超低渗透钻井液的评价和机理探讨

超低渗透钻井液以其在井壁稳定、保护储层、防漏堵漏等方面的良好表现,近年来各油田根据各自的实际需要进行了研究与应用.通过对侵入时间、侵入深度、侵入量、承压能力、膜密封强度、渗透率恢复值等的测定和评价,进一步探讨了超低渗透的作用机理,并讨论了温度、压力、pH值等因素对超低渗透钻井液的影响.研究结果表明,常规钻井液经超低渗透处理剂处理后,可转变为超低渗透钻井液完井液.该钻井液在岩石表面形成致密的封闭膜,能有效降低滤失量,并对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有良好的封堵能力,可以有效防漏堵漏.     

超低渗透钻井液在花3-8井的应用

海南福山凹陷花场构造的流二段地层含有易垮塌的硬脆性泥岩，裸眼段较长，存在多套地层压力系统，在钻井施工中经常发生大段划眼、井漏等复杂情况。针对该区块的地层情况，在花3—8井流二段采用超低渗透钻井液。该钻井液能在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵薄层，有效封堵不同渗透性地层和地层层理裂缝，阻止钻井液及其滤液进入地层中，有效防止了地层水化膨胀，防止井壁垮塌。现场应用表明，超低渗透钻井液性能稳定，井壁稳定能力强，钻井及完井施工顺利，使该井流二段的井径扩大率比邻井下降了55％，钻井液密度比邻井降低0．08～0．10g／cm^2。     

提高地层承压能力技术

地层承压能力的影响因素主要有地层岩性、地层裂缝发育程度、温差、黏土矿物水化和钻井液漏失量、钻井液侵入时间、堵漏材料的类型和粒度组成、钻井和堵漏工艺水平.用改进的DL型堵漏实验仪对一系列浓度的刚性封堵剂、核桃壳以及它们复配的堵漏浆封堵模拟裂缝后的承压能力进行了评价,得出了刚性封堵剂由于强度高、不易被压碎、不水化,在裂缝中能架桥,填充,堵死裂缝,提高裂缝填塞层的承压能力.在DN2-4井和莫深1井上的现场实验也证实了,复配使用刚性封堵剂与核桃壳的堵漏浆能很好地封堵裂缝,提高封堵层的承压能力,且封堵层不容易再次发生漏失,可增加一次成功提高地层承压能力的几率.     

甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液性能评价

使用水基钻井液钻复杂泥页岩地层时,如何控制泥页岩的压力传递和流体的侵入是解决井壁失稳的根本性问题。为了获得具有优良抑制性、润滑性、保护储层及环境保护等性能的钻井液体系,用甲基葡萄糖苷MEG和无渗透钻井液转换剂BST-1对青海油田常用的两性离子钻井液进行了改性,并对其性能进行了评价。结果表明,优选出的甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液具有强的页岩抑制能力,钻屑回收率是两性离子聚合物钻井液的3.7倍;有良好的润滑性能,体系的泥饼粘附系数仅为0.0612;抗温达160℃;能抗15%NaCl或0.5?Cl2,且固相容量限高,可用于复杂地层的钻井施工;具有较好的保护储层效果,储层岩心的渗透率恢复值约为83.46%。     

纳米钻井液提高地层承压能力实验

地层岩石通常存在胶结面疏松、微裂隙发育等特征,在正压差的水力劈尖作用下容易形成诱导裂缝,进而发生井漏。因此,避免诱导裂缝的形成从而达到防漏效果是防漏钻井液技术的研究重点。利用人造岩心模拟地层岩石,采用自制的YLCS-1小型压裂测试装置来检测地层的承压能力,针对不同纳米水基钻井液对地层封堵承压情况进行了探讨。实验结果表明,纳米材料对钻井液性能影响不大,但对岩石的漏失压力具有显著影响,能够提高岩石承压能力达3 MPa。纳米材料配合乳化沥青与聚酯微米颗粒能够进一步提升地层漏失压力,说明利用纳米材料可以实现物理堵塞、填充微裂隙并在井壁上形成有效封隔层,提高井壁岩石强度并阻碍流体侵入地层,有利于提高地层承压能力,对于防止井漏具有积极意义。     

