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。      

中国石化页岩气油基钻井液技术进展与思考

围绕着页岩油气资源和复杂地层常规油气资源勘探开发对钻井液技术的需求,介绍了中国石化近年来油基钻井液技术研究进展与应用情况,包括油基钻井液技术难点、关键处理剂的研发、柴油基和矿物油基等多套油基钻井液体系的研制、配套工艺技术及现场应用等多个方面。同时根据国内外油基钻井液技术的对比和技术发展的需求,探讨了中国石化页岩油气资源钻井液技术的发展方向。      

钻井液性能在线测量技术的研究及现状分析

文章首先阐述了钻井液性能自动化在线测量的必要性,其次对钻井液流变性、钻井液密度、钻井液的滤失量等性能自动化在线测量和钻井液的固相分析以及液相分析等技术的国内外现状进行了分析;最后提出了发展钻井液自动化在线测量技术的建议。     

吐哈油田钻井液技术发展综述

以钻井液体系应用的广泛性为标准 ,将吐哈油田钻井液技术发展分为四个阶段 ,即聚合物和新三磺钻井液阶段、两性离子聚合物和聚磺钻井液阶段、聚磺和正电胶钻井液阶段、低钾聚合物和聚磺钻井液阶段。详细介绍了每一阶段钻井液技术的核心及发展情况。     

抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势(Ⅰ)

综述了高温对水基钻井液的要求及抗高温水基钻井液的特点,超深井钻井技术对抗高温水基钻井液的新要求,国内外抗高温水基钻井液处理剂及处理剂作用机理发展概况,国内外抗高温水基钻井液体系发展概况,国内外抗高温水基钻井液评价方法及评价实验装置发展概况,国内抗高温钻井液体系的现场应用概况、抗高温钻井液流变性研究、高密度钻井液流变性,抗高温钻井液技术面临的问题及抗高温钻井液体系发展方向等。     

乳化石蜡的研制与评价

随着钻井技术的发展和国家对环境保护力度的加大,越来越需要配伍性好、一剂多效、生产成本低、化学与生物毒性低的钻井液处理剂。对用转相乳化法制备乳化石蜡的工艺进行了研究,对乳化石蜡的性能与其同类产品进行了对比评价。实验结果表明,在最佳工艺参数条件下制备出的乳化石蜡稳定性和分散性良好;由于加入了2％多元醇作防冻液,该乳化石蜡的凝固点为-10℃;加入少量该处理剂即可大幅度提高钻井液润滑性,改善其抑制性能,并且对钻井液流变性能无影响,各种性能均优于同类产品。     

国内外超高温高密度钻井液技术现状与发展趋势

简要介绍了国内外超高温井的情况,从油基钻井液、合成基钻井液及水基钻井液三方面介绍了国内外超高温高密度钻井液的研究与应用现状,并指出了超高温高密度钻井液的发展方向。国外早期超高温钻井液以水基钻井液为主,近年来油基和合成基钻井液应用越来越多,尽管钻遇的井底温度已经超过300 ℃,但钻井液最高密度没有超过2.40 kg/L。国内超高温高密度钻井液以水基钻井液为主,与国外相比,尽管应用的温度没有国外高,但钻井液密度高,已经突破2.50 kg/L。相对而言,国外在超高温高密度钻井液方面更注重高性能专用产品的开发,而国内尽管在超高温钻井液处理剂研究方面已经开展了大量的工作,但没有形成系列产品,大部分研究局限在实验室,超高温高密度钻井液多在传统处理剂基础上,或采用国外产品形成,钻井液的综合性能还不能满足现场需要。国外超高温高密度钻井液已经成熟,目前的研究重点是改善钻井液的环境可接受性。我国应在专用产品开发的基础上,形成配套的钻井液体系,并围绕环保、高效、经济的目标进行油基和合成基钻井液研究。      

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。     

钻井液性能自动监测装置的现状及改进建议

钻井自动化是石油行业发展的必然趋势,钻井液性能自动化监测技术也将成为行业关注焦点。目前钻井液性能监测基本依赖人工,但人工手动取样存在安全风险和手动监测的误差,人工手动计算或输入分析软件计算导致钻井液性能数据对于现场决策上存在严重滞后问题,亟需研制钻井液自动监测设备实时在线监测钻井液性能,以便及时维护处理钻井液性能,避免井下复杂。文章对国内外目前已研制成功或已进行现场应用的钻井液性能实时监测设备及技术进行了详细的调研,调研结果表明,目前国内外钻井液实时监测系统普遍存在监测功能不齐全、体积较大以及价格昂贵等问题,针对上述问题,提出未来钻井液性能实时监测设备应向拓展监测功能,提升自动化程度,监测方法优化及监测精度提高,设备小型化、配套集成化方向发展。开发在线监测技术为实现钻井全面数字化,为未来钻井智能化发展奠定基础。     

钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术研究进展

概述了近年来钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术的研究进展。主要介绍了桥接、高滤失、柔弹性、聚合物凝胶、水泥浆、膨胀性典型钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术的特点、作用机理和部分应用实例,并分析了钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术研究的发展方向。     

空气钻井过程中的钻井液转换

近几年来中国石化集团公司在川东北地区的油气勘探取得了重大突破，但该地区地层可钻性差，机械钻速低，钻井施工周期长，影响了该地区的勘探开发速度。为此，中国石化南方分公司在该地区上部陆相地层采用了空气钻井技术，机械钻速有了很大的提高，但在空气钻井结束时循环介质仍要由空气转换为钻井液，因此钻井液的转换非常关键，钻井液体系的选择、钻井液的配制、钻井液的性能至关重要。介绍了川东北地区上部地层的岩性特点．钻井液技术难点，针对空气钻井的特点选择了合适的钻井液体系，优化了钻井液配方，现场应用表明，所选择的钻井液体系能满足川东北地区空气钻井的后续施工。     

ZCZJ2×3Y-2000型液体钻井液助剂自动加药系统研制

为提高钻井液配置及维护的质量和自动化水平,研制了ZCZJ2×3Y-2000型液体钻井液助剂自动加药系统。该自动加药系统由多仓储液罐、输液计量泵、质量流量计、搅拌器、控制阀及定量配料控制系统等组成,进液计量泵将液体原料桶中的液体钻井液助剂吸入储液罐中暂存。钻井液配制或维护时,定量配料控制系统设定加药参数后,一键式操作可实现出液计量泵将钻井液助剂自动精准输送至泥浆混合系统。该装置的成功应用为钻井液自动精准调控奠定基础,显著提高钻井液配制及维护的自动化和现场HSE水平。     

塔河油田TK431井钻井液技术

塔河油田三叠系、石炭系井眼失稳问题一直是该油田勘探与开发的技术难点。TK431井是在该地区实施的一口解决该井段井眼失稳问题的试验井。分析地层坍塌原因后提出，TK431井钻井液密度设计值为1．42g／cm^3，选择抑制封堵固壁型钻井液体系，二开采用PF-PLUS钻井液，三开采用PEM钻井液，四开采用PF-VIS钻井液。选择抑制型钻井液，可提高钻井液滤液的抑制性，减小泥页岩的水化膨胀作用；采用封堵固壁技术，可封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的。该井钻井液润滑性能良好；包被抑制性良好，钻屑成形度高、棱角分明；防塌效果好，井径规则，没有明显的大肚子井段；性能稳定、维护处理简单；机械钻速快，辅助时间短，钻井周期较短。现场应用表明，该井实际最高使用钻井液密度为1．37g／cm^3，通过采用高包被、强抑制和综合防塌相结合的方法，有效地稳定了井壁，成功地解决了三开井径扩大问题；存在问题是设计和实际应用费用较高，尤其是三开费用是其它井的2～4倍，全井钻井液费用也是同一区块其它井费用的1．5～2．0倍多。     

提高钻井液技术水平促进钻井技术进步

随着油田后期调整井、定向井的增多,钻井成本控制力度的增大,钻井事故、复杂情况有所增加,造成了很大的经济损失。经过对钻井液设计与现场施工情况分析,发现钻井液技术管理存在一定的问题,即部分井钻井液处理剂用量不足,钻井液设计处理剂分段用量不具体,钻井液配浆用水要求不严格,钻井液管理措施不完善。通过加强钻井液管理,重新制定钻井液各项管理制度,完善相关的配套措施,并认真组织实施,见到了较好的效果。     

