盐227-4HF长裸眼长水平井钻井液技术

盐227-4HF井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带盐227井砂砾岩体较高部位部署的一口非常规长裸眼长水平井,为低孔特低渗透储层。针对该井钻井液技术难点,二开和三开使用聚合物防塌钻井液和聚合物胶束封堵防塌钻井液;该组钻井液性能稳定,具有良好的综合性能,能满足钻井施工需要,可维护易坍塌地层的井壁稳定,应用于三开井径扩大率为3.11%,起下钻和电测、下套管作业顺利,电测一次成功率100%,提前37.75 d完钻,且安全高效钻进。     

SHB1-6H井长裸眼钻井液技术

SHB1-6H井是中石化西北分公司部署在顺北区块的一口超深开发井,该井因采用四级井身结构,二开裸眼段长4 460 m,其中泥岩段长1 463 m,地质构造复杂,三叠系、石炭系和志留系硬脆性泥岩发育,易发生坍塌掉块,中间的二叠系由于地层破碎易发生漏失。针对以上问题,选用了钾胺基聚磺钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性的要求,但体系中原用的磺化材料是以牺牲钻井液抑制性来达到降低高温高压滤失量的目的,因此引入了抗温抗盐聚合物降滤失剂RHPT-1和抗盐成膜剂CMJ-1,以进一步提高抑制性和封堵性,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的钾胺基聚磺成膜钻井液流型易于控制,通过保持胺基页岩抑制剂HPA加量在5～7 kg/m3,KCl加量在30～50 kg/m3,保障了钻井液有强的抑制性;通过使用高软化点复合沥青增强钻井液封堵能力,控制高温高压滤失量小于10 mL,解决了三叠系以深地层易发生井壁失稳的难题;在易漏地层二叠系使用了竹纤维、超细碳酸钙和聚合物凝胶堵漏剂PSD等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了SHB1-6H井的施工,二开井段扩大率仅为12%,比邻井顺北1井降低了63.74%。该套钻井液技术保障了顺北区块井身结构优化的实施。      

铝胺基钻井液在夏1031HF井的应用

为了解决非常规水平井夏 103-1HF 井三开所面临的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡、钻井液流变性控制和油气层保护等钻井液技术难点,通过室内试验对有机胺、铝基聚合物、物理封堵剂、降滤失剂、润滑剂和流型调节剂等进行了优选和复配,确定了铝胺基钻井液的配方。室内评价试验表明,铝胺基钻井液具有强抑制性、强封堵性、优良的润滑性和流变性及抗温性能,其所污染岩心的渗透率恢复率高达90%以上。现场应用表明,铝胺基钻井液流变性能稳定,动塑比保持在0.5左右,API滤失量控制在2.4 mL以内,高温高压滤失量控制在8.0 mL以内,泥饼粘附系数在0.1以内,较好地解决了该井所面临的钻井液技术难点,保证了该井安全顺利完成,且三开井径较规则,平均井径扩大率为2.0%。铝胺基钻井液在夏 103-1HF 井的成功应用表明,该钻井液可以推广应用到该工区其他非常规大斜度井和水平井中。      

页岩水平井斜井段强抑制强封堵水基钻井液技术

泌页HF1井斜井段EH3Ⅱ、EH3Ⅲ地层以泥页岩为主,黏土矿物含量高,页理、裂隙发育,采用的水基聚合物钻井液抑制性不强、封堵页理、裂隙能力差。研究出一种强抑制强封堵水基钻井液,其对泌页2HF井EH3Ⅱ段、EH3Ⅲ段地层有强的抑制水化膨胀效果,在钻井液中16 h膨胀率分别为6%和0.88%;封堵能力强,API滤失量、高温高压滤失量低,井径扩大率为2.17%,没有发生钻头泥包、托压和井壁垮塌现象;润滑性好,摩阻系数低,只有0.078 7。     

缅甸D区块高密度防塌钻井液体系室内研究

缅甸D区块在钻井过程中井眼坍塌严重、井径扩大率大,其原因是:地层倾角大,裂缝、孔隙发育,地层比较破碎,泥岩具有易膨胀、强分散的特点;现场使用的KCl/聚合醇钻井液抗温、抗污染、加重性能及封堵能力差。为此,优选出了以新型聚胺为主抑制剂、以白沥青为防塌剂、以抗温能力好的聚合物为降滤失剂、以磺化聚合物为流变性调节剂的新型聚胺钻井液体系。室内性能评价试验表明,新型聚胺钻井液体系的抗温能力达到150 ℃,抗污染性能强,具有强抑制性、良好的加重性能和封堵能力,可较好解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题。      

