大庆油田微泡沫钻井液的研究与应用

微泡沫钻井液在保护油气层和防漏方面具有常规水基钻井液所无法替代的优势,特别适用于大庆油田低压、低产油藏。筛选了发泡剂、稳泡剂,将现用钻井液体系转化为微泡沫钻井液体系,研制了适合微泡沫发挥作用的微泡沫钻井液配方,并对其抑制性、抗温、抗污染(抗黏土、钙、油气)能力、油层保护效果(模拟岩心动态污染试验)以及微泡沫钻井液防塌机理和微泡沫钻井液流变特性进行了研究,建立了微泡沫钻井液的具体流变模型,通过API钻井液失水仪堵漏实验和API堵漏材料实验装置对微泡沫钻井液的堵漏机理进行了研究。研究表明:微泡沫钻井液密度较低,能适当降低井筒液柱压力,使井漏得到缓解;具有良好的润滑性,循环压耗小,泵压低,使钻井液循环当量密度降低;微泡沫钻井液的高黏度和高切力性能大大增加了钻井流体在裂缝和孔隙内的流动阻力,有利于阻止井漏的继续发生;微泡沫在裂缝和孔隙内聚结但不结合,具有"架桥"封堵作用,有效阻止了钻井液在漏失通道继续流动。现场应用表明,微泡沫钻井液可减少由于钻井造成的油层污染,提高油井产能。     

微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺在TBK气田的应用

TBK气田海拔1125m,表层主要是无压裂缝性碳酸盐岩地层,井眼直径914.4mm。钻井过程中的主要困难是严重漏失和大井眼清洁。用膨润土钻井液、正电胶钻井液和清水钻进时,有进无出,而盲钻常常砂卡钻具。微泡沫钻井液既可降低井筒液柱压力,又可在近井壁形成一个类似于"液体套管"的滞留层,因而在钻井过程中具有非常好的防漏作用。粗泡沫堵漏工艺,是在钻穿漏层后,将适量微泡沫钻井液配成密度略高、可循环、但不太稳定的泡沫钻井液,缩短泡沫稳定时间,故意让泡沫液进入裂缝。在低流速或静止状态下,微泡沫就会变成"蜂窝"状的结构强度很大的泡沫凝胶,对漏失通道产生"气锁"和凝胶封堵,防止固井水泥浆漏失。现场应用表明,微泡沫钻井液密度低,黏切高,可循环,成本低,不需增加任何设备,具有非常好的防漏作用和岩屑携带能力;粗泡沫堵漏工艺操作简单,施工方便,堵漏效果好,注水泥固井一次成功。     

高矿化度微泡沫钻井液技术的研究与应用

江汉油田储层以上为盐膏层盖层．从减小油气层损害的角度考虑适宜用饱和盐水钻井完井液，但储层压力系数低，使用饱和盐水体系钻井易发生漏失。为此，对高矿化度微泡沫钻井液进行了研究。研制出了离子型起泡剂QP-1（主起泡剂）和非离子型起泡剂QP-2（辅起泡剂），并优选出了改性XC和PAC作抗盐型稳泡剂。利用JHPM全自动PVT实验仪测定了微泡沫钻井液在不同压力、温度下的密度变化情况，对其防漏堵漏能力进行了实验评价，分析了其防漏堵漏机理。该钻井液在簿深1井、拖26斜-2井等4口井中进行了实验应用。现场应用结果表明，该高矿化度微泡沫钻井液密度、黏度易于控制，在防漏堵漏方面具有特殊的优势，并提高了机械钻速。     

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。     

高矿化度微泡沫钻井液技术的研究与应用

微泡沫钻井液技术在我国得到了飞速的发展,但抗饱和盐的高矿化度微泡沫钻井液技术处于空白。本研究项目采用新型复合膜技术,成功的解决了微泡沫钻井液抗饱和盐的难题,并进行了不同温度压力下微泡沫钻井液密度变化、防漏堵漏机理等研究,现成应用也取得了很好的效果。这项技术的发展为解决盐膏层下油藏的开采提供了突破性的方法。     

