焦页54-3HF井低油水比油基钻井液技术

针对焦页54-3HF井三开对油基钻井液封堵性和携岩能力要求高、回收油基钻井液利用率低的技术难点,以聚合物类表面活性剂为主乳化剂,优化了乳化剂、有机土的加量,构建了具有良好稳定性和流变性的油水比65:35的油基钻井液,并对其性能进行了评价。结果表明,油水比65:35油基钻井液的稳定性、携岩能力和封堵性能达到了钻井要求,并确定了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液的最佳体积配比为1:2。焦页54-3HF井三开井段在钻进过程中采用了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液按体积比1:2混合的钻井液,钻井液的油水比控制在67:33~76:24,破乳电压600~1 000 V,动塑比0.30~0.40,三开井段井壁稳定、井眼清洁、摩阻低、起下钻顺利。这表明,低油水比油基钻井液技术可完全满足页岩气水平井钻井需求,具有良好的应用前景。      

油基钻井液提切剂研究现状与发展趋势

油基钻井液流变性好坏是制约钻井过程中井下安全、影响钻进速度的关键因素。针对油基钻井液切力偏低导致携岩和悬浮能力弱的技术难题,介绍了提切剂研发中存在塑性黏度不可控、普适性低以及耐温性差的难点,系统综述了有机土类、脂肪酸酰胺类、油溶性聚合物类及纳米复合材料类等油基钻井液提切材料的研究现状,并详细阐明了油基提切剂通过氢键、配位键以及分子缔合作用提切的作用机理。同时,针对提切剂研发所存在的不足,提出了油基钻井液提切剂应从星型或树枝状聚合物、长链季铵盐改性有机土、纳米材料等方面开展研发的发展趋势。      

Evaluation of some vanillin-modified polyoxyethylene surfactants as additives for water based mud

Water-based drilling fluids are increasingly being used for oil and gas exploration and are generally considered to be more environmentally acceptable than oil-based or synthetic-based fluids. In this study, new types of vanillin-modified polyoxyethylene surfactants were evaluated as additives in water-based mud. Their rheological properties in water-based mud were investigated which included the apparent viscosity, the plastic viscosity, the yield point, the gel strength, the thixotropy as well as the filtration properties. Also, the effect of high temperature on the rheology of the formulated water based mud was studied. The tested ethoxylated non-ionic surfactants showed good results when utilized in the formulation of water-based mud.     

2005年国外钻井液新技术

介绍了2005年钻井液技术在新型钻井液、保护油气层技术、防漏堵漏、井壁稳定等方面的新进展。新型钻井液方面介绍了高效水基钻井液、可防止重晶石沉降的INNOVERT钻井液体系、超临界二氧化碳钻井液、甲酸铯盐水高温高压井钻井液和完井液、乳化隔离液等。在保护油气层新技术方面介绍了新一代打开油层钻井液、油基钻井液滤液对气层影响的研究等。在防漏堵漏新技术方面介绍了含有膨胀聚合物颗粒和胶体颗粒的微复合有机／无机胶堵漏剂、可变形的密封剂（MAX_sHIELDTM）、一种新的漏失机理——注水冷却会诱发地层在钻井时发生漏失、交联水泥堵漏剂等。在井壁稳定技术方面介绍了利用分子模型对聚合物稳定页岩的机理进行了解，一种有效的高温高压降滤失剂——新型共聚物Hostadrill4706，预测油基和合成基钻井液密度的模型，降当量循环密度工具等。对振动筛筛网新的API标准等其它钻井液新技术也进行了介绍。     

高性能水基钻井液研究进展

高性能水基钻井液（HPWBM）是为了满足环保需要而研制的一类可以替代油基钻井液（OBM）的新型钻井液体系，该项技术在国外引起了高度重视。介绍了国外高性能水基钻井液的室内研究和工艺技术方面取得的重要进展，包括其性能特点、井壁稳定机理、组成及处理剂作用、抑制性评价方法和现场应用效果。高性能水基钻井液已广泛应用于各种复杂井的钻井作业。现场应用效果表明，高性能水基钻井液提高了机械钻速，实现了低的稀释率和较高的固相清除效率，摩擦系数与油基钻井液基本相当，最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象，大大节省了钻井和完井时间，提高了页岩地层的井壁稳定性，保护了环境。     

改性菜籽油饼降滤失效果及作用机理

菜籽油饼的主要成分为蛋白质、无氮浸出物、粗纤维、粗脂肪和粗灰分，这些成分在钻井液中都具有较好的降滤失效果。为了充分利用菜籽油饼，对其进行了改性研究，提高了其在水基钻井液中的溶解分散能力，得到了可用作钻井液降滤失剂的产品CYL。室内试验评价了CYL在水基钻井液中的降滤失能力、抗温性和抗盐、抗钙能力，并分析了CYL的降滤失机理。结果表明，CYL具有降滤失效果明显，泥饼薄而致密的特点，加量仅为2％，还具有较好的抗温能力及一定的抗盐、抗钙能力，其货源广，成本低，生产工艺简单，是一种良好的水基钻井液降滤失剂，而且植物油的作用使CYL兼具一定润滑作用。     

