热降解无黏土相钻井液实验研究

针对海上钻井常用的弱凝胶无黏土相钻井液存在完钻后需要破胶问题,本文从体系增黏剂出发,通过对7种增黏剂的黏度和3种增黏剂的降解性优选评价出HVIS-9可作为热降解钻井液的增黏剂,其最佳加量为0.9%,在已有弱凝胶无黏土相钻井液处理剂的基础上建立了热降解弱凝胶钻井液体系,通过对该体系热降解性评价,所建钻井液体系在70℃、80℃、90℃三个温度条件下经过20 d的热降解,体系的表观黏度下降分别为48.15%、69.01%和79.25%;塑性黏度下降分别为43.75%、60%和73.33%,动切力下降分别为54.55%、80%和86.96%;所以该体系具有一定的热降解能力,更有利于储层保护。     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

以不锈钢缝板岩心为评价岩心,以储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害进行了评价,评价实验过程中所用岩心裂缝宽度的相对误差降低到1%以下。应用这种新方法对聚磺钻井液、无固相弱凝胶钻井液以及两种钻井液中加入理想充填暂堵组合剂后进行的储层伤害评价实验结果表明:无固相弱凝胶钻井液的渗透率提高值高于聚磺钻井液,在加入适量优化暂堵组合剂后,两种钻井液的渗透率提高值均明显增大,在不锈钢缝板岩心端面可观察到有致密暂堵层形成。裂缝性储层损害评价新方法即可用于钻井液储层伤害评价和暂堵方案的优选,也可应用于裂缝性储层保护的实验研究。     

顺煤层钻进用可降解聚合物钻井液

沁水盆地南部寺河矿区15号煤含气量高,埋深较浅,具有良好的煤层气开发潜力。针对15号煤煤体结构复杂和顶底板为富含水层的灰岩,在顺煤层钻进时主要存在的携屑困难、井壁失稳、容易漏失和储层污染难题,研发了微固相可降解聚合物钻井液体系。通过煤粉悬浮、煤岩取心模拟护壁、黏度衰减和渗透率恢复实验评价了该体系的基本性能。实验结果表明,该体系携带岩屑效果好,抑制作用强,能够减小井眼扩径,同时配合生物酶的降解作用,储层渗透率伤害率可以从50%降低到25%。该钻井液在中国首个煤层气工厂化钻井平台X-2井进行现场试用,钻井液密度为1.01~1.03g/cm3,漏斗黏度为35~40s,API滤失量小于15mL,pH值为8~10,加入生物酶后黏度降低40%,顺煤层段成功钻进900m。      

PRD弱凝胶钻井液性能评价

PRD弱凝胶钻井液是一套具有优异携沙性能,良好的滤失性能,对地层伤害较小的优良无固相钻井液。文中通过PF-VIS配制的一种PRD弱凝胶钻井液与普通的钻井液,在动滤失,岩心污染程度,以及PRD弱凝胶钻井液自身抗温性能三方面做的相关室内实验进行了对比。通过实验对比数据,对该钻井液的性能进行了评价,并证明其具有良好的抗温性能和储层保护性能。     

可循环油基泡沫钻井液在胜北油田的应用

吐哈盆地胜北油田致密油气藏为强水敏、低压、低孔低渗透地层,且储层微裂缝发育,压力系数在0.70左右,为保护油气层,设计应用可循环油基泡沫钻井液技术。通过室内实验,采用70% 油+30% 水作基液,优选出DRfoam-2 作油基发泡剂,采用油溶性聚合物增黏剂作稳泡剂,解决了在非极性溶剂中发泡和稳泡的问题,最终通过加量优选确定油基泡沫钻井液配方为:30% 清水+2% 膨润土+70% 原油+0.5% 油基转化剂+（1%～2%）抗高温降滤失剂+（0.1%～0.7%）DRfoam-2+（0.3%～0.5%）油基稳泡剂。性能评价结果表明,该钻井液密度可降至0.35 g/cm3,泡沫半衰期可达600 min,稳定时间可达60 h,具有良好的流变性和悬浮携砂能力,可抗30% 盐水污染。该钻井液在吐哈盆地胜北平2 等6 口井储层段进行了现场应用,机械钻速比邻井的平均水平提高了30.54%,减少了滤失量,降低了储层水敏伤害,现场应用效果良好。该钻井液可用于储层压力系数在0.7～0.8、井深小于2 500 m 的井。      