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p H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。     

伊朗TBK气田严重漏失与严重坍塌地层钻井液技术

TABNAK气田是伊朗南部位于波斯湾近海岸的一个出露背斜，地层岩性主要是碳酸盐岩和页岩。该气田地层裂缝发育，钻井过程中井漏和井塌问题非常严重，钻井作业十分困难。一开采用微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺；二开采用稳定泡沫钻井液；三开采聚磺钻井液；四开采硬胶泡沫钻井液；五开和六开采用随钻堵漏技术与低密度水包油钻井液相结合的方法。钻井过程中防漏堵漏效果好。现场应用表明，该套钻井液体系密度低，防漏，防塌效果好，抗盐，抗钙和携砂能力强，机械钻速快，钻井施工顺利，成本低，基本解决了TBK气田表层钻井和固井漏失问题，据TBK-2井，TBK-3井和TBK-6井完井统计，实际钻井液材料费用比预算分别降低了67.4%,81.0%和76.3%。     

国内可循环泡沫类钻井液应用现状

可循环泡沫类钻井液随钻防漏堵漏优异,但目前不少应用者对此技术了解不太系统,无法借鉴以往经验解决实际问题并促进技术更快发展。以此技术的发展时间为主线,划分国内可循环泡沫类钻井液的发展历程为萌芽时期、发展时期和完善时期,提出了各个时期的划分依据和标志性事件。重点介绍了各发展时期的体系发展、应用领域扩大和防漏堵漏技术融合等实例,包括体系组成、性能和应用参数。指出了目前理解可循环、微泡和钻井液的体系等含义存在的问题,提出了微泡微观结构研究、防漏堵漏机理研究、压力温度联合作用下微泡稳定性研究、微泡钻井液工程性能和储层保护性能研究等四大研究方向,以推动可循环类泡沫钻井液性能更优、应用领域更广。     

抗温抗盐无固相微泡沫钻井液研制与现场应用

为降低钻井过程中的储层损害,解决微泡沫钻井液抗温抗盐性能不足、稳泡效果差的问题,合成了微泡沫发泡剂LF-2和稳泡剂HMC-1,优选了增黏剂和降滤失剂,配制了抗温抗盐无固相微泡沫钻井液。室内性能评价表明,该钻井液的岩屑回收率达88.7%,40/80目砂石漏层中30 min漏失量仅1.8 mL,岩心渗透率恢复率88.87%。抗温抗盐无固相微泡沫钻井液在茨120井欠平衡井段的应用结果表明,其性能稳定易调整,平均机械钻速达4.41 m/h,平均井径扩大率仅为3.97%,欠平衡钻进效果明显,全烃值最高100%,并多次点火成功。研究表明,抗温抗盐无固相微泡沫钻井液体系抗温、抗盐能力强,储层保护效果好,具有推广应用价值。      

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充气钻井液是一种气，液，固三相物质均匀稳定分散的体系，由于含有大量高切力，高结构粘度的泡沫，在低压渗漏地层有显著的防漏堵漏作用，文章例举了现场应用实例，通过渗漏试验，从泡沫群体的封堵作用，泡沫的疏水屏蔽作用，泡沫的流变特性以及其它方面探讨了充气钻井液防漏堵漏机理。     

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微泡沫钻井液以其密度可调、流变性好、能反复泵送、可循环使用、不需要额外添加设备、成本低而获得广泛应用。许多油气田已成功应用该技术解决了低压地层和长段破碎带地层井漏的难题，取得了良好的技术和经济效益。但对地层压力系数低且裂缝较大的严重井漏往往失去作用。为了拓宽微泡沫钻井液的应用领域，针对川渝地区玉皇1井表层井段的严重井漏，交替使用微泡沫钻井液和微泡沫桥浆，使井漏得到了有效控制。与邻区同类井相比，钻井速度提高了3～7倍，取得了明显的技术经济效益，为处理类似井漏问题提供了新的技术途径。     

