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.     

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。     

油基可循环微泡沫钻井液研制及应用探讨

针对页岩气成藏特点及钻井过程中可能出现的井漏、页岩水化膨胀导致井壁垮塌等问题,开展了油基可循环微泡沫钻井液技术研究。通过室内实验,优选出适合于油基钻井液的发泡剂、稳泡剂等主要处理剂,进而研制出了油基可循环微泡沫钻井液配方,并进行了发泡体积、半衰期、流变性、抗温性、抗污染性、防塌抑制性、封堵性等性能评价实验。结果表明:研制的油基可循环微泡沫钻井液密度在0.65~0.88g/cm3范围内可调,流变性能良好,抗温可达到150℃,稳定时间可达60h;润滑性能优良,具有较好的抗水、抗钙污染性能和防漏堵漏性能,防塌抑制性强,同时具有良好的储层保护性能。最后,对该新型钻井液的应用前景进行了探讨,认为所研制的油基可循环微泡沫钻井液不仅可满足页岩气井钻井的需求,而且还可应用于低压低渗透储层和低压盐膏层钻井,具有较好的应用前景。     

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。     

可循环微泡沫钻井液体系

对比了普通泡沫钻井流体和微泡沫钻井液的优缺点,介绍了可循环微泡沫钻井液体系的基本组成以及该体系对起泡剂、稳泡剂性能的要求.对近年来微泡沫钻井液体系在国内外的应用情况进行了介绍,并提出了其发展趋势.     

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。     

中国石化钻井液技术进展及发展方向

围绕油气勘探开发及钻井工程对钻井液技术的需求,介绍了中国石化钻井液技术的研究及应用进展情况,从超高密度钻井液、新型低密度钻井液、非常规油基钻井液、抗高温钻井液、合成基钻井液、聚胺钻井液、复杂地层防漏堵漏技术、气体泡沫及可循环泡沫钻井液、深井超深井优质钻井液、废弃钻井液钻屑及废水回收处理技术,以及基础理论研究和仪器与评价方法的研发等方面进行了叙述,最后根据对钻井液技术发展需求的分析,指出了中国石化钻井液技术的发展方向.     

可循环微泡沫钻井液技术研究

可循环微泡沫钻井液是近年国内外推出的一种新型低密度钻井液体系。可在不附加任何充气设备的情况下，通过性能优良的特殊化学处理剂，在钻井液内部产生一种由多层膜包裹的微泡，这种微泡的液膜具有强度高、气体通透性差的特点，能抵制压缩和膨胀，具有可循环的能力，从而可达到较低的密度。从微泡沫体系的形成与稳定性理论分析出发，分析了可循环微泡沫钻井液的形成条件、稳定条件和应用条件，获得了满足以上各种条件的可循环微泡沫钻井液体系配方。并结合吐哈油田的地层特性，制定了详细的施工措施，在现场应用一次取得成功，产生了良好的经济和社会效益。     

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依据低密度和气泡变形堵塞理论，分析了微泡沫钻井液的防漏堵漏原理。采用砂石充填的模拟漏层实验方法，研究了无粘土相微泡沫钻井液防漏堵漏作用效果，结果表明，微泡沫钻井液对80～120目砂石构成的孔隙通道具有最好的堵漏效果，对40～80目砂石构成的孔隙通道具有良好堵漏效果，对10～40目砂石构成的孔隙通道具有一定的堵漏效果，而且，随着压力增加，微泡沫钻井液仍具有堵漏承压能力。     

微泡钻井液防漏堵漏技术在玉皇1井的应用

长段低压地层的井漏问题一直是困扰川东北地区表层井段快速钻进的主要难题之一。微泡钻井液是在不使用充气设备的条件下产生的可循环泡沫流体，在此基础上，通过添加桥堵剂形成微泡桥浆，利用微泡钻井液低液柱压力、低循环压耗及微泡桥浆的“微泡气锁”和“架桥封堵”双重作用，可有效解决长段低压地层的井漏问题。这种防漏堵漏新技术在玉皇1井表层易漏井段应用，与邻区同类井相比，钻井速度提高了3～7倍，取得了显著效果。     

