低固相超高温水基钻井液研究及应用

冀东油田南堡构造深部潜山储层温度高、压力低、裂缝发育,为满足保护储层和井下携岩的需要,基于开发的聚合物增黏剂SDKP以及对抗高温降滤失剂、油溶性封堵剂、润滑剂、高温保护剂和防水锁剂的优选,优化出一套低膨润土低固相超高温水基钻井液。室内评价结果表明,1%SDKP溶液在165℃老化16h后,表观黏度保持率仍可达20%,表明SDKP的耐温性能好;SD-101和SD-201复配可显著降低1.0%膨润土基浆的滤失量,油溶性封堵剂HQ-10可显著降低高温高压滤失量;该钻井液抗温达235℃,在200℃下的塑性黏度达到15mPa·s,满足携岩需要,抗污染能力强,能抗10%NaCl、2%CaCl_2、10%劣质土污染,抑制性好,膨胀率降低率达78%,页岩回收率从8.24%提高到84.45%,储层损害小。在探井南堡3-82井五开井眼的现场应用表明,该钻井液在220℃井底温度下的流变参数基本稳定,API滤失量不变,携岩性好,顺利钻达井深6037m完钻,自喷求产,产液量为43.20 m~3/d。证明该钻井液可满足现场高温低压储层的钻井需要。     

长宁区块强封堵油基钻井液技术研究及应用

分析清楚长宁区块龙马溪组和五峰组井眼失稳的原因,提出强化井眼稳定的钻井液技术对策,对该区块水平井水平段的钻进至关重要。基于X射线衍射、扫描电子显微镜、页岩膨胀、滚动分散试验,揭示了复杂地层的井眼失稳机理,提出了“强化封堵微观孔隙、抑制滤液侵入和阻缓压力传递”协同的井眼稳定技术对策。采用砂床滤失仪、高温高压滤失模拟装置、微孔滤膜等试验装置,优选了以封堵剂为主的长宁区块油基钻井液处理剂,构建了适用于长宁区块的强封堵油基钻井液体系,其抗温135 ℃,抗盐10%,抗钙1%,抗劣土8%,400 μm宽裂缝的承压能力达5 MPa,0.22和0.45 μm孔径微孔滤膜的滤失量均为0,封堵效果突出,综合性能优于常规油基钻井液。该钻井液在长宁区块现场试应用10余口井,龙马溪组和五峰组水平段均未出现井眼失稳的问题;与同区块采用常规钻井液的已钻井相比,复杂地层的井径扩大率平均降低10.82%,建井周期平均缩短4.5 d。研究结果表明,强封堵油基钻井液技术解决了长宁区块水平井龙马溪组和五峰组水平段的井眼失稳问题,具有较好的推广应用价值。      

微粉重晶石高密度钻井液性能研究

国外现场应用表明,微粉重晶石加重技术能很好地解决超深井复杂井钻井现场遇到的很多难题,但目前中国关于微粉重晶石加重技术的研究应用报道较少。考察了微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉加重的高密度钻井液流变性、沉降稳定性、润滑性,研究了微粉重晶石高密度钻井液的储层保护技术,进一步利用3种加重材料的粒度分布、表面电性、微观形貌基本性质探讨了微粉重晶石改善高密度钻井液性能的作用机理。实验结果表明,微粉重晶石加重高密度钻井液黏度效应低,沉降稳定性与润滑性明显优于普通重晶石和铁矿粉高密度钻井液;通过优选架桥粒子与降滤失剂可以在一定程度上减轻储层伤害程度,满足各种复杂井对高密度钻井液的需要。     

国外高密度微粉加重剂研究进展

综述了国外高密度微粉加重材料的室内研究与现场应用现状,分析了用微米重晶石、四氧化三锰微粉加重的高密度钻井液的优点以及存在的问题,并进一步探讨了微粉加重材料的发展趋势。国外研究应用表明,高密度微粉加重剂钻井液体系较好地解决了高密度钻井液的流变性与沉降性之间的矛盾,且还具有低摩阻、低扭矩、低循环当量密度等优点,高密度微粉加重剂已成为国外水平井、大位移井、大斜度井等复杂钻井作业的首选加重材料。     

胜科1井高温水基钻井液流变性调控技术

胜科1井井底温度235℃,并且存在盐岩、泥页岩及盐膏泥混层,钻井液流变性调控困难。分析了固相含量、地层组构和高温等因素对高温水基钻井液流变性的影响及其作用机理,总结得出了高温水基钻井液流变性调控技术手段：1）适当增大聚丙烯酰胺的加量;2）应用抗温抗盐降滤失剂;3）应用高温流型调节剂;4）尽量降低固相含量;5）定期清理循环罐底部的沉积砂和稠浆等。胜科1井现场应用结果表明,提出的高温水基钻井液流变性调控技术措施,较好地解决了高温、高固相和盐膏泥混层对钻井液流变性的影响问题,从钻井液方面保证了胜科1井的安全、快速钻进。     

塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术

塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层,水化分散性较强且发育有微裂缝,钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳,为此,提出了"抑制表面水化-物化封堵-有效应力支撑"三元协同防塌对策,并构建了三元协同防塌钻井液。室内性能评价试验结果表明:三元协同防塌钻井液抗温达170℃、抗盐5.0%、抗钙0.5%~1.0%、抗劣土8.0%,泥页岩膨胀率和滚动回收率分别为5.05%和91.33%,能封堵宽400 μm的裂缝,承压能力达到4 MPa。三元协同防塌钻井液在塔河油田20余口井进行了应用,均未发生由于井壁失稳造成的井下故障,桑巴楚组和桑塔木组地层的井径扩大率平均降低63.4百分点,建井周期平均缩短4.3 d。这表明,三元协同钻井液防塌技术可有效解决塔河油田深侧钻井巴楚组和桑塔木组地层的井壁失稳问题。      

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。      

聚胺微泡沫钻井液及其作用机理

针对孔隙或裂缝性低压地层井漏、井塌及油气层损害等多种技术难题,以聚胺为水化抑制剂,结合微泡沫钻井液特点,构建了聚胺微泡沫钻井液体系。通过调整搅拌速度、优选加重剂、增黏剂加量及pH值等手段,使聚胺微泡沫钻井液密度在0.43~1.15 g/cm3之间可调。研制的聚胺微泡沫钻井液体系的抗温达120℃,可抗12%氯化钠、20%海水、12%劣质土、21%柴油污染,具有较好的防漏堵漏性能及储层保护效果。聚胺微泡沫钻井液兼有聚胺的表面水化、渗透水化抑制作用,加之较低的表面张力、活度,具有屏蔽暂堵性,在井壁上形成半透膜,可起到良好的防止井壁坍塌和保护油气层作用。     

阳离子化多元醇防塌剂的研制

室内研究和现场应用表明,聚乙烯醇类防塌剂表现出较明显的增粘负效应,可引起钻井液粘度的急剧增加,严重影响其推广应用.通过金属盐催化降解和阳离子化反应,研制出了抑制性好且增粘负效应低的阳离子化改性多元醇防塌剂.考察了阳离子化试剂、反应温度、反应时间对取代度、反应效率和产品主要性能的影响,得出了阳离子化多元醇防塌剂最佳制备条件,即：PVA与阳离子化试剂物质的量比为1：1,反应温度为50℃,反应时间为4 h,阳离子度可达0.435.     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。