无粘土弱凝胶钻井液的研制开发及应用

常用钻井液中所含的徽细粘土颗粒很容易侵入储层,使储层渗透率大大降低,对保护储层不利,尤其对保护酸敏性储层不利,因为酸敏性储层不能采用酸化的方法来恢复渗透率。因此,研制了一种新型的无粘土弱凝胶钻井液体系,用性能较好的聚合物(PF—Ⅵ)和交联剂(JLJ)作增粘剂,保证无粘土弱凝胶钻井液的粘度;辅以一定量的抑制剂、降滤失剂和润滑剂以防止储层中的粘土分散、膨胀。评价试验结果表明,使用BROOKFIELD DV—Ⅱ粘度计在0.3 r/min下(即剪切速率为0.0636s-1)测定该钻井液的粘度为40000-50000 mPa·s.可满足现场需要;与原油、盐相容性好,不会对储层造成伤害;加入一种氧化剂后,形成的弱凝胶能快速破胶降解;岩心渗透率的恢复值在80％以上。该钻井液在南海涠11-4-Al2b水平井及新疆TK431井的钻井过程中,都取得了很好的效果。     

沁水盆地在用煤层气钻井液伤害沁水3#煤岩室内评价

研究沁水3#煤岩储层钻井液储层伤害机理,对沁水煤层气开发至关重要。室内对比测定了清水、绒囊、膨润土聚合物等3类钻井液伤害端氏煤矿3#煤岩柱塞前后渗透率值。结果表明,清水、绒囊钻井液、膨润土聚合物钻井液伤害煤岩柱塞平均渗透率恢复值为70.88%、84.22%和49.26%。结合渗透率恢复实验数据、煤岩柱塞伤害时漏失情况,分析钻井液储层伤害的主要因素有钻井液滤液及颗粒伤害、煤岩自身煤粉及微粒运移、某些表面活性剂与地层不配伍等。建议钻井使用无固相控制煤粉运移的钻井液,适当使用处理剂封堵地层控制滤液与煤层接触机会,根据具体煤岩情况优选表面活性剂避免煤岩与表面活性剂不配伍造成储层渗透率降低。     

保护裂缝性储层的复合盐弱凝胶钻井完井液

钻井液侵入是裂缝性储层损害的主要因素之一，实验分析了无机盐、有机盐等不同类型水溶性加重剂对无固相钻井液性能的影响，研究了无固相钻井液快速弱凝胶特性形成条件以及高温稳定性和抑制能力的提高方法，研制出的无固相复合盐弱凝胶功能性钻井液高温稳定性达到150 ℃，具有独特的流变性（0.3 r/min黏度达到27000 mPa·s）和优良的抑制能力（150 ℃HTHP滤失量小于15 mL），成本远低于甲酸盐钻井完井液。遵循理想充填D90规则优选出了暂堵方案，应用不锈钢缝板模拟岩心与人工造缝碳酸盐岩岩心进行储层保护效果评价。实验结果表明：复合盐弱凝胶无固相钻井液加入优选暂堵组合后，HTHP滤失量进一步降低（小于10 mL），在不锈钢缝板模拟岩心（缝宽40~60 μm）端面快速形成有效封堵层，人工造缝碳酸盐岩岩心的渗透率恢复值高达97.18%，储层保护效果十分理想。     

泡沫钻井液配合生物酶在煤层气钻井中的应用

针对煤层气井施工过程中易垮塌、裂缝渗漏及水平段携岩困难等问题,研究并应用了泡沫钻井液配合生物酶钻井液技术。利用泡沫钻井液能够降低正压差,降低储层的应力敏感性,减少滤液侵入储层和水锁伤害的特点,并且生物酶可对钻进过程中侵入地层和粘附在井壁上的钻井液物质进行生物降解,实现解堵。在优选生物酶的基础上,将泡沫钻井液应用于WL05-1H井进行了试验研究。研究结果表明,在水平段长达627 m的长井段煤层钻进过程中,未进行短起下,井眼稳定通畅,泡沫钻井液防塌抑制能力强,悬浮携带能力较强,能满足施工需要;泡沫钻井液配合生物酶技术具有很好的降解能力,能够很好地保护煤储层的原始状态。泡沫钻井液配合生物酶技术为韩城地区水平井钻探提供了技术保障。     