环保型钻井液应用分析与发展方向

论述了废弃钻井液日趋严峻的环境污染问题和近年来环保型钻井液的研究及应用进展情况,其中包括白油钻井液、烷基葡萄糖苷钻井液、硅酸盐钻井液、合成基钻井液和聚合醇钻井液,且对这些钻井液的作用机理、适用性和环保性能进行了分析,并简述了几种近年来开发的环保型钻井液处理剂。最后指出目前环保性钻井液技术存在的问题及未来的发展方向。     

深井超深井钻完井技术现状、挑战和“十三五”发展方向

"十二五"期间,为解决塔里木、四川等盆地超深油气藏勘探开发所遇到的深井超深井钻完井难题,中石油研制了一批具有自主知识产权的重大装备、工具、仪器、工作液等,包括:①8 000 m钻机、四单根立柱超深井钻机、5 000/7 000 m钻机管柱自动化处理装置、精细控压钻井技术与装备、双燃料/高可靠性钻机动力机组、气体/欠平衡钻井装备等6项深井超深井核心装备;②自动垂直钻井工具、涡轮钻具、高效PDC钻头、系列复合钻头、水力脉冲提速工具、钻井井下安全监控系统、顶驱下套管装置等7项核心工具;③高温高密度水基钻井液、油基钻井液、高温大温差固井水泥浆、韧性水泥浆体系等4项钻井液和水泥浆体系。研究认为,"十三五"期间深井超深井钻完井所面临的挑战包括:深井超深井高温、高压、窄密度窗口、井筒完整性等,以及降本增效的巨大压力,亟待在深井超深井高效运移钻机、高效破岩钻头和辅助工具、井筒完整性、井下宽带信息传输技术等方面开展攻关并力争取得技术突破。结论认为:上述研究和试验成果有力地提升了中石油超深井钻完井的能力和水平,将对中石油油气勘探开发业务起到重要的支撑作用。     

坚持科学发展观，推进钻井液行业的持续发展

为什么要谈钻井液行业也要坚持科学发展观这个问题？因为钻井液是随着钻井工程的发展而发展起来的一个行业和一门技术，可以说二者是伴生的关系。没有钻井工程的要求，也就没有钻井液行业的产生。追溯钻井液行业的发展，其实质就是在钻井工程搭建的这个平台上，各个学科、各个行业交叉产生的一门技术。从行业自身的角度看，可能以说是钻井液为各个学科、各个行业搭建了这个交叉的平台。这从行业的分工与归属就可见一斑，中国把钻井液公司归属于钻井公司，而国外把钻井液公司独立运作，从其发展的历程看，很难说孰优孰劣。从钻井综合服务的角度看，中国的模式也许是更优的，可能是一个值得效仿的模式。通过回顾各学科在钻井液行业交叉发展的历史，对钻井液行业的科学发展提出了建议。     

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本文在分析研究东、西方钻井液体系分类的基础上,又根据我国钻井液于70年代以来迅速开发的情况,钻井液的门类和品种逐渐齐全,已有必要从标准化的角度提出我国的钻井液分类方案,可供钻井界借鉴。     

甲酸盐钻井液体系在大庆开发井的推广应用

通过对甲酸盐保护储层的研究和钻井液处理剂的评价，研制出了适合大庆开发井应用的甲酸盐钻井液配方，并对该配方保护储层的能力进行了评价。甲酸盐是一种有机酸的羧酸盐，在水溶液中以Na^＋（K^＋、Cs^＋）和HCOO^-的离子存在，除了具有Na^＋、K^＋的作用外，还具有HCOO^-的独特作用。经现场应用表明，甲酸盐钻井液是一种抑制性强、稳定井壁效果好，有利于储层保护的体系；甲酸盐钻井液能够满足3200m以内勘探、开发钻井的需要，并能满足各种尺寸井眼的钻井作业要求。     