几种超低渗透钻井液性能测试方法

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液。介绍了几种超低渗透钻井液性能测试方法——可视式中压砂床降滤失评价测试方法、高温高压砂床降滤失测试方法、高温高压岩心降滤失测试方法及岩心承压能力测试方法。钻井液API降滤失与砂床降滤失试验表明，砂床滤失量不是时间平方根的函数。砂床滤失量与API滤失量没有对应关系。高温高压岩心滤失量或滤液进入岩心的深度可以用来说明钻井液降滤失性及对地层的封堵能力，钻井液的类型与性能对岩心承压能力具有重要的影响。超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力，可以实现近零滤失；并能增强内泥饼封堵强度，从而达到提高岩心承压能力、漏失压力和破裂压力梯度，扩大安全密度窗口的目的。     

超低渗透钻井液研究与应用

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂即可以形成超低渗透钻井液。室内在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂后,对钻井液的API滤失量、砂床滤失量、岩心滤失量、岩心承压能力、裂缝封堵和储层渗透率恢复值进行了评价。结果表明,砂床滤失量不是时间平方根的函数,与API滤失量没有对应关系;超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,甚至实现零滤失;通过增强内泥饼封堵强度可大幅度提高岩心承压能力;超低渗透钻井液能有效保护储层,2%加量时储层渗透率恢复值大于85%。     

超低渗透钻井液技术在小龙湾区块的应用

小龙湾区块位于辽河盆地东部凹陷中段黄沙坨构造小22、23区块.该区块馆陶组地层胶结疏松,成岩性差;沙河街组泥岩地层水化分散能力强,易坍塌;沙一、沙二段以及沙三段上部地层多为砂层,渗透性较好.根据以上地层特点及其对钻井液性能的要求,确定选择超低渗透钻井液完井液.室内实验研究了该体系的2个关键产品--超低渗透井眼稳定剂JYW-1和防漏堵漏超低渗透井眼稳定剂JYW-2对钻井液性能的影响.结果表明,JYW-1和JYW-2对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,可有效防漏堵漏,有效保护储层;超低渗透钻井液通过增强内泥饼封堵强度,大幅度提高岩心承压能力,能提高漏失压力和破裂压力梯度.超低渗透钻井液在小龙湾地区5口井上进行了现场实验.应用结果表明:由于超低渗透钻井液滤失量小、封堵能力强,防漏承压能力突出,抑制性强,稳定性好,钻井液排放量减少50%,电测一次成功率在95%以上.证明该钻井液能较好解决以往钻长裸眼多套压力层系或压力衰竭地层时易发生的漏失、卡钻和坍塌技术难题,保护油气层,满足环保要求.     

超低渗透钻井液处理剂的研究及应用

针对美国环保钻井技术公司的无渗透钻井液降滤失剂FLC2000、井眼稳定剂LCP2000成本高的问题,室内开展了超低渗透钻井液处理剂的研究。采用化学共混的方法合成了DF-NIN-Ⅰ和DF-NIN-Ⅱ。评价其对钻井液流变性、API滤失量、润滑性、砂床滤失性及承压能力的影响。结果表明,DF-NIN-Ⅰ是一种具有增粘、成膜降滤失、润滑及提高泥饼承压能力等作用处理剂;DF-NIN-Ⅱ是一种对钻井液流变性、API滤失量、润滑性无影响,大幅提高泥饼承压能力的处理剂。这两种处理剂在江汉、河南、中原、辽河、青海等油田应用均表现出良好的流变性、成膜降滤失性、润滑性、井壁稳定性和储层保护性。     

超低渗透钻井液完井液技术研究

介绍了零滤失井眼稳定剂及超低渗透钻井液完井液的组成.在水基、油基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液.对加入一定量零滤失井眼稳定剂钻井液的API滤失量、高温高压滤失量、砂床滤失量、高温高压砂床滤失量、岩心滤失量、岩心承压能力、封堵裂缝效果和岩心渗透率恢复值的变化进行了评价.实验结果表明,超低渗透钻井液的砂床滤失量不是时间平方根的函数,与API滤失量没有对应关系;超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,可以实现零滤失;零滤失井眼稳定剂可以防漏堵漏;通过增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力;能有效保护储层,岩心渗透率恢复值大于95%.     