双保型油田水无固相钻井液体系

针对塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层开发过程中,常规聚磺钻井液体系含不酸溶固相漏失后污染储层,磺化类处理剂不符合绿色开发理念等技术难题,因地制宜地引入油田水配制无固相钻井液,避免了固相对储层的损害,并优选出了抗高温抗钙增黏剂、流型调节剂、抗高温抗钙聚合物降滤失剂等关键处理剂,开发出了双保型油田水无固相钻井液体系。室内评价数据显示,该钻井液抗温可达150℃,动塑比高达0.68～0.76 Pa/mPa·s,生物毒性指标EC₅₀高达28 600 mg/L,生物降解指标BOD₅/COD_Cr高达21.35%,为无毒易降解钻井液体系,动态渗透率恢复值高达91.8%,具有良好的储层保护性能。研发的双保型油田水无固相钻井液体系成功在10多口深侧钻井应用,应用效果显著。     

纳米碳酸钙的制备及在水基钻井液的应用研究

为了改善水基钻井液流变和滤失性能,采用表面原位聚合法制备了阴离子聚丙烯酰胺（APAM）表面修饰的碳酸钙纳米颗粒（CaCO₃/APAM）,并将其用于改善水基钻井液性能。对CaCO₃/APAM结构进行了红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）等表征。流变和滤失实验表明,纳米颗粒的加入有效地提高了水基钻井液在低剪切速率下的黏度,钻井液剪切稀释性能得到提高。在80℃下,添加1% CaCO₃/APAM的水基钻井液流性指数为0.72,动切力为0.45 Pa,滤失量为22.2mL,与基浆相比有显著改善。钻井液耐盐滤失表明,当盐浓度为1%时,添加1% CaCO₃/APAM使钻井液滤失量降低了21.2%。滤饼微观形貌分析显示纳米颗粒通过填充于滤饼微孔隙中提高了滤饼致密性,使得滤失量下降。      

抗高温环保型有机硅钻井液的研究

利用有机硅降滤失剂研制出了抗220℃高温的环保型有机硅钻井液,并对其流变性能、降滤失性能、抗盐抗钙污染能力、抑制性能、悬浮稳定性、生物毒性和生物降解性进行了评价;利用SEM观察了有机硅钻井液滤饼的形态。实验结果表明,密度为1.16,1.50,1.90 g/cm3的3种有机硅钻井液在150～220℃下老化16 h后均具有良好的流变性能、降滤失性能和抑制页岩水化膨胀的能力,有机硅钻井液经高温老化后形成的滤饼薄而致密;在220℃下老化16 h后的有机硅钻井液具有一定的抗盐抗钙污染能力,悬浮稳定性好,生物毒性达到了排放标准,且具有良好的生物降解性。     

高强度空心玻璃微珠低密度水基钻井液室内研究及应用

高强度空心玻璃微珠钻井液作为连续介质具有不可压缩性，避免了气体钻井流体在使用过程中的诸多缺点，其密度可在0．6～1．0kg／L范围内进行调整，适用于低压油藏钻井和欠平衡钻井。室内试验表明，玻璃微珠钻井液具有良好的配伍性、流变性、滤失性和润滑性，并有利于保护储层，具有可回收利用及对测井无影响等气基钻井流体所不具备的优点，虽然微珠本身成本较高，但由于不需要特殊增压设备，相比空气钻井可以降低设备成本，操作更加安全，因而具有广阔的应用前景。从物理特性、配伍性、流变性调整、储层损害评价以及现场应用等方面对该钻井液进行了较全面的综述和分析。     

KL2-H1水平井高密度饱和盐水混油钻井液技术

KL2-H1井是西气东输2007年在克拉区块的一口水平井.该井三开段为高压盐膏层,四开段为白云岩高压气层;钻井液密度为2.00～2.25 g/cm<'3>,压井液密度为2.40 g/cm<'3>,使用混10%～15%原油基液,固相含量相对高,且容量限低,同时由于带POWVER或MWD定向工具钻进,只能使用重晶石加重,使得钻井液的流变性较差,现场施工困难.经过室内实验,研究出了一套适用于现场要求和用重晶石加重的流变性较好的高密度饱和盐水钻井液和压井液配方.现场应用表明,该钻井液的各项性能均能很好地满足钻进要求.     