基于压力传递的钻井液纳米封堵剂研究与应用

针对南堡油田泥页岩地层孔隙尺寸为纳微米级,传统的微米级以上的固相颗粒难以实现有效封堵这一问题,选用纳米级钻井液封堵剂FT-3000、HLFD-1及环境友好型可变形聚合物封堵剂Green seal,在室内展开研究,评价其对高温高压滤失、砂盘滤失及泥饼承压能力的影响,并针对南堡油田所选岩心进行孔隙/裂缝封堵前后渗透率变化情况、压力传递及膜效率测试分析。结果表明用Green seal作封堵剂的钻井液,高温高压滤失量为17 mL,砂盘滤失量为13.8 mL,均为最小值,且其能有效提高泥饼承压能力至大于8 MPa,孔隙/裂缝封堵前后渗透率分析显示其封堵效果最佳,有效减缓了压力传递,膜效率为0.099 0,最大。该封堵剂在NP36-3652和NP36-3701井进行了应用,应用井井壁稳定、井径规则、渗透率恢复值高、滤液侵入量低,实现了泥页岩地层井壁稳定、储层保护的多重目的。      

塘29-26c区块非常规油气藏钻井液技术

塘29-26c区块主要目的层为一套泥岩和泥质白云岩互层的自生自储的非常规油藏,该油藏被多条断层切割,形成多个单斜断块,硬脆性泥岩、白云岩地层由于由于应力集中极易坍塌,邻井在施工过程中发生多次井漏、划眼、井喷及卡钻等事故复杂.在该区块新部署的3口评价井储层井段应用了BH-KSM钻井液体系,利用聚胺抑制剂、KCl和抗盐包被抑制剂的协同作用增强钻井液抑制性,使用抑制防塌剂BZ-YFT配合细目钙和抗盐降滤失剂BZ-JLS-I改善泥饼质量并控制好滤失量,使用低渗透封堵剂BZ-DFT配合不同粒级的刚性封堵颗粒QS-2,提高钻井液的高温封堵能力.应用结果表明,BH-KSM钻井液解决了硬脆性泥岩、白云岩地层的坍塌问题,顺利实现了对该区块非常规油藏的勘探开发.     

隔离膜水基钻井液技术研究与应用

隔离膜水基钻井液以隔离膜降滤失剂CMJ-2、高效高分子包被絮凝剂JH-1、降滤失剂CFJ-1、降粘剂JN-1为主要处理剂配制而成.其中,隔离膜降滤失剂CMJ-2是一种新型有机胺天然纤维聚合物,它由天然纤维经碱化,在高温条件下裂解后,在催化剂作用下与不饱和有机胺化合物进行缩聚反应而制得.介绍了CMJ-2的膜结构特征、抗高温降滤失性和润滑性能.评价了隔离膜水基钻井液的抑制性、抗盐、抗温、抗污染及油气层保护性能.室内评价结果表明,CMJ-2能有效降低钻井液的动滤失量和动滤失速率,可以减缓或阻止钻井液及其滤液渗入泥页岩体内,延缓孔隙压力的扩散,有效防止地层水化膨胀及坍塌;隔离膜水基钻井液具有较强的抗温、抗盐、抗污染能力,在高密度条件下也具有良好的封堵能力;无荧光、无毒性,满足环境保护要求.该钻井液在青海油田马海区块的马105井和涩南2井以及新疆油田T85388井进行了应用.现场应用表明,隔离膜钻井液在井壁外围形成隔离膜保护层,阻止钻井液及其滤液进入地层,从而有效地防止了地层的水化膨胀,封堵地层裂缝,防止井壁坍塌.     