压裂实验法评价裂缝性桥塞堵漏

通过水力压裂实验方法评价了几种注入体系对裂缝桥塞封堵的效果。结果表明,具有良好造壁性的水基钻井液能够显著提高岩心的破裂压力,相当于具有防漏能力。当裂缝性漏失发生后,尽管桥塞堵漏体系的高瞬时滤失量有利于该体系在裂缝尖部快速脱水建立固相封堵层,提高裂缝传播阻力,但并没有显著提高封堵层阻力,而具有良好造壁性的钻井液加上细粒碳酸钙则是通过提高裂缝的重新开启压力来提高岩心的承压能力。     

马井气田构造浅层井漏特点及预防处理措施

文中分析归纳马井气田在钻井施工中井漏的特点，介绍针对这些井漏特点采取的防调和堵漏技术措施，措施后明显提高了钻井速度，降低了钻井成本和保证了施工安全。     

微泡沫与普通泡沫注入性及调剖能力对比

针对普通泡沫注入性差、运移性弱的问题,将气体和起泡剂溶液同时注入填砂管发泡器制备出一种气泡微细的微泡沫体系。通过多测压点长填砂管和并联填砂管对比了微泡沫和普通泡沫注入性和调剖能力的差异,并借助微观非均质模型对比研究了微泡沫和普通泡沫的封堵机制及改善微观非均质能力。微观驱替实验表明,由于微泡沫气泡直径小于高渗区域孔喉直径,气泡受孔喉的约束较小,主要通过多个气泡叠加作用在高渗区域孔喉处形成堆积封堵,后续气泡以"直接通过"或"弹性变形"的方式流入低渗区域,少量气泡以"气泡陷入"方式封堵小孔喉,但高渗区域堆积的微泡沫易被冲散,导致其封堵强度较弱,调剖作用有限。与微泡沫相比,普通泡沫的平均气泡直径大于高渗孔喉直径,气泡通过孔喉时的流动阻力较大,封堵能力较强,气泡主要通过"弹性变形"和"液膜分异"作用进入孔喉。相同泡沫注入量条件下,普通泡沫微观调剖效果更好。微泡沫在填砂管沿程产生的压差分布较为均匀,其注入性和深部封堵能力优于普通泡沫,但其封堵高渗通道能力及耐水冲洗能力较弱,调剖能力弱于普通泡沫。     

自修复凝胶堵漏技术研究

智能凝胶能够对外界环境作出响应,进行不同状态的转换,提高封堵效果,是一种新型的堵漏材料。为遏制井漏并防止复漏,通过自由基聚合方法制备了一种基于阳离子-π、静电力、氢键的自修复水凝胶用于地层堵漏。实验结果表明,该水凝胶在恶劣环境中的自修复效率达70%,具有较强的盐适应性和耐高温性;能有效封堵180 D砂盘孔隙,封堵率接近90%,对其他固结砂盘(渗透率2 D、5 D、20 D)和未固结砂床(20～40目、40～60目、60～80目)也表现出良好的堵漏能力。相比于常规材料,该水凝胶可通过降低作业压差实现自修复,达到高效封堵;可通过二次降低封堵层渗透率有效提高封堵层的致密性,提高了水凝胶的高温稳定性,高温老化后依然具备良好的封堵能力。水凝胶颗粒在盐水中分散良好,热滚后保持稳定的流变学性能,有利于钻井液循环。研究结果表明,自愈材料作为堵漏材料在石油钻井工业中具有应用潜力。     

微泡钻井液室内研究及性能评价

微泡钻井液是一种适用于低压易漏地层的新型钻井液。通过对起泡剂和稳泡剂进行优选,开发出抗温135℃的微泡钻井液。室内评价结果表明,微泡钻井液抗温、抗污染能力强,同时具有良好的抗压缩、密度还原特性和承压封堵性能。在20~40目砂床中,微泡钻井液承压封堵能力达20 MPa以上;经显微镜微观表征,微泡呈球形,粒径分布集中在50~200μm之间。     

