水平井无固相甲酸盐保护储层钻井完井液技术

通过优选与研制环保型增黏剂、降滤失剂、润滑剂、防腐剂等产品,研制出一种水平井无固相甲酸盐保护储层钻井液.该钻井液所使用的聚合物类处理剂均能生物降解,且不使用原油类润滑剂.2007年该钻井液在水平井示范区块京11断块成功应用了6口井.结果表明,该钻井液携砂能力强、润滑性能好、具有优异的静结构特性和油层保护作用,是水平井钻井使用的优质的钻井完井液,为水平井油气层保护和安全钻进提供了技术保证.     

无黏土低固相新型有机盐钻井液的室内研究

无黏土有机盐盐水钻井液能较好地解决常规无固相钻井液的3大难题（提黏、抗温和密度调节）。研制出一种新型有机盐，并根据复合成膜封堵技术优选出一套无黏土低固相有机盐钻井液配方。新型有机盐OS-100性能优良：溶解度高，其饱和溶液密度在1．505g／cm^3以上；无毒，腐蚀性低；能提高体系中处理剂的抗温能力。优选出的无黏土低固相有机盐钻井液具有良好的流变性、封堵造壁性和抑制性，抗钙可达3．0％～5．0％，钻屑容量限高，可达20％，润滑性能好，可降低钻头研磨效应，提高机械钻速，保护油气层。     

甲酸盐无固相钻井液体系在大港滩海地区的应用

甲酸盐钻井液体系具有密度范围宽，无毒，可生物降解，与地层流体配伍性好，腐蚀性很小，不损害产层等优点。但相对成本较高。室内评价试验表明，该钻井液体系的抑制性很强，抗固相及盐污染的能力很强，岩心渗透率恢复率达80%以上。具有良好的油气层保护效果。在大港油田滩海地区9口井的应用表明，该钻井液体系能有效地解决该地区中浅层钻井过程中井壁易坍塌，起下钻阻卡严重等问题。但其成本相对较高，应研制生产价格较低的甲酸盐，该地区中浅层钻井过程中井壁易坍塌，起下钻阻卡严重等问题。但其成本相对较高，应研制生产价格较低的甲酸盐。     

无固相弱凝胶钻井完井液在南堡油田的应用

南堡油田勘探开发以滩海开发为主,为了更好地发现和保护油气层,并满足滩海安全环保要求,研究应用了无固相弱凝胶钻井完井液。该钻井完井液携岩效果好、抑制性强、能自降解、不需混油、无荧光,既能满足地质录井要求,又具有良好的油层保护效果,与其配套的破胶、酸洗等无固相完井液技术配合应用,较好地解决了南堡油田储层保护和安全环保的问题。经南堡油田21口井的应用,岩心回收率大于93%,渗透率恢复值大于95%,初期平均日产油大于80t,是相邻区块同层井的2.7倍,实现了南堡滩海良好勘探开发。     

塔中水平井钻井液对储层损害的室内评价

针对塔中水平井段的储层特性，就塔中地区常用的三种钻井液－ＭＳＦ正电胶水基钻井液，ＭＳＦ正电胶混油水基钻井淮以及油基钻井液的携砂特性和储层保护效果进行了综合评价。结果表明，就塔中储层面言，ＭＳＦ正电胶混油水基钻井液不仅具有良好的保护储层的效果，而且携砂效果明显优于油基钻井液，从而为塔里木石油勘探开发指挥部选择钻开油层的水平井段的钻井液提供了理论依据。     

无粘土相正电性钻井液完井液体系研究

研究了无粘土相正电性钻井液完井液配方，该钻井液完井液是一种在正电状态下分散的胶体体系，全部由阳离子处理剂配制而成。对无粘土相正电性钻井液完井液的ζ电位变化规律、流变参数、抑制性、抗高温、抗粘土污染、抗盐污染及保护油气层等进行了试验。结果表明，该体系具有独特的性能，ζ电位大于20mV，具有极强的抑制粘土分散能力，能够最大限度地避免粘土颗粒侵入油层而造成的损害；ζ电位高，胶体稳定，流变参数等各项性能指标均能满足现场施工要求；阳离子处理剂能保持钻屑的不分散，有利于钻屑的清除；随粘土量的增加，吸附阳离子聚合物的量也随之增加，由于阳离子聚合物有效浓度的降低，所以正电性钻井液完井液粘度下降；无粘土相正电性钻井液完井液具有很好的保护油气层效果，能有效换制油层粘土膨胀，渗透率恢复值高，适应于强水敏油层及易造成固相伤害油层的开发。     