深水高温高压井钻井液技术

LS25-1S-1深水高温高压井实钻井深为4 448 m,完钻层位为梅山组,采用六开井身结构,φ212.7 mm井段为目的层段,压力系数预测为1.70~1.84,安全密度窗口窄,需重点关注井控、防漏和水合物生成的预防;同时由于井底温度约为147℃,而出口温度只有17℃,保持钻井液在高密度下的高、低温稳定性、防重晶石沉降、良好流变性和储层保护是该井段技术重点。以LS区块气源为研究对象,通过利用水合物抑制软件HydraFLASH绘制不同抑制剂浓度下水合物P-T相图,优选出钻进及静止期间水合物抑制配方:（9%~15%）NaCl+5% KCl+10% KCOOH+（0~45%）乙二醇。选用了抗高温降滤失剂HTFL,其加量为0.8%时体系高温高压滤失量小于10 mL,泥饼质量好。研发了一种新型的封堵剂PFFPA,PF-FPA较FLC2000具有更好的封堵降滤失效果。性能评价结果表明,该体系抗温达170℃,高低温流变性平稳,能抗10%的钙土污染,而且沉降稳定性好,封堵能力强,渗透率恢复值在80%以上,储层保护效果好。在现场应用中,通过Drill Bench软件模拟,将排量降至1 400 L/min,此时ECD为1.94 g/cm3,小于漏失压力当量密度（1.96 g/cm3）,ROP为10 m/h,岩屑传输效率仍在85%以上,满足携岩要求。该井顺利完钻,表明该套钻井液技术解决了现场作业难题。      

钻井液侵入对储层电性物性影响实验研究

在正压差钻井过程中,钻井液中的固相颗粒和液相不可避免地侵入地层,改变井筒附近储层流体分布的原始状态,并可能导致地层损害。目前吐哈油田在钻井过程中广泛使用屏蔽式暂堵技术,即在钻井液中加入各种充填颗粒,在近井壁带形成一个防止滤液侵入的暂堵带或屏蔽环,从而达到保护储层的目的,但这种钻井液侵入油层后引起的电性,物性变化以及泥浆侵入深度和地层损害程度等关系一直是悬而未决的问题。     

新型钻井液——非渗透钻井液的研究与应用

非渗透钻井液是一种新型的、保护油气储层的钻井液体系,是通过在常规钻井液中添加非渗透处理剂配制而成,具有优良的油气层保护性能。文中详细阐述了非渗透钻井液的作用机理、渗滤性能评价方法及国内外应用实例。     

保护油层钻井液技术在宝浪油田的应用

分析了宝浪油田宝北区块储层特征、敏感性及已钻井油层损害现状及原因,研究了在复杂储层条件下保护油气层钻井完井液的屏蔽暂堵技术.宝北区块储层物性较差,属低孔低渗、特低渗油藏;储层敏感性矿物主要是粘土矿物,次为碳酸岩类、黄铁矿和碎屑云母;存在强水敏、强盐敏、中等程度的碱敏和应力敏感、弱的酸敏和速敏等敏感性.根据宝北区块储层对渗透率有贡献的孔喉半径区间、孔喉中值半径,以及宝浪油田普遍使用的聚合物不分散钻井液中固相颗粒粒径范围及中值直径,按2/3架桥原理,对架桥粒子和填充粒子的粒度分布及加量进行了优选,得出完井液配方为:井浆 0.5?CO3(粒径小于5 μm) 1.0?CO3(粒径小于8 μm) 1.5%加重用CaCO3 1.5%EP-1(或2%～3%FT-1) 0.3%XY27(调粘度).屏蔽暂堵技术现场推广应用222口井,从测试井的数据可以看出,未保护井的平均表皮系数为4.22,平均堵塞比为1.56,平均采液指数为0.143 t/(d·m·MPa);保护井的平均表皮系数为-0.458,平均堵塞比为0.971,平均采液指数为0.191 8 t/(d·m·MPa),注水井日注水量及注水强度分别提高了1.825倍和2.08倍.     