国外高性能水基钻井液技术发展现状

介绍了贝克休斯公司开发的高性能水基钻井液的基本组成、优良性能以及在世界部分油田的现场应用情况。该钻井液具有油基钻井液的各种性能,可有效稳定页岩、提高岩屑整体性和机械钻速、减小扭矩和阻力,且有利于环保,已被广泛应用于各种钻井。从应用效果看,无论是PDC钻头还是牙轮钻头,机械钻速都达到了27.4m/h,实现了较低的稀释率和较高的固相清除率,其摩擦系数与油基钻井液相同,最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象。与油基钻井液相比,可大幅度节省钻井期间的完井时间,解决了高性能钻井与环保要求的协调问题。     

顺北油气田却尔却克组井壁失稳机理及应对措施

塔里木盆地顺北油气田却尔却克组钻井过程中井壁失稳事故频发,严重影响了施工进度。针对顺北油气田X井却尔却克组地层井壁失稳的机理,开展了岩石崩解实验、点载荷实验、X衍射、扫描电镜实验研究。结果显示,岩石矿物组分中黏土含量大（15%～35%）,其中伊利石含量在60%左右,伊蒙混层主要在10%～30%,吸水率小（2%）,崩解率大（5%）,岩石属于典型的硬脆性灰质泥岩。室内实验表明,在清水和水基钻井液条件下,岩石强度表现出较强的非均质性和强度弱化（岩石单轴强度降低在10～40 MPa之间）,但在油基钻井液下,岩石强度几乎无弱化影响,并且油基钻井液对微裂缝起到较好地封堵作用。此地层水基钻井液下井壁失稳机理一方面是硬脆性泥页岩中的膨胀性黏土矿物吸水膨胀,强度弱化,失去有效支撑;另一方面微裂缝在水力尖劈作用下,井壁岩石崩落垮塌失稳。油基钻井液中乳化剂、润湿剂等表面活性剂特殊结构可以对泥页岩中裂缝微裂缝进行有效封堵,减少水化和水力尖劈作用,实现井壁稳定。现场在第三侧钻井眼水基钻井液井壁严重失稳条件下,改用油基钻井液,顺利钻完计划进尺,大幅度减少井壁失稳损失。      

聚合盐钻井液体系研究

针对北80井区强水敏储层及使用白油基钻井液成本高的问题，开展了具有强抑制性及良好封堵能力的水基钻井液体系研究。通过对聚合盐JN（胶体，干基的有效浓度为25％）性能评价，确定聚合盐在钻井液中的加量为40％，并优选了与之配伍的处理剂，形成了一套性能优良的聚合盐钻井液体系。室内评价结果表明，聚合盐钻井液的储层渗透率恢复值高于柴油基钻井液，略低于白油基钻井液，可满足北80井区储层保护要求。聚合盐钻井液具有较强的抑制性和滤失造壁性，流变性易调控，润滑性、抗温性及抗污染能力较强，其抑制效果和储层保护效果与油基钻井液基本相当，可满足北80井区强水敏储层钻井施工要求。     

川东北地区气体钻进后的钻井液技术及应用

川东北地区大部分采用气体钻进的井段为上部地层,主要岩性为泥页岩,气体钻进后替入水基钻井液,经常发生复杂情况。分析了气体钻进后顶替钻井液初期容易发生井塌、井漏等复杂情况的原因,介绍了解决川东北地区气体钻进后井壁失稳的钻井液技术对策、技术方案及防止井壁失稳的钻井液工艺技术。在七北101井、东升1井现场应用证明,该工艺技术可行,解决了气体钻进后井壁失稳、严重井漏的技术问题。     