无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用

根据在大港油区部署的水平井地层特点以及对钻井完井液的技术要求,形成了BH-FDC无固相储层专打钻井完井液.该钻井完井液的基液为复合盐水,具有很低的水活度,可以使岩石中的水渗流入钻井液,加上离子交换作用,使钻井液具有很强的抑制性,同时该体系无固相,不含二价或二价以上阳离子,与地层水的配伍性好,因此该钻井液既能保证水平井井壁稳定,又能减少对储层的损害.该钻井完井液在港71-1H等10口井进行了应用,施工结果表明,该钻井完井液配方简单,维护方便,可以在裸眼段直接进行体系转换,减少了一层套管的下入,节约了钻井周期;现场取样检测该钻井完井液的平均渗透率恢复值达91.03%,10口井投产均获高产油流,实现了免酸洗投产目标,缩短了生产时效,降低了施工成本,取得了良好的经济效益和社会效益.     

无固相弱凝胶钻井液技术

塔中油田志留系储层的平均孔隙度为8.25%~10.04%,平均渗透率为7.118×10-3~52.628×10-3μm2,属于特低渗储层,加上储层中存在微裂缝、构造缝和收缩缝,为固相颗粒和液相侵入提供了通道,固体很容易对储层造成伤害。通过室内研究优选出了弱凝胶无固相保护油气层钻井液。该钻井液具有独特的流变性,表观粘度低、动塑比高、低剪切速率粘度高、切力与时间无依赖性、即使在140℃下也具有良好的悬浮携砂能力、润滑性和抑制性,渗透率恢复值最高达97.5%。现场应用表明,无固相弱凝胶钻井液性能稳定,能够快速形成低渗透性泥饼,阻止外来流体的侵入,利于油气层保护,岩屑代表性好,荧光级别低,容易清洗,满足录井需要,并具有除H2S效果,维护简单,高温稳定性好,抗温可达140℃,能够满足井深为6450 m的超深井钻井施工的需要。     

吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻井液技术

吉林油田英台井区地温梯度高,约为3.7～4.0℃/100 m,欠平衡井的欠压井段为登娄库组和营城组,完钻井深在4000m左右.为进一步提高机械钻速、更好地保护储层,设计使用抗高温无固相钻井液.针对该地区储层特点,优选出了甲酸钠无固相钻井液配方,其主要处理剂为生物聚合物类增黏剂HHTN-1、磺化聚丙烯酰胺类抗盐降滤失剂HHJL-1和改性聚合醇类储层保护剂HHYB-N.龙深6等4口井通过应用该钻井液技术进行欠平衡钻井施工发现了高产气田,与同区块同井别应用其它体系的单井相比,日产量提高了15％;机械钻速与使用抗高温成膜聚合物钻井液或水包油钻井液的井相比,分别提高了57％和20％.     

新型抗高温无固相完井液实验研制

在优选抗温性能好的增黏剂、降滤失剂等的基础上,以有机盐作为加重剂,以磺化降滤失剂、黄原胶、聚阴离子纤维素、两性离子聚合物等油田常见的聚合物为主处理剂,并加有成膜剂、超细碳酸钙、高温保护剂、缓蚀剂和杀菌剂,形成了一套新型的抗高温无固相完井液.该体系具有良好的流变性能、悬砂携岩能力、抑制性和油气层保护效果,抗温达150℃,腐蚀性低,密度在1.0～1.5 g/cm3范围内可调,维护方便,适用于压井、修井等完井作业,也可以满足钻井要求.     

