封堵成膜钻井液技术在昆2井的应用

柴达木盆地昆特依凹陷构造油藏埋藏深,地质结构复杂,为解决该区域"喷、漏、塌、缩、卡"高危地层的安全、优快钻井技术难题,在理想充填理论、成膜理论、超低渗透钻井液理论的基础上,研制出了封堵成膜钻井液。通过砂床浸入深度试验、膜结构密封性能试验、承压与滤失试验、渗透率恢复试验、回收率试验,对钻井液性能进行了综合测试,并针对昆2井的地层孔隙度、渗透率、岩性、井底温度及开钻顺序,对钻井液配方进行了优化。应用结果表明:封堵成膜钻井液具有优良的井壁稳定作用,首次在昆特依构造上实现了零复杂、零事故钻井,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,顺利完成了钻探任务。     

新型钻井液用成膜封堵剂CMF的研制及应用

针对渤海辽东湾某油田地层硬脆性泥页岩裂缝发育特点,笔者通过控制反应条件,制备了平均长径比在20～30之间的三水碳酸镁晶须和水合碱式碳酸镁晶片,并在此基础上与常用成膜剂LPF-H复配,研制了一种新型成膜封堵剂CMF,其中LPF-H∶晶须∶晶片的配比为7.0∶1.6∶0.4。室内实验结果表明,成膜封堵剂CMF与钻井液体系具有良好的配伍性,流变性能能够满足携岩屑要求,对不同渗透率砂盘的封堵能力优于常用成膜剂LPF-H。晶须、晶片与LPF-H这三种材料相互协同作用,在井壁形成一层致密、具有一定强度韧性的隔离膜,能有效封堵地层裂隙,稳定井壁,降低钻井液处理剂的损耗。该成膜封堵剂CMF在渤海辽东湾某油田X-1井进行了现场试验,结果表明,加入成膜封堵剂CMF后,钻井液性能满足要求,滤失量和表皮系数均低于采用成膜剂LPF-H的邻井X-2。这说明,成膜封堵剂CMF能够满足该油田钻井过程中储层保护的需要,具有推广应用前景。      

环保型聚合物胶束钻井液评价与应用

准噶尔盆地中拐井区白垩系和侏罗系中上部地层存在大段强水敏性软质泥岩,水化膨胀后易缩径卡钻,侏罗系含煤层易掉块、坍塌,石炭系地层岩性复杂、地层压力高、裂缝发育,易发生油气水侵和火成岩垮塌。为提高井壁稳定性,降低复杂事故发生率,选用聚合物胶束钻井液在JL39井二开段运用,钻井液主要配方成分为0. 2%聚束剂HMP(分子量1 600万)+0. 5%～0. 7%聚束剂HMP(分子量500～600万)+1%胺基硅醇抑制剂HAS+2%无荧光封堵剂HBJ-3+2%温压成膜剂HCM+1%润滑剂合成脂HLB+0. 5%聚合物降滤失剂HFL、1. 5%HFL-2。应用效果表明,该钻井液具有性能稳定,封堵、防塌能力和携岩、清洁能力强等优点,在二开段机械钻速达7. 26 m/h,较邻井JL30缩短钻井工期14 d,建议在相似复杂地层推广应用。     

温压成膜封堵技术研究及应用

ＫＬ３－２ 油田开发井钻遇的明下段、馆陶组和东营组岩性为泥岩互层、分散性强、胶结性差、存在断层,易导致钻头泥包、起下钻遇阻、憋扭矩、倒划困难、井漏等井下复杂情况。针对井下复杂情况,按照强化砂岩封堵、强化砂泥岩互层胶结和强化泥岩抑制的钻井液技术对策,采用复合封堵剂ＰＦＳ、温压成膜剂ＨＣＭ 和页岩抑制剂胺基硅醇ＨＡＳ 研制了温压成膜封堵钻井液体系,探讨了其作用机理。室内评价表明,温压成膜封堵钻井液有着较强的封堵性和抑制性,储层保护效果好。现场应用表明,温压成膜封堵钻井液配置简单,性能稳定,便于维护,能有效解决砂泥岩互层井下复杂情况,提高钻井效率。     