有利于改进水包油钻井液性能的固体乳化剂的研制及应用

在水基泥浆中加入5—12%矿物油(或柴油)所形成的水包油钻井液已在胜利油田广泛应用于防止卡钻的发生。但在某些情况下,这种泥浆体系的乳化稳定性不能满足钻井作业的需要。为了克服这一缺点,研制出一种颗粒极细并具有特殊润湿性(弱亲水)的固体乳化剂,并已成功地应用于改进乳状液的稳定性和钻井液的其它性能。 在提出该项技术之前,对各种不溶于水的微细固体颗粒对水包油乳状液稳定性的影响进行了较深入的研究。这些颗粒状物质包括膨润土、有机土、高岭石粉、重晶石粉、两种颗粒尺寸不同的碳酸钙粉、两种具有不同润湿性的硅石粉以及新研制的固体乳化剂。为评价这些微粒对乳化稳定性的贡献,分别开展了乳状液稳定性实验和液滴聚并实验。使用静置12h后乳状液的体积和油/水滴的半衰期作为乳状液稳定性的评价指标。实验结果显示,对于给定的油/水体系,乳状液类型和稳定性取决于固体颗粒的类型、尺寸、浓度和润湿性,以及是否有表面活性剂存在。与其它类型的颗粒相比,固体乳化剂的微粒可为水包油乳状液提供最有效的稳定性。同时实验中发现,在某些情况下,固体乳化剂微粒还能有效地稳定油包水乳状液,因为其润湿性接近于中性。 目前,使用新研制的固体乳化剂稳定的水包油乳化泥浆已经成为胜利油田钻定向井和水平     

井壁失稳机理和几种新型防塌泥浆的防塌机理--文献综述

本文综述了几年来国内外有关井壁失稳机理和一些新防塌泥浆作用机理研究的文献,由此归纳出防塌泥浆作用机理的一些共同规律,为泥浆防塌处理剂新的作用机理的研究和建立提供具有启发性的思路。     

具核结构的油基钻井液封堵剂的研制

随着油气田开发的不断扩展,钻井难度逐渐增加,油基钻井液的使用率也逐渐增大。油基钻井液封堵能力对于预防井漏和井壁坍塌具有重要的作用。以丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸和苯乙烯等油溶性单体为原料,采用改进的乳液聚合工艺,以亲油型的改性石英粉为凝结核,合成了一种具核结构的丙烯酸树脂高分子材料,作为油基钻井液封堵剂。实验结果表明:该封堵剂对油基钻井液基浆流变性能影响很小,可大大改善油基钻井液基浆的滤失造壁性和乳液稳定性。岩心封堵实验说明合成的封堵剂对中低渗岩心具有较好的封堵效果和封堵质量,正反向封堵率都可以达到75%以上;突破压力实验反映合成的封堵剂具有较高的封堵强度,突破压力可达10 MPa以上。同时,该封堵剂具有优异的耐高温能力,老化前后,封堵率和封堵强度基本不变。与沥青类封堵剂对比实验得出,研发的封堵剂具有较大的优势。     

水基解卡剂WJK—1的研制与评价

通过基液聚环氧乙烷环氧丙烷醚的合成和各组份筛选,研制了由聚醚基液、两种快速渗透剂、两种表面活性剂及一种脱水剂（泥饼压缩剂）组成的水基解卡剂WJK－1。在室内考察了WJK－1的各项有关性能：对水基 泥浆性能的影响,加入加重剂对解卡时间的影响,解卡剂的耐热性,泥浆含盐量的影响;与油基解卡剂相比,水基解卡剂在密度小于1.45g/cm^3泥浆中解卡较快,在密度大于1.45g/cm^3泥浆中解卡较慢。在一发生卡钻的井浆中（密度1.54g/cm^3）分别加入WJK－1和油基解卡剂,在室内用解卡仪测得解卡时间分别为196min和169min。WJK－1基本上无荧光。     

一种环保油基钻井液体系

针对目前油基钻井液存在因所含矿物油和处理剂的生物毒性大,而被限制或禁止排放的问题,制备出生物毒性低的油基钻井液基油,合成高效低毒的一体化乳化剂和新型高凝胶改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了一套环保型油基钻井液体系。该钻井液体系的生物毒性LC₅₀达到15 000 mg/L以上,生物可降解性好;体系的流变性良好,破乳电压达到800 V以上,高温高压滤失量小于6 mL;钻井液体系能抗5%石膏、5%钻屑和15%盐水污染;该油基钻井液应用性良好,油水比可在60/40～90/10的范围内调节,密度可在1.25～2.0 g/cm3范围内调节,抗温可达220 ℃,高温稳定性良好。研究结果表明,环保型油基钻井液具有低毒环保、可降解等优势,抗污染、抗高温、稳定性强、可调节范围广,完全可满足较复杂地层和环境保护要求高区块对钻井液的要求。      