深水低温合成基钻井液的室内研究

以线性α-烯烃(LAO)为基液,进行了适用于深水低温条件的合成基钻井液体系的室内研究。通过试验优选出了主辅乳化剂及其加量和油水比例:主乳化剂的推荐加量为6%,辅乳化剂推荐加量为0.8%,油水比为7∶3;评价了降滤失剂的作用效果和对钻井液性能的影响:3种降滤失剂中腐殖酸酰胺对钻井液粘度影响最小,降滤失效果最明显;确定了深水低温合成基钻井液体系的配方:LAO基液∶水(30%CaCl2溶液)(7∶3)+6%主乳化剂+0.8%辅乳化剂+4%有机土+3%石灰+1%润湿剂+0.5%增粘剂+1%降滤失剂+重晶石。试验表明两套典型配方合成基钻井液不仅具有较好的高温稳定性,而且低温下的流变性能够满足深水钻井的要求,该合成基钻井液具有较好的粘温性能,同时具有良好的抗盐、抗钙镁能力。     

高含量阳离子烷基糖苷钻井液室内研究

阳离子烷基糖苷(CAPG)具有优良的抑制和润滑性能。通过考察人造岩心浸泡、阳离子交换量(CEC)和水活度对钻井液性能的影响,确定CAPG的质量分数为30%,以此为基础制备出适用于页岩气水平井开发的高性能水基钻井液;用此钻井液浸泡岩心50 d保持原始抗压强度,极压润滑系数0.03~0.09,井壁稳定与润滑防卡能力与油基钻井液相当,悬浮稳定性和长期污染评价效果好。     

深水水基钻井液的室内研究

深水区域油气勘探已成为油气产量增长的重要组成部分。研制出了一套聚合物硅酸盐钻井液,该钻井液能够有效地抑制水合物的形成;具有一定的抗温性能和良好的井壁稳定性,岩屑滚动回收率在90%以上;保护油气层效果好,其渗透率恢复值在90%以上;采用发光细菌法对钻井液处理剂及体系的生物毒性进行了评价,结果表明它们均无生物毒性;该钻井液加重后性能满足深井钻井的要求。     

高渗透性地层无固相钻井液渗透率恢复值实验认识

渗透率恢复值的测定结果作为评价保护油气层技术的主要技术指标,一直指导着现场保护油气层钻井液技术的施工。但近期在评价无固相甲酸盐钻井液体系对高渗透(渗透率大于1000×10-3μm2)储层的保护效果中发现,其渗透率恢复值较低,但现场应用井的显示效果良好。鉴于此,室内对无固相体系用于高渗透性地层时的钻井液性能参数以及在测定渗透率恢复值时动态污染的实验压差、转子的转速进行了理论推导,按照接近现场实际情况进行参数优化,并得到了与现场效果一致的室内实验效果。认为,渗透率恢复值的室内评价实验条件要具体问题具体分析,对孔隙发育、连通性好的高渗透性储层岩心,一方面要控制无固相钻井液滤失量,另一方面应从实际出发,控制合理的压差与转速,以使室内实验结果更接近现场,更能指导现场施工。     

复合硅酸盐钻井液体系室内研究

对复合硅酸盐钻井液作了详细的室内实验研究，包括：与常用钻井液和钻井液处理剂的配伍性，配方研究（膨润土含量，护胶剂PTV加量，pH值，降粘手段，加药顺序）和应用性能评定（阻止压力传递，滤液中SiO2含量，硅酸盐模数，硅酸盐加量与岩屑回收率，与其他体系钻井液抑制性比较，抗温，抗盐，抗钙性能，抗膨润土污染性能，加重钻井液，润滑剂的使用，电稳定性，岩心伤害）。主要结论如下：（1）硅酸盐对膨润土浆有降粘作用，与含有铵，钙等离子的处理剂如NH4HPAN，PMHC，PAC141等不配伍；（2）硅酸盐必须与护胶剂一起加入淡水钻井液中；（3）pH值是影响哇酸盐钻井液性能特别是粘度的主要因素（pH值应＞12），此外，护胶剂PTV含量，膨润土含量，硅酸盐模数及加量等对硅酸盐钻井液的流变性和滤失量有较大影响，聚合醇防塌润滑剂和表面活性剂ABS共用在改善硅酸盐钻井液润滑性能的同时，还能提高钻井液的高温稳定性。（4）配方适当的硅酸盐钻井液抗温，抗盐，抗钙，抗钻屑污染能力和封堵能力强，抑制性好，润滑性能好，稳定性好，保护储层的效果明显。报道了性能优良的硅酸盐钻井液的配方。     