孔隙-裂缝性漏失层防漏堵漏技术

本文针对LZ地区地质特征,在分析钻井井漏的基础上,以架桥性材料有机智能可变形堵漏剂SY-5和膜承压材料双膜承压处理剂SY-20复配,探讨既能封堵孔隙-裂缝性地层漏失,又能适当提高地层承压能力的钻井液技术及施工工艺。实验结果表明:加入SY-5和SY-20后,钻井液的流变性能变化不大,但降滤失性能明显提高,加入1.5%SY-20+2.5%SY-5后,钻井液的API和HTHP滤失量分别从20.0 mL和38 mL降为8.5 mL和14 mL;SY-5与SY-20复配使用后能有效建立封堵膜,而且一旦形成就不会有钻井液漏失,砂床的承压强度由0提高到10 MPa,岩心承压强度由3.2 MPa提高到25 MPa。使用该技术在LZ地区孔隙-裂缝性发育的易漏失井段进行现场应用,安全钻井液密度由1.10 g/cm3提高到1.20 g/cm3,显著提高了地层的承压能力,解决了LZ地区沙河街组生物灰岩地层漏失技术难题。表3参3     

深井安全钻井液密度窗口影响因素

考虑钻井液渗滤造成井壁岩石孔隙压力变化和钻井液与地层岩石温差产生的附加应力和应变,推导了孔隙度与孔隙压力和温差的理论关系,建立了考虑孔隙压力、温差及孔隙度变化的深井安全钻井液密度窗口计算模型。应用模型计算结果表明:①深井钻井井壁岩石与钻井液温差一定时,随着钻井液渗滤作用的增强,井壁岩石孔隙压力增加,导致坍塌压力增大,破裂压力减小,安全钻井液密度窗口变小,不利于安全钻井。②当井壁岩石孔隙压力一定时,若钻井液使井壁岩石降温,则随着温差的增加,坍塌压力减小,破裂压力增加,安全钻井液密度窗口范围变大,有利于安全钻井;若钻井液使井壁岩石升温,则随着温差的增大,坍塌压力增大,破裂压力减小,安全钻井液密度窗口变小,不利于安全钻井。     

MMH钻井液对裂缝性油气层损害规律的试验研究

在ＭＭＨ钻井液中加入一种酸溶性纤维材料ＬＣＤ,利用高温高压动失永仪在人造裂缝岩心和非裂缝岩心上进行动态模拟损害评价,然后用渗适率梯度仪评价岩心损害的程度和深度。经对比分析发现,这种钻井液在未加ＬＣＤ前,虽然具有良好的滤失特性和流变特性,但对油气层的损害产大,加入ＬＣＤＲ一,在岩心裂缝处形成有效封堵,固相侵入深度显著降低,而流变性和滤失特性均很好在含有ＬＣＤ的钻井液所形成的滤饼上进行酸溶性实验,发现     

塔里木LN地区保护储层的钻井液试验研究

分析了塔里木ＬＮ地区的储层特性。根据分析结果,在该地区采用ＭＭＨ正电胶钻霹液体系,并加入暂堵剂ＪＨＹ和ＱＳ－Ⅱ,以起到屏蔽暂堵作用。该体系具有较好的流变性、抑制性较水层水的配伍性较好,保护油支效果好。动、静损害评价试验表明,在岩心４～６ｃｍ段,动、静态损害评价试验测是的渗透率恢复值均大于９０％。     

利用测井资料确定安全钻井液密度窗口

钻井液密度是保持井眼稳定的关键参数。本文从直井井壁应力分布和岩石破坏准则出发,系统地阐述了利用测井资料确定安全钻井液密度窗口的方法。根据该方法,利用某油田一口井的资料进行实例验证,结果表明,利用测井资料能准确地确定安全钻井液的上限和下限,为钻井工程提供了科学的数据依据。