NMR wettability indices: Effect of OBM on wettability and NMR responses

Wettability and NMR surface relaxation are related to each other. Wettability controls the fluid distribution in porous media. NMR surface relaxation dictates that the fluid in contact with the mineral surface has a relaxation time shorter than its bulk value. In this study, first, the nature of wettability effect on NMR responses was demonstrated by a parameter ρ_{2, eff}, the effective surface relaxivity. Quantitative changes of ρ_{2, eff} of water or oil for unconsolidated silica flour and calcite were shown to be consistent with the expected wettability alteration based on the contact angle measurements. Based on the concept of effective surface relaxivity, a novel NMR model was then proposed to quantify rock wettability by two NMR wettability indices from either water or oil responses. This model was tested with water/oil partially saturated Berea cores at different wettability conditions. Correlations show that both NMR indices agree well with the Amott–Harvey wettability index, suggesting that quantitative information of reservoir rock wettability can be gained from NMR measurements. Finally, the effect of oil base mud (OBM) surfactants on wettability alteration and NMR responses was systematically investigated with Berea cores. Results show that the originally strongly water-wet Berea cores are altered to be intermediate-wet or oil-wet by OBM surfactants. As a result, the irreducible water saturation from NMR interpretation assuming water-wetness when wettability alteration occurs generally underestimates the measured value. The magnitude of underestimation correlates well with the Amott–Harvey wettability index.     

多元醇水基钻井液体系综述

新型多元醇水基钻井液体系不但具有油基钻井液的优异性能,而且不存在污染环境和干扰地质录井问题,对解决井下复杂难题特别是页岩稳定问题非常有效。介绍了从90年代以来国外开发和应用的多元醇水基钻井液添加剂的种类及《世界石油》杂志公布的产品牌号;探讨了多元醇的作用机理。多元醇抑制泥页岩水化分散的机理归纳起来有3种：①浊点效应,对有浊点行为的多元醇,当环境温度在浊点以上时,该机理才起作用;②降低滤液化学活性,抑制机理是渗透机理所致,但要求多元醇浓度必须较高,而在3％－5％的一般加量下该机理不能实现;③与水分子争抢页岩中粘土矿物上的吸附位置。介绍了诸学者对第三种机理进行的试验研究以及多元醇水基钻井液的应用及效果。     

稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素

以多种稀硅酸盐水溶液和泥浆进行了页岩分散试验和页岩稳定指数试验.结果表明：防塌钻井液所用的硅酸盐模数以2.8～3.2为好,加量在2%～5%较好;当用于含KCl的泥浆中时,硅酸盐的钠、钾比例对防塌性能的影响不显着;适量的无机盐可与硅酸盐产生协同作用提高防塌性能,但钙离子过量会破坏泥浆性能.有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能,而对防塌性能基本上无直接影响.地层特性是影响稀硅酸盐钻井液防塌效果的最复杂因素.     

中国硅酸盐钻井液技术面临突破

滤液中二氧化硅含量高于20000 mg/L的典型硅酸盐钻井液具有优良的抑制、封堵性能和膜效应,国外石油公司用该体系成功地进行了数百口井的施工,而中国真正用该体系完成的井只有5~7口,其它众多应用井使用的只是稀硅酸盐或复合硅酸盐体系,滤液中二氧化硅含量不高于3000 mg/L。从多个角度阐述了造成中国硅酸盐钻井液的实质性现场应用进展缓慢的原因,包括缺少完整的维护技术措施,加入硅酸盐易引起黏度升高甚至无法控制的问题没有解决,没有使用无机盐助剂,没有配套的专用助剂,离心机和清洁器的利用率太低,非技术性因素等。认为要加快硅酸盐体系由研究向实用的转变,可以从规范专用助剂、降低膨润土含量并开发高效降滤失剂、使用处理后的液体硅酸盐方面获得突破。对硅酸盐体系的研究和试用方式提出了建议。     

Electrical resistivity and rheological properties of sensing bentonite drilling muds modified with lightweight polymer

In this study, the electrical resistivity and rheological properties of a water-based bentonite clay drilling mud modified with the lightweight polymer (guar gum) under various temperature were investigated. Based on the experimental and analytical study, the electrical resistivity was identified as the sensing property of the bentonite drilling mud so that the changes in the properties can be monitored in real-time during the construction. The bentonite contents in the drilling muds were varied up to 8% by the weight of water and temperature was varied from 25 °C to 85 °C. The guar gum content (GG%) was varied between 0% and 1% by the weight of the drilling mud to modify the rheological properties and enhance the sensing electrical resistivity of the drilling mud. The guar gum and bentonite clay were characterized using thermal gravimetric analysis (TGA). The total weight loss at 800 °C for the bentonite decreased from 12.96% to 0.7%, about 95% reduction, when the bentonite was mixed with 1% of guar gum. The results also showed that 1% guar gum decreased the electrical resistivity of the drilling mud from 50% to 90% based on the bentonite content and the temperature of the drilling mud. The guar gum modification increased the yield point (YP) and plastic viscosity (PV) by 58% to 230% and 44% to 77% respectively based on the bentonite content and temperature of the drilling mud. The rheological properties of the drilling muds have been correlated to the electrical resistivity of the drilling mud using nonlinear power and hyperbolic relationships. The model predictions agreed well with the experimental results. Hence the performance of the bentonite drilling muds with and without guar gum can be characterized based on the electrical resistivity which can be monitored real-time in the field.