绒囊钻井液处理煤层气钻井上漏下塌地层的施工工艺

煤层气钻井经常钻遇上漏下塌地层,通常采用调换或调整钻井液来防塌控漏,但常常会因目的不一致而难以奏效。为此,针对不同层段漏失与坍塌控制主要需求,通过室内实验优化不同钻井液性能范围及指导配方,配制封堵性能由弱到强5种配方的绒囊钻井液封堵0.1 mm、1.0 mm、2.0 mm宽的裂缝,有针对性地形成了现场新浆配制、老浆维护等工艺,并在多个区域现场完成了超过5井次的绒囊钻井液工艺应用。实验评价结果表明:(1)以封堵相同宽度裂缝至驱压20 MPa的升压周期表征体系封堵性能强弱,优选出随钻控漏、随钻堵漏、静止堵漏3套钻井液配方;(2)以饱和煤柱塞后单轴抗拉强度、三轴抗压强度增幅表征防塌性能强弱,优化出坍塌风险分别为低、中、高煤层适用的钻井液配方;(3)根据钻井液消耗速度优化新浆补充速度,以排量、表观黏度降幅及实验得到提升表观黏度等指标确定优化老浆维护工艺所需的处理剂用量;(4)现场应用效果表明,钻井流体在对付漏失、坍塌地层前,调整好性能,是取得成功的关键。结论认为,通过调节绒囊流体不同的配方可以实现煤层气井内封堵控制漏失、坍塌,该工艺为煤层以及类似破碎性地层稳定井壁提供了技术支撑。     

三相可循环微泡沫钻井液的研究及其在彩南油田的应用

根据新疆准噶尔盆地彩南油田96口开发井资料统计,发生不同程度漏失的井为70口,漏失率达72.9%.主要漏失井段为400～700 m,次要漏失井段为1800～2000 m.漏失现象为随钻有进无出.随钻井漏严重影响了钻井速度,使钻井综合成本增加.针对上部井段低压裂缝地层严重漏失问题,研究出了三相可循环微泡沫钻井液体系.该体系主要采用起泡剂、稳泡剂、固泡剂配制而成,能反复循环使用,无需特殊脱气和充气设备,同时保留了普通泡沫钻井液的部分优点.室内对微泡沫钻井液体系组成、微观形态分析、稳定性评价、当量密度计算等方面进行了研究,形成了三相可循环微泡沫钻井液技术.现场应用效果表明,该钻井液体系具有稳定性高、现场配制简单、性能优良、抗污染能力强和防漏堵漏效果好等优点.     

华北油田鄚东地区深井钻井液技术

鄚东地区钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、井漏等复杂事故。该地区深井钻井采用了抑制性及封堵性较强的铵基沥青树脂高密度钻井液体系,并根据地层特点,对不同井段制定了相应的钻井液维护处理措施。结果表明,该钻井液体系抑制性好,抗温、抗污染能力强,性能稳定,成功地控制了复杂事故的发生,满足了该地区深层钻井的要求。     

长庆油田多层系精准堵漏技术研究与应用

为保证油气当量的稳步增加,钻井区域在逐年拓展,井漏问题日益凸显,已严重制约着钻井提速增效。单一漏失层位堵漏难题已形成高效的治理手段,但针对长裸眼井段多套易漏层位治理目前无有效手段,因此文章通过对长庆油田漏失层位分析,明确易漏层位的漏失机理;发生漏失后采用以井温法和流量法为主的“多参数”测漏工具,进行长裸眼井段漏失层位识别,明确漏失位置;最后应用研发的高效疏水堵漏工作液进行专项堵漏,形成了一套长庆油田长裸眼多层系精准堵漏技术。多参数测漏工具漏层识别精度±30 m,测漏时间4～6 h,为后续堵漏提供数据支撑;高效疏水堵漏工作液由胶凝材料和惰性材料进行配伍,2 mm缝板承压可达12 MPa,满足高承压堵漏需求。该技术现场应用三口井,均实现一次堵漏成功,为我国非常规油气井钻井勘探中遇到的堵漏难题提供技术借鉴,助力钻井提速增效。