一种新型钻井液用液体润滑剂性能研究

通过改变生产工艺和采用与之相匹配的生物表面活性剂,改变了润滑剂中主要成分甘油三脂的活性基团在产品中的分散状态.对该润滑剂的热稳定性、润滑系数降低率、摩阻系数降低率、荧光级别、急性毒理试验及与不同体系和不同温度钻井液的配伍性等指标进行了评价,在LN3-12井和NP1-15井中使用了该新型润滑剂.试验表明,该润滑剂具有优异的润滑性能,应用范围广,使用该润滑剂可降低钻井液的滤失量、扩大润滑剂的适用温度范围,不污染环境,是水平井、大位移井及环境敏感地区勘探开发理想的处理剂.     

钻井液用泥饼黏附润滑剂 BH-MAL的研究

针对目前钻井液润滑剂存在抗温能力差、荧光级别高、易引起钻井液发泡、泥饼黏附润滑能力差等问题,研制出一种以白油为基础油的钻井液用泥饼黏附润滑剂 BH-MAL。该润滑剂由白油、表面活性剂 OP-7 和自主研制的泥饼黏附润滑添加剂按照 90︰3︰7 的质量比混合制备而成。该润滑剂在膨润土浆中的加量为 0.25% 时,泥饼黏附摩阻降低率即可达到75%,大幅度降低了润滑剂的使用成本; 可抗180 ℃高温,其荧光级别小于 2,且不会引起钻井液发泡,对钻井液的流变性和滤失性也无明显影响,可以广泛应用于钻井液。      

钻井液环保润滑剂SMLUB-E的研制及应用

针对现有钻井液润滑剂耐温与环保性能难以兼顾的不足,以天然脂肪酸、有机多元醇等为原料,合成了钻井液环保润滑剂SMLUB-E。室内试验发现:膨润土浆中加入1.0% SMLUB-E时,摩阻系数可降至0.05,且形成的润滑膜强度高;聚磺钻井液中加入2.0% SMLUB-E,可使摩阻系数从0.31降至0.08,其润滑性能优于加入8.0%原油;SMLUB-E耐温160 ℃,对钻井液的流变性、滤失量无不利影响,无毒,环保性能好。SMLUB-E在塔河油田TP238CH井等深井进行了现场应用,加入SMLUB-E的钻井液中表现出良好的润滑降摩性能,大幅降低了井下摩阻,避免了托压、卡钻等复杂情况发生。研究结果表明,SMLUB-E具有良好的耐温性与环保性,能有效解决深井超深井钻井井下摩阻大的技术难题。      

临兴区块钻井液仿生润滑剂研究和应用

随着临兴区块钻井数量和难度逐渐增加,钻井过程中出现了摩阻高、易卡钻、钻速慢、周期长等问题,对钻井液润滑性提出了更高的要求。为了提高钻井液润滑性,结合临兴区块地质特征,针对高摩阻、钻速慢、周期长的问题,运用试验的方法,通过长链脂肪酸和多元醇,在约150℃反应6 h,研制了仿生润滑剂,经过性能评价,润滑剂的极压润滑系数降低率达到90%,抗温可达120℃,可以显著提高滤饼的润滑性能。同时,润滑剂对钻井液体系的流变性能影响较小。现场应用结果表明可以提高机械钻速33%,降低井眼扩大率34%,水平井作业井深超过3 500 m,可以为后续井作业提供借鉴和参考。     

高效聚合物钻井液泥饼润滑剂的研制及其作用机理分析

为改善井壁泥饼在水平井和大位移井钻进至中后期的润滑性,研发了一种能有效降低水平段摩阻的固体粉末状高效聚合物水基钻井液泥饼润滑剂RHGXJ-3（羧酸共聚物、针状硅酸盐、聚丙烯微粉质量比为10∶11∶2）,通过测定泥饼黏滞系数、温度敏感性和钻井液配伍性,明确泥饼润滑剂RHGXJ-3 的作用效果和适用条件,并结合SEM和XRD微观表征技术分析该泥饼润滑剂的润滑机理。研究结果表明,将泥饼润滑剂以0.9%的加量加入井浆并制得泥饼,静置1 min 后测得的泥饼黏滞系数相较于加剂前从0.0966 降为0.0496,泥饼润滑性提高了48.65%。温度敏感性测试结果表明该泥饼润滑剂的适用温度为30～120 ℃。该泥饼润滑剂与钻井液的配伍性良好,0.9%的加量下可将井浆的漏斗黏度由55 s 降至39 s,井浆流动能力提升29.1%。该润滑剂够在泥饼表面和内部生成溶剂化水膜和凝胶类物质,通过填充空隙、提升压缩性等途径提高泥饼的润滑性,降低泥饼摩阻。与石墨和球状固体润滑剂相比,润滑剂RHGXJ-3 的泥饼润滑效果更佳,是其它固体润滑剂的1.6～2.2 倍,而使用成本则降低约50%。     

