能力;抗钙、抗劣土污染能力较强;无生物毒性,能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达到了用于深水钻井的同类钻井液水平,可满足深水钻井要求。      

CY-1无渗透钻井液处理剂的室内试验研究

为解决钻井过程中经常遇到的压差卡钻、钻井液漏失、井壁垮塌及地层严重损害等问题，保证安全、快速钻进的同时，节约钻井成本，提高油气产量，人们研究开发了一种提高地层承压能力的新型钻井液体系，其中零滤失井眼稳定剂和防漏堵漏零滤失井眼稳定剂是其两个关键处理剂。研制了一种提高地层承压能力的CY-1无渗透处理剂，并对其性能进行了室内试验研究及评价，结果表明，CY-1处理剂与国内外同类产品相比，能快速形成封堵膜，降低钻井液的滤失量，提高砂床和砂岩的承压能力，而且成本较低，效益显著。     

塔河油田TK431井钻井液技术

塔河油田三叠系、石炭系井眼失稳问题一直是该油田勘探与开发的技术难点。TK431井是在该地区实施的一口解决该井段井眼失稳问题的试验井。分析地层坍塌原因后提出，TK431井钻井液密度设计值为1．42g／cm^3，选择抑制封堵固壁型钻井液体系，二开采用PF-PLUS钻井液，三开采用PEM钻井液，四开采用PF-VIS钻井液。选择抑制型钻井液，可提高钻井液滤液的抑制性，减小泥页岩的水化膨胀作用；采用封堵固壁技术，可封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的。该井钻井液润滑性能良好；包被抑制性良好，钻屑成形度高、棱角分明；防塌效果好，井径规则，没有明显的大肚子井段；性能稳定、维护处理简单；机械钻速快，辅助时间短，钻井周期较短。现场应用表明，该井实际最高使用钻井液密度为1．37g／cm^3，通过采用高包被、强抑制和综合防塌相结合的方法，有效地稳定了井壁，成功地解决了三开井径扩大问题；存在问题是设计和实际应用费用较高，尤其是三开费用是其它井的2～4倍，全井钻井液费用也是同一区块其它井费用的1．5～2．0倍多。