玉门青2-7井钻井液技术

玉门青2－7井一开井段砾石层成岩性差,胶结疏松,易卢井漏、井塌、沉砂;二开为砂泥岩互层,裸眼井段长,泥岩易水化膨胀,砂岩渗透性好易形成厚泥饼,砾岩、砂泥岩胶结差,井壁易坍塌,并存在石膏污染;三开为产层钻进,地层倾角大,裂缝发育,岩性为硬脆性泥岩,易发生掉块砖塌现象,井底温度高,根据该井地层特点、钻井工程要求和保护油气层的需要,一开使用“三高一适当”普通膨润土浆,防止了表层疏松砾石层的井漏、井漏;二开采用金属离子聚合物钻井液,该体系抑制能力强,防止了泥岩水化膨胀,具有良好的失水造壁性,防止了因砂岩地层渗透性好而形成的厚泥饼缩径,保证了长裸眼段的防塌及井下安全;三开选用金属离子聚磺屏蔽暂堵钻井液,该体系具有良好的失水造壁性,封堵防塌能力强,防止了油层段的剥落掉块垮塌,实现了近平衡钻井,保护了油气层。现场施工表明,该井钻井液技术满足了钻井、地质录井的需要,达到了保护油气层的目的。     

智能钻井技术现状与发展方向

随着大数据、人工智能等数字化技术与自动化钻井技术的不断融合发展,钻井作业正在由自动化转向智能化。智能钻井技术具有学习、记忆和判断功能,能够实现部分钻井作业的自主决策和控制,减少现场作业人员,大幅提高作业效率和安全性。通过介绍智能钻井技术及其组成,分析了国外智能钻井技术现状与发展趋势,结合中国智能钻井技术发展现状,提出了智能钻井技术攻关方向,包括框架规划与标准体系、数据实时测量技术、信息高速传输技术、自动控制系统、钻井智能决策分析系统和智能钻井一体化技术。     

无固相钻井液技术在安棚油田的应用

安棚油田埋藏深．储量少，因普通聚合物钻井液具有“三高一低”(指高固相、高粘切和低滤失量)特点，采用该钻井液钻井时．中上部砂砾岩井段机械钻速低，经常出现厚泥饼“小井眼”阻卡和渗透性漏失等井下复杂情况，使钻井综合成本居高不下．严重制约着该油藏的增贮上产。低固相、低粘度和低切力的无固相钻井液，在循环排量一定的情况下．冲刷井壁的能力较其它体系强，难以形成虚厚的泥饼和过大的液柱压力(包括激动压力)，能够从根本上消除钻井施工中的厚泥饼阻卡问题．缓解砂砾岩的渗透漏失，最大限度地提高机械钻速。在现场应用7口井表明，通过采用FA367／KCI无固相钻井液技术．“小井眼”阻卡和渗透性漏失得到有效缓解，井下安全，起下钻、完井作业顺利；与本区块同类型井相比(平均井深为3300m)．机械钻速由原来的8．12m／h提高到11．52m／h，提高了44．6％以上．钻井周期由原来的48．28d降低到现在的36．2d，钻井成本大幅度下降。     

用强抑制性钻井液体系钻巨厚泥岩地层

针对新疆准噶尔盆地莫北油田中生界白垩系吐谷鲁组（300-3850m)泥岩地层水化膨胀缩径严重，阻卡频繁，地层造浆性强，钻井液流变性控制困难。电测1次成功率低的问题，采用了甲酸盐钻井液和钾钙基钻井液体系，并配合相应的钻井工程技术措施。现场应用表明，这两种钻井液体系具有较强的抑制性，有效地减轻了泥岩地层的水化膨胀，明显减少了由膨胀缩径引起的井下复杂情况，井壁稳定。井径规则；控制了钻井液的流变性，减轻了泥岩地层的缩径阻卡，保证了裸眼完井作业的顺利实施，提高了电测1次成功率；通过强化钻井工程技术措施。缩短了钻井周期，提高了钻井时效，节约了钻井成本，实现了二开裸眼完井，提高了经济效益。     

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。      

在役海上模块钻机自动化升级方案设计

有很多在役的海上模块钻机仍旧保留着传统钻机的操控方式,钻机的自动化水平很低,现场作业环境恶劣,工人劳动强度大。为了对这些模块钻机进行自动化升级,对司钻操作控制、管具处理、钻井液处理、关井操作4个方面的自动化技术应用进行研究,提出了集成控制系统、一体化仪表、防碰互锁、远程监测、管具处理自动化、钻井液处理自动化、自动化关井等设计方案。可为新建海上模块钻机以及在役平台进行自动化升级改造提供参考方案。