高温高密度钻井液的润滑剂研究与应用

随着深层油气资源的勘探开发需求,井身结构的不断优化,深层大斜度大位移钻井对钻井液体系的润滑性能提出了更高的要求,高温高密度水基钻井液的润滑性研究是目前深层油气资源勘探开发的关键技术之一。高密度水基钻井液在高温环境、高固相及高矿化度条件下,润滑性能普遍较差,摩阻较大,严重影响钻井施工时效及质量。根据目前钻井施工过程中的工程需求,以植物油及植物油酸为原材料,通过酸酯化反应,生成含有不饱和双键的酯基基团的长链脂肪酸酯,通过接入含氯、硫、磷具有极压抗磨能力的化学元素,同时引入羟基、氨基等吸附基团,研制一种热稳定性好、吸附性强的高效钻井液润滑剂HLG。评价结果表明,润滑剂HLG抗温能力达到180℃,抗盐抗钙能力强,可以满足密度达到2.2 g/cm³的高密度水基钻井液需求,有效提高钻井液体系润滑性能,降低摩阻,适合深层复杂地层及大斜度大位移井型的勘探开发,应用前景良好。     

可降低井眼摩阻和防止泥浆漏失的多功能固体润滑剂

介绍了一种适用于泥浆和水泥浆的多功能固体润滑剂－弹性石墨碳（ＲＧＣ）。它含有５０％－８０％（体积比）的石墨，已在路易斯安那州，得克萨斯州，俄克拉何马州，墨西哥湾和北海等地区的２００多口井中获得了成功的应用，文中列举了它的一些应用实例，这种添加剂可从以下几方面节约钻井成本：（１）抑制泥浆或水泥浆漏失到地层孔隙及微裂缝中；（２）防止泥浆渗漏和压差卡钻；（３）减小钻具通过缩径井段及下套管时的扭矩和摩阻；     

水平井高密度钻井液润滑减阻技术研究及现场试验

高密度水基钻井液在水平井钻井中普遍存在润滑性较差、摩阻较大等问题,为此研究了润滑减阻技术。分析了高密度水基钻井液润滑减阻性能的影响因素,研制了以长链脂肪酸植物油为原料的润滑剂RHJ-1。性能评价结果表明:RHJ-1能使5.0%膨润土浆的极压润滑系数降至0.040;密度2.10 kg/L的钻井液加入RHJ-1后,其润滑系数最低可降至0.105,抗温能力达到150 ℃;钻屑加量为10.0%和15.0%、RHJ-1加量增大至4.0%时,钻井液的润滑系数最大降低率达55.58%。为了保证水平井钻井时高密度钻井液的润滑减阻作用,还采取了控制固相含量、利用加重剂 “轴承”效应等多种技术措施,形成了水平井高密度钻井液润滑减阻技术。该技术在西南某深层页岩气区块WY23-4HF井进行了现场试验,完钻时起钻摩阻仅300 kN,完全满足水平段钻井的润滑减阻要求。研究结果表明,水平井高密度钻井液润滑减阻技术可行,效果良好,值得推广应用。      

钻井液润滑剂润滑能力影响因素分析与评价

钻井液润滑剂的主要功用是降低泥饼的摩擦，减少粘附卡钻和扭矩传递损失。工作环境不同，润滑剂的润滑效果相差很大，通过润滑剂性能的评价。找出了影响润滑剂润滑效果的因素及其影响程度，为现场正确评价和使用润滑剂提供了依据。     

一种垂钻过程检测与控制器的设计及室内试验

钻探工程中的自动控向垂直钻进技术是目前钻探工程界研究的重点，文章简要分析基于单测斜仪和三导向块钻具结构的垂直钻进状态检测与控制方法，并给出研制的微机自动控向垂钻系统中的检测控制器的设计和部分试验。测试表明，该装置能够完成对井深信号和井斜信号的采集与存储、钻进轨迹控制信号的生成，并能实现钻进过程的自动纠斜。     

钾盐聚合物钻井液在大港滩海地区的应用

在滩海地区和海上钻井,冰源和环境保护是优选钻井液体系时重点考虑的两个关键因素。钾盐聚合物钻井液选用海水为基液解决了滨海地区钻井用水困难的问题,配制该体系所需的处理剂低毒、无污染,有利于环境保护。介绍了钾盐聚合物钻井液体系的配方、性能和维护处理技术。经现场使用表明,钾盐聚合物钻井液体系满足了滩海及海上钻井施工的要求。     

三轴应力条件下动态防塌仪的研制

目前国内常用的防塌评价仪是静态的 ,不能真实反映井下情况 ,据此研制了能模拟井下条件、真实反映井下实际情况的高温高压动态防塌仪。这种仪器能够模拟井下三轴应力实际情况 ,用失重率、吸水率、轴向变形等参数作为评价钻井液防塌能力的指标 ,较为合理 ,分辨率较高 ,在所评价的几种钻井液体系中 ,油基钻井液的防塌效果最好 ,MMH正电胶钻井液次之 ,清水最差。这种动态防塌仪具有性能稳定、操作方便、自动化程度高和重复性好的特点 ,相对误差小于 10 %。     