水基钻井液用耐高温纳米聚合物封堵剂的研制

深井超深井钻井过程中，纳米聚合物封堵剂对解决微孔隙、微裂缝发育地层的井壁失稳问题至关重要，然而高分子聚合物类封堵剂高温易降解失效。优选N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯(ST)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为反应单体，过硫酸铵为引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，采用乳液聚合法合成了一种纳米聚合物封堵剂。红外光谱显示合成材料为目标产物，粒度分析表明中值粒径为129 nm。通过砂盘封堵实验以及高温老化前后的API、高温高压滤失量对其高温封堵性能进行评价，180 ℃高温老化后，加入1%纳米聚合物封堵剂的钻井液API滤失量为24.4 mL，高温高压滤失量为92 mL，高温高压砂盘滤失量为66 mL。实验结果表明，通过优化分子结构解决了纳米聚合物封堵剂高温易降解的问题，合成的纳米聚合物封堵剂具有优异的抗温和封堵性能。     

抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明：弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4 804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm³的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。     

超低渗透钻井液提高地层承压能力机理研究

通过超低渗透钻井液高温高压条件下侵入岩石深度实验、侵入岩石深度实验后的岩心清除泥饼前后岩心承压能力实验、提高裂缝承压能力实验、钻井液中加入零滤失井眼稳定剂前后岩心滤失量随时间变化关系实验,以及超低渗透钻井液在滤液进入岩心浅层后封堵孔隙的电子显微照片分析可知,超低渗透钻井液提高地层承压能力机理是利用特殊聚合物处理剂,在井壁岩石表面浓集形成胶束,依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性,封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵膜,有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层.超低渗透钻井液在井壁表层能快速形成渗透率为零的封堵层,在井壁的外围形成保护层,钻井液及其滤液完全隔离不会渗透到地层深处,可实现接近零滤失.零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力,这样在现场应用中就能提高漏失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口.     

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

为了解决顺北油气田奥陶系碳酸盐岩破碎性地层易发生井壁坍塌的问题,从地质构造特征、地层裂缝发育及充填程度和井壁岩块受力等方面分析了井壁坍塌的原因,发现造成井壁坍塌掉块的主要原因是强挤压段应力集中、地层微裂缝发育和定向井段受重力影响。虽然地层破碎、应力集中无法改变,但可以提高钻井液的封堵性能,通过有效充填、封堵微裂缝阻止压力传递,同时钻井液保持较高的密度支撑井壁,从而解决井壁坍塌问题。为此,综合考虑强化钻井液封堵能力、控制钻井液高温高压滤失量和优化钻井液动塑比等,优选了防塌钻井液配方,并保持较高的钻井液密度以支撑井壁,形成了防塌钻井液技术。该技术在顺北X井进行了现场试验,钻进中扭矩稳定,机械钻速较高,井径扩大率较小,防塌效果良好,可为其他油气田破碎性地层的高效、安全钻井提供借鉴。      

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。      

顺北4XH井抗高温高密度钻井液技术研究及应用

顺北4XH井是顺北油田Ⅳ号断裂带的一口重点预探井,该井六开奥陶系一间房组及鹰山组地层发育微裂缝和溶孔,为碳酸盐岩裂缝型高压气藏,井底温度超过170 ℃。为提高钻井液体系高温胶体稳定性、封堵防塌、高温沉降稳定性,同时兼顾储层保护,通过关键处理剂研选,研制出一套耐温200 ℃、密度2.00~2.25 g/cm3的水基钻井液体系,180℃滤失量9.2 mL,200 ℃、7 d沉降稳定系数0.513。钻井液振荡流变、动态光散射实验及现场应用表明,体系具有良好流动和润滑性能、高温沉降稳定性,高温高压滤失量≤10 mL,实现对储层微裂缝实时封堵,取得了良好的屏蔽暂堵效果。     

涠西南地区探井钻井液技术

涠西南地区地质构造复杂,在钻井过程中极易发生井壁坍塌、漏失,甚至发生卡钻事故.通过分析研究涠西南地区易垮地层岩性、硬脆性泥页岩的垮塌机理,介绍了在该地区探井中使用的低渗强封堵水基钻井液.现场应用表明,该钻井液有良好的封堵性和润滑性,高温高压滤失量小、泥饼渗透率低,基本保证了井壁的稳定及井下安全.应用该钻井液的井,井径较规则,无井下复杂情况,表明该钻井液较好地解决了涠西南地区的井壁稳定问题.     