超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

Lu206井是四川盆地南部泸县长宁地区油气页岩气勘查区块的一口评价井,目的层为宝塔组。该井直导眼井井深为4082 m,实际钻井过程中钻遇高压裂缝气导致所施工的最高水基钻井液密度为2.42 g/cm3,气层活跃井控风险大,必须维持钻井液具有超高密度,由于密度超高导致固相控制难度大,还因为上部泥岩地层易造浆,所以导致调控钻井液体系的流变性困难。总结区域内钻井经验,通过系统的室内实验研究,将上部聚磺钻井液体系转换成抗污染能力、抑制性强的超高密度复合盐水钻井液。该复合盐水钻井液在实践中也面临着流变性调控的难点,加强现场理论分析和小型试验,优选出了一种褐煤树脂KJ-4,将KJ-4、高密度分散剂、磺化单宁一起复配,在Lu206井直导眼井四开进行了超高密度复合盐水钻井液的试验。结果表明,该复配组合能较好地调控复合盐水流变性,控制超高密度复合盐水钻井液的黏度和切力,为该区块高密度钻井液流变性的调控提供了一种解决思路。     

水基钻井液用润滑剂SDL-1的研制与评价

高摩阻高扭矩问题是制约水基钻井液在大位移长水平段井应用的因素之一。针对这一问题,利用长链脂肪酸、小分子多元醇等原料,合成出了多元醇合成酯主剂,然后与极压添加剂复配形成水基钻井液用润滑剂SDL-1。性能评价结果表明,4%淡水基浆中加入1%润滑剂SDL-1,润滑系数的降低率为85.2%,泥饼的黏附系数降低率为59.3%;在150℃下老化16 h后,润滑系数的降低率可达94.0%,泥饼的黏附系数降低率为62.3%;在180℃下老化16 h后,润滑系数降低率仍可达90%,因此润滑剂SDL-1可抗温180℃;此外还能抵抗30% NaCl和30% CaCl₂的污染。四球摩擦实验表明,经30 min摩擦后,SDL-1能有效减少划痕,降低表面磨损,抗磨效果优于国外润滑剂DFL。在2.0 g/cm3无土相钻井液体系和2.2 g/cm3环保钻井液体系中加入2%的SDL-1润滑剂后对体系的流变性影响较小,并能将体系的润滑系数降至0.08。整体而言,SDL-1具有良好的润滑性能和抗温抗盐污染性能,在深层大位移井中具有一定的应用前景。      

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。      

蓄能液气泡钻井液的制备

针对普通泡沫流体抗压能力弱的缺点,研究了蓄能液气泡的制备原理,并设计研制出了蓄能液气泡钻井液发生装置,其可提供在0.1~20 MPa不同压力下产生的蓄能液气泡钻井液。蓄能液气泡内部是黏膜包裹的独立内气核,外部是由表面活性包裹水分子构成的双层膜结构,平均粒径约为0.29 mm,累计体积分布最多的气泡直径在0.25~0.33mm之间。研究表明:与常规泡沫相比,蓄能液气泡表现出很强的抗压能力,例如成泡气核压力为0.5 MPa的蓄能液气泡,其直径随压力的增加而下降,当压力增加到5 MPa时气泡直径分布在0.29 mm左右,压力大于7 MPa后气泡体积不再发生较大变化,趋于稳定,而且仍然能够有效降低钻井液密度。蓄能液气泡钻井液是对泡沫流体认识的一次飞跃。     

加重剂对水基钻井液润滑性能的影响研究

为了定量研究加重剂影响水基钻井液润滑性能的一般规律，采用激光粒度仪测定了重晶石、钛铁矿、保护储层加重剂的粒度分布，考察了3种加重剂将水基钻井液加重到相同密度以及加重到不同密度时滤饼的摩擦系数。研究表明：高密度条件下，3种加重剂均有改善钻井液润滑性能的作用，保护储层加重剂的润滑效果最好；水基钻井液润滑性改善时，重晶石、钛铁矿、保护储层加重剂加重钻井液的临界加重密度分别为1.4、1.6和1.6 g/cm³；钻井液未加润滑剂时，超过此临界密度的一定范围内，钻井液体系的润滑性能均增强。