高温低密度油基钻井液体系室内研究

在高温深井中,为了保护低压油气层,合成一种新型有机土MZ,用以配制高温低密度油基钻井液体系。室内研究结果表明:有机土MZ的胶体率优于有机土A828、B500A和B38,MZ在柴油中胶体率可高达97.4%,高温热滚前后主要性能变化小,表明高温并没有破坏其聚结胶联的空间网状结构,具有较好的胶体稳定性和抗温性;MZ晶层间距为2.05 nm,季铵盐离子取代金属离子进入膨润土层间,使其晶层间距增大;MZ配制的高温低密度油基钻井液体系,热滚前后黏度变化不大,热滚后具有较高的切力,高温高压滤失量小于3 mL;MZ配制的钻井液能抗温220℃,抗50%盐水或15%泥岩钻屑的侵入污染,满足深井复杂地层钻井液技术需求。      

废弃钻井液酸化-氧化-中和-生物降解组合处理工艺的实验研究

针对四川气田高浓度废钻井液,提出采用酸化破胶、固液分离、Fenton试剂氧化、CaO中和预处理和微生物降解组合工艺,使出水达到国家排放标准.实验表明,废钻井液酸化后的pH值小于5时,固液分离效果较好;初始pH值为3～4、H2O2加量为0.5～0.6 mol/L、反应时间大干2.5 h时,Fenton试剂催化氧化反应的处理效果最佳;利用CaO中和试剂的絮凝作用,能进一步降低CODcr值;在微生物降解处理中,活性污泥中的微生物经过筛选、驯化,可显著提高其对废水处理液中有机物的氧化分解能力和降解效率,出水CODcr值可稳定小于100 mg/L.该组合处理工艺实现了废钻井液的无害化处理,具有运行成本低、处理彻底、无隐患等特点.     

纳米钻井液材料GY-2室内研究

室内评价了自制纳米钻井液材料GY-2的流变性、滤失造壁性、抑制性和润滑性,分析了该处理剂的作用机理。实验结果表明:GY-2具有用量少、效果好的特点。4%膨润土和0.15%GY-2复配后的表观黏度为46mPa·s,塑性黏度为30mPa·s,动切力为16.4Pa,动塑比为0.56,滤失量为13.8mL。将GY-2加入钻井液中,表观黏度、塑性黏度和动切力均随GY-2加量的增加而增大,0.2%GY-2可使滤失量降低66.4%。GY-2可有效抑制泥页岩分散,含0.15%GY-2钻井液的一次岩屑回收率为91.8%,二次岩屑回收率为70.7%。GY-2可明显抑制黏土水化膨胀,起到稳定井壁的作用,保护油气层效果好。0.2%GY-2可使4%膨润土浆的润滑系数从0.502降至0.061,降低88%。     

正电聚醇钻井液的室内实验研究

正电聚醇钻井液是在聚合醇钻井液基础上发展起来的一种新型钻井液。正电聚醇具有浊点效应，抑制能力强，对环境无污染。通过对处理剂的筛选，优选出了一套正电聚醇钻井液配方。室内评价试验表明，与其它水基钻井液相比，正电聚醇钻井液具有滤失量小、抑制性强和润滑性好等特点。对正电聚醇钻井液的作用机理进行了初步分析，表明各种处理剂与正电聚醇具有较好的协同作用，钻井液井眼净化效果好，井壁稳定，摩阻系数易控制。     

抗高温耐盐增黏剂及其无固相钻井液体系研究

选用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、单体X为主要单体,合成出钻井液用抗高温耐盐增黏剂BDV-200S。研究了BDV-200S的分子结构、分子量及其分布、耐热性能,通过高温流变性能测试、高温老化黏度保留率性能测试、高温老化浆体悬浮重晶石实验和井底动态循环模拟实验等测试方法,表征了增黏剂BDV-200S的抗温性能及热稳定性能,并考察了120℃、150℃、180℃等不同温度下其与同类产品在无固相钻井液中的应用性能。结果表明,BDV-200S为目标聚合物;重均分子量近200万且分布集中;抗温能力良好,180℃高温老化16 h后黏度保留率大于45%,且浆体颜色仍呈乳白色,无大量重晶石沉淀,高温悬浮能力较好;经过180℃井下4个循环周模拟实验后黏度保留率大于50%;抗盐性能较好,随着盐含量增加至饱和,增黏剂在盐水中的黏度保留率保持为25%;在中高温及高温无固相钻井液体系中应用良好,经180℃老化后黏切性能保持率较高,常温中压滤失量为5.0 mL,150℃高温高压滤失量为19 mL,性能优于国内外同类产品。