欠平衡钻井NW无固相充气钻井液的研究

为了有效配合欠平衡钻井开发低压低渗透气藏，最大限度地保护气层．研制了NW无固相充气钻井液。该钻井液的特点是可避免钻井液中的固相颗粒堵塞储层孔隙，抑制性强，减少滤液进入储层，即削弱水锁损害，保护储层岩石孔隙的连通性；小阳离子具有优先吸附形成一层阳离子保护膜的特点，其分子结构中的憎水基团．起到阻止水分子侵入的作用，进而削弱由低压低渗储层天然渗吸效应产生的水锁损害；司时钻井液滤失量小，仅约为10mL，而且钻井液具有强抑制性，可以减小钻井液对油层岩石渗透率的影响，达到保护储层、增加采收率的目的。该钻井液可满足充气工艺要求。此外，该钻井液密度连续可调，能有效降低液柱压力．形成泡沫群体结构，具有群体封堵、疏水屏蔽及特有的流变特性等良好特性，防止低压地层漏失，保护气层；配方简单，维护使用方便，能够很好地满足欠平衡钻井工程的需要。     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

液流钻井下的负压差设计与控制

在地层压力系数大于１．０５－１．０８的高压地层,可以用清水、盐水或密度低的钻井液实施欠平衡钻井,国外称为“液钻井”,有人也移“边喷边钻”。文中讨论了在这种情况下,负压差的设计原则及合理的确定钻井液密度的方法。     

聚胺钻井液性能的优化

针对油基钻井液成本高、对生态环境有污染的问题,指出了聚胺钻井液可以有效降低钻井液的滤失,改善钻井液的流变性。通过室内实验,优选出了聚胺钻井液添加剂及最佳使用浓度,该体系具有强抑制性和润滑性,储层保护效果好,现场应用效果显著。     

沁水盆地煤层气提速钻井液体系设计与性能评价

由于山西沁水盆地地层的复杂性,常常钻遇易漏、易卡地层,钻井事故频发,会造成钻井周期长,钻井效益低,这极大地阻碍了中海油进军煤层气勘探开发的脚步。为解决煤层气钻井的提速增效问题,本文针对煤层气钻井的技术特点,根据现场钻井的地质、钻井资料的分析,首先对地区岩样进行了矿物成分与化学分析,以此为基础设计了两套煤层气提速钻井液体系配方,并进行了室内性能评价,最终获得了煤层气提速钻井液组成为絮凝剂、渗透剂、防泥包剂和抑制剂,优选出絮凝剂聚丙烯酰胺PLUS和聚铝PAC,渗透剂和防泥包剂JFC,抑制剂氯化钾,推荐煤层气提速钻井液配方为:配浆水+0.01%PAC+0.5%JFC+2%~3%KCl,此外通过防漏堵漏分析,针对沁水盆地渗透性漏失,推荐采用0.5%PLUS+3%~5%QWY来进行堵漏。上述技术成果在现场两口井进行了应用,取得了较好的提速效果。     

欠平衡钻井安全钻进控制参数评价

欠平衡钻进过程中,气体侵入井筒后,环空出现多相流动状态。由于气体具有可压缩性,环空压力场随着气体的侵入及侵入量的改变而呈现复杂的变化．整个井筒压力剖面将出现波动。、为使地层气体可控制地侵入井筒．需要及时调节控制回压和钻井液排量,保证井底压力在安全密度窗口内,维持合理的井底欠平衡状态,以实现安全钻进。、文中根据欠平衡钻进井筒压力平衡关系,建立了井底压力控制模型。通过分析影响井底压力的参数．建立了影响井底压力控制的安全钻进控制参数模型．并以控制回压为例给出了具体的求解流程。以新疆某井为例．说明控制参数对井底压力和环空压力场的影响、研究结果表明：地层出气后,能够通过增加控制回压,采用正常循环排出的方式,将侵入气体排出井筒,实现安全钻进;增加钻井液排量,气液混合速度增大,环空摩阻增大．导致井底压力增加。     

钻井液量化控制管理技术可行性探讨

节约钻井液材料是施工方(井队)降低钻井成本的主要手段．但盲目地减少钻井液处理剂的投入．会导致钻井液性能不佳，引发井下复杂与事故。根据目前钻井队的实际装备情况．找到一种既节约钻井液成本、又能保证井下安全的减少钻井液材料的有效途径，即控制钻井液的总量，对钻井液实施t化管理。对钻井液量化控制管理技术进行了研究和探讨，确定了钻井液量化控制管理技术的实施方法和思路。分析和计算结果表明，通过设计新型的钻井液循环系统或对现有循环系统的改造，钻井液循环总量可以节约24．0％左右，从而可以很大程度地节约钻井成本。