钾盐成膜封堵低侵入钻井液在南堡油田的应用

南堡油田各层系储层纵横向渗透率和孔隙度分布严重不均质,且储层物性、泥质含量纵横向变化较大.针对以上地层特性,优选出了加有KCOOH或KC1、高温高压降滤失剂、低荧光沥青、成膜剂、特种封堵剂等处理剂的钾盐成膜封堵低侵入钻井液.该钻井液能在极短时间内,在坍塌层、油层近井壁形成钻井液动滤失速率接近零、厚度小于1 cm的成膜封堵环带,并利用钾离子的强抑制性能抑制黏土膨胀,通过双重作用实现稳定井壁,保护储层的目的.分析了该钻井液的作用机理,提出了适用于南堡油田馆陶组、东一段储层的钾盐成膜封堵低侵入钻井液配方及现场施工措施.经现场使用证实,该钻井液能有效保护油气层,防止地层坍塌.     

钻井液用封堵剂的评价方法及影响因素

井塌、井漏、油气层保护是当前制约钻井工程顺利进行的3大技术难题.为了解决此难题,要求钻井液具有强的封堵性能.通过对钻井液封堵剂的评价方法及影响因素进行研讨,提出采用42型或71型高温高压滤失量测定仪,测定钻井液HTHP滤失量、HTHP渗透失水、HTHP砂床滤失量和HTHP砂床渗透失水4个指标来评价钻井液的封堵效果;并对钻井液封堵剂种类、加量、膨润土和加重剂含量、钻井液中固相粒级分布、含油量、温度、压差、地层裂隙大小等因素对钻井液封堵效果的影响进行了研讨.得出,复配使用降滤失剂、沥青类产品、成膜封堵剂等可以有效实现对地层裂隙的封堵,随温度与压差增加,封堵剂的品种与加量必须进行调整.     

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。     

油基钻井液体系在东海气田的试验应用

东海地区油气层系主要分布在花港组和平湖组,存在砂泥岩互层胶结疏松、裂缝性泥岩以及煤层发育等地层特性,井壁稳定和井眼清洁是导致钻井复杂情况的主要原因。研究气田的大位移井最大井深为6 716 m,最大水平位移达4686 m,垂深最大为4 429 m,井底温度最高在150℃以上,井口返出钻井液温度在115℃以上。大井斜、高水垂比和长水平位移,使井眼清洁难度更大;地层温度高,使设备维护难度大。为满足该气田大位移井安全高效作业要求,建立了一套低黏高切的油包水钻井液体系,并加入了2%封堵剂PF-MOLSF、2%成膜封堵剂PF-MOLPF和2%~3%疏水胶体封堵剂PF-MOHCP。在现场应用中,通过调节提切剂PF-HSV-4加量,该油基钻井液表现出了很好的携岩性,井眼净化效果好;在地层稳定性差的井段增加成膜封堵剂的加量,7口井没有发生漏失,井下事故率为零,个别井段遇阻均划眼通过,划眼时间相比探井减少70%以上,其他作业都安全顺利;钻井液在储层段的高温高压滤失量均在3 mL以内,且滤失的几乎全为油相,对储层液损程度小,避免了水敏等伤害。室内评价和现场应用结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和润滑性,井壁稳定和储层保护效果明显,加上钻井液维护及油基岩屑处理等配套措施的完善,使其在东海的应用获得了成功。      

多元防塌钻井液技术在TK1108井的应用

在开发塔河油田盐下油气藏钻井中,针对石炭系和三叠系泥页岩坍塌掉块的问题,提出了以无机盐和有机聚合物相结合提高钻井液的抑制性,以封堵型防塌剂和聚合铝协同作用封堵微裂缝,阻止压力传递的技术思路,研发出了强抑制、强包被、强封堵的多元防塌钻井液体系。该体系能很好地抑制泥页岩造浆和硬脆性地层的剥落掉块,有效地防止在砂岩井段形成厚泥饼,减少缩径和压差卡钻的可能,能很好地减少对水敏、盐敏和碱敏性储层的伤害,油气层保护效果好,能很好地解决胶结力差地层的稳定性问题。该体系在TK1108井进行了现场应用,效果良好。     