国内钻井液技术进展评述

随着深井、超深井以及特殊工艺井越来越多,对钻井液性能的要求也越来越高。为满足安全、快速、高效钻井需要,国内在钻井液开发与应用方面开展了大量研究与应用,并不同程度地满足了钻井工程的需要。尤其是,在抑制性钻井液、油基钻井液、超高温超高密度钻井液等方面取得了快速发展,形成了一系列实用的钻井液技术,逐步缩小了与国外的差距,特别是超高密度钻井液技术已居于国际领先地位。为了更清楚、更全面地了解近年来国内钻井液技术的发展情况,为国内钻井液的开发与应用提出有价值的建议,从抑制性和环保型钻井液、油基钻井液、超高温超高密度钻井液、泡沫钻井液和合成基钻井液等方面,对钻井液的开发、性能和应用情况进行了介绍,在此基础上分析了国内钻井液存在的问题和发展方向,并结合钻井实践,提出了未来需要重点开展的工作。研究结果对国内钻井液的开发与应用具有参考价值和指导意义。      

苏里格气田钻井液回收再利用技术

苏里格气田地质施工条件满足钻井液工艺共通性,符合钻井液回收再利用工艺,分析了可再利用的GWSSL钻井液体系特点。采用现场3口井水平段不同时期钻井液取样以及实验室新配浆,结合现场施工周期特点,评价了钻井液在储备15 d过程中的性能变化情况。结果表明,完钻钻井液若处理剂使用量充足,维护处理到位,在15d的储存、倒运、再利用预设周期内,钻井液常规性能与完钻时基本保持一致,可利用成分所占比例高,且即使流变性出现变化,滤失量及膨润土含量在合理范围内,可用于稀释配浆改型。预计回收再利用1 m3完钻钻井液,理论上可减少成本约300元。钻井液回收再利用技术需配合使用好固控设备,保证完钻钻井液的品质,并配合KPAM等抑制性絮凝剂的改型、维护,否则低密度固相的污染将影响钻井液性能的可控,甚至导致井下复杂。     

国内外油气层保护技术的新发展(Ⅰ)--钻井完井液体系

系统介绍了无侵入钻井完井液、正电胶钻井完井液、硅酸盐钻井完井液、聚合醇钻井完井液、甲酸盐钻井完井液、葡萄糖甙钻井完井液、油基及合成基钻井完井液等保护油气层及保护环境钻井完井液(双保钻井完井液)的现状及发展趋势。双保钻井完井液推广应用的关键因素首先是所用的处理剂须与储层的岩石和储层流体配伍、无毒且可生物降解，同时成本较低；其次是应用新工艺、新材料，例如原材料以天然改性的化合物产生，或采用纳米级新型原材料。     

页岩气油基钻井液体系性能评估及对策

油基钻井液已成为开发页岩气水平井的关键技术之一,具有稳定井壁和保持井眼清洁的功能。通过评价中石油川渝地区油基钻井液体系的流变性、封堵性、固相含量和稳定性等性能,并结合这些井的井下复杂情况原因分析,得出封堵性是保持井壁稳定的关键,提高钻井液φ₆值和排量可以改善井眼清洁,有害低密度固相含量的增加是导致钻井液性能恶化的主要原因。针对井壁失稳、井眼清洁和性能维护等问题,建立了纳-微米封堵评价方法,确定了有害低密度固相含量计算方法,并形成了页岩气油基钻井液技术规范,有望为页岩气水平井的开发提供技术支持。      

快速钻进钻井液技术新进展

综述了近年来国内外快速钻进钻井液技术的发展现状,分析了添加ROP增速剂的快速钻进钻井液技术的作用机理.快速钻进钻井液应有好的流变性、润湿性、低固相含量及合适的分散性.在水基钻井液中,通过添加ROP增速剂来提高钻速的机理是在钻井液原有的流变性、固相含量及分散性的基础上,大大改善其润滑性,从而降低扭矩来实现的.提出了新型快速钻进钻井液设计中应注意的问题.