微裂缝发育泥页岩地层井壁稳定技术研究与应用

泥页岩微裂缝发育,微裂缝宽窄不等,形状多变不规则,导致钻井过程中泥页岩地层易出现井壁失稳问题,为此,提出了全固相粒度优化+多元协同封堵技术,通过对钻井液自身的固相粒度及需添加的暂堵剂的粒度进行优化,并对胶乳沥青、纳米乳液和铝基聚合物等3种封堵材料进行复配,以期达到多元协同封堵泥页岩微裂缝的目的。室内试验结果表明,粒度优化后的钻井液API滤失量由4.8 mL降为3.2 mL,高温高压滤饼的抗剪切强度系数为0.74,岩心动滤失量显著降低。全固相粒度优化+多元协同封堵技术在渤海某油田和胜利油田多口井进行了现场应用,优化后的微裂缝封堵钻井液高温高压滤失量显著降低,成功钻穿大段含油泥页岩,未发生井下故障。室内试验与现场应用结果表明,全固相粒度优化+多元协同封堵技术能显著提高泥页岩地层的井壁稳定性,为同类型地层水平井的安全快速钻进提供技术借鉴。      

一种页岩气疏水强封堵水基钻井液

四川龙马溪组页岩地层水敏性强、微裂缝及裂缝发育,钻井过程中井壁坍塌事故频发,严重制约了页岩气的高效开发。为解决上述难题,引入了一种既能抑制页岩水化膨胀与分散,又能封堵孔隙、微裂缝及裂缝,同时使页岩表面疏水的改性二氧化硅封堵剂。并以该封堵剂为核心,优选降滤失剂、润滑剂等,研制了一种疏水强封堵水基钻井液。该钻井液既具有良好的流变性、降滤失性,又具有优异的抑制、封堵、疏水和抗污染能力。该钻井液的页岩回收率达90.2%,对40～60目砂床渗入深度仅为1.5 cm,密度为2.2 g/cm3时高温高压滤失量为7.2 mL。      

缅甸D区块高陡高压地层封堵防塌钻井液技术

缅甸D区块地层属高陡高压地层、断层多,地层水敏性强且裂缝发育,钻井过程中多井发生井壁坍塌,其中,P-1-1井最具代表性,该井由于井塌造成的卡钻高达32次,井径扩大率达100%。使用常规的KCl聚合物钻井液体系及套管封隔技术等均不能解决井塌难题。为此,通过室内实验研究,优选出以微米级乳化沥青为防塌剂、以KCl和聚合醇为主抑制剂、以聚阴离子纤维素为降滤失剂、以磺化聚合物为高温稳定剂的微米乳液防塌钻井液体系。该体系与优化前的钻井液相比,页岩膨胀率降低15%,页岩回收率提高50%。结合提高钻井液密度,优化钻井液流变性能,降低钻井液API滤失量等配套技术措施,在D区块现场应用取得了较好的防塌效果,易塌井段井径扩大率由100%降低到20%,钻井时效提高了35%,钻井成本降低20%。该套钻井液技术解决了缅甸D区块高陡构造、高压地层井壁坍塌问题。      

低密度无固相海水钻井液在南海西部D气田的应用

南海西部D气田目前在生产的浅层气藏,属上第三系莺歌海组地层,是中孔中渗的泥岩储层,该地层较复杂,钻进时易发生掉块、井塌、卡钻等井下复杂。在研究储层岩石性质及现有钻井液性能存在问题基础上,提出应提高体系的封堵性能以及抑制性能,措施为:在φ311.1 mm井段原PRG钻井液配方中增加VIS,降低滤液侵入速度,降低钻井液对于井壁的冲刷作用;降低PLUS的含量和增加PF-FLOTROL,降低黏度并增强降滤失性能;在φ215.9 mm井段原PRF钻井液配方中增加Greenseal,形成致密隔离层带,封堵微裂缝和孔喉,降低滤液渗透,延长井壁稳定时间;增加EZCARB的含量并且使用KCl加重,增加抑制性能。评价结果表明,PRG和PRF钻井液具有滤失量低（API滤失量为2.1 mL,高温高压滤失量约为4.3 mL）、流变性好、抑制性强（滚动回收率约为90%）和抗污染能力强（抗盐达10%,抗钙达2%）等特点。在D气田P3H井和D4H井的现场应用表明,使用PRG和PRF钻井液,有效抑制了泥包卡钻、井漏等井下复杂的发生,使用效果良好。