专项封堵防塌技术在塔中油田的应用

塔中油田白垩系、三叠系、二叠系和石炭系地层在压实过程中形成巨厚硬脆性泥岩层段,层理裂缝发育,为避免在起钻和短提时发生垮塌、卡钻事故,针对易垮塌层制定了专项封堵防塌施工方案。并优选出了如下的专项封堵防塌钻井液配方:井浆+(2%~3%)SY-A01+(1%~2%)TYRF-1+(1%~2%)PGCS-1+(3%~5%)KCl+(0.5%~1%)TP-2+(3%~5%)超细碳酸钙+(2%~3%)油溶性润滑剂+加重剂,利用不同种类、不同粒径防塌剂的"多元协同"作用,在井壁上形成一层具有防渗透和防冲刷能力的封堵层。中古431-H4井针对易垮塌层段进行4次专项封堵,在长达55.3 d浸泡况下,5次起下钻和3次短程起下钻过程中井壁稳定。该技术能够解决硬脆性泥岩和玄武岩引起的井壁失稳问题,能有效降低钻井液防塌成本,不影响纯钻时效。     

鸭深1井钻井液技术

鸭深1井是大庆油田在青海省柴北缘区块布置的第一口重点探井,完钻井深为4950.00m。该井上部地层疏松,承压能力弱,部分井段有破碎带,易发生井漏,狮子沟组至上油砂山组上部地层中,泥岩水化分散性强,易出现缩径、井壁坍塌;下部地层温度和地层压力系数高,抗温和维持井壁稳定是关键。全井存在多层高压盐水层,易发生井漏、井涌、井塌等事故。针对鸭深1井地质特点,通过室内实验研究确定,上部地层采用阳离子聚合物钻井液;钻至下部地层将钻井液转化为阳离子聚磺钻井液,提高钻井液的抗温性和稳定性。现场应用表明,该钻井液体系在高密度条件下具有较强的抑制性、防塌性和较好抗盐抗钙能力;减少了复杂事故的发生,保证了钻井施工的顺利进行。     

塔河油田S111井复杂地层优质钻井液技术

塔河油田S111井在钻井过程中钻遇了大段软泥岩、硬脆性泥岩、多套压力层系、深井巨厚盐膏层、巨厚泥岩(包括橡皮地层、破碎地层)等复杂地层，在优选多种钻井液体系的基础上，采取相应的配套维护处理措施，保持钻井液性能稳定，较好地解决了可能出现的井漏、缩径卡钻、井眼坍塌、井壁掉块等问题，不但提高了钻井速度，而且及时发现油气层并顺利钻达设计井深。详细介绍了该井钻进各种复杂地层时钻井液维护处理措施。     

克拉玛依油田八区调整井钻井液技术

通过对克拉玛依油田八区地质特点、注水开发地层压力变化情况与储层特点的全面分析，决定采用聚磺混油屏蔽暂堵钻井液和以桥塞堵漏为主的近平衡压力钻井技术。现场应用700余口井表明，聚磺混油屏蔽暂堵钻井液具有强的抑制性，解决了该区块上部长井段强水敏泥岩水化分散引起的缩径、剥落等井壁失稳现象；良好的造壁性及封堵能力有效地降低了钻井液滤液对地层的损害，形成的致密屏蔽带有利于提高地层的承压能力，降低，漏失；适宦的流燹性既提高了钻速，又清洁了井眼，防止过度冲刷井壁，避免大的压力激动，实现了95％的井不下技术套管芒斗．解决了该地区加密调整井喷、漏、塌、卡等钻井技术难题。对安全钻井密度窗口窄的钻井液技术进行了一些有益的探索，对开泵漏、停泵吐、起钻抽的特殊漏层提出了治理方法，取得了明显的效果。     

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。     

任深2井溶洞性漏失堵漏工艺探索与实践

任深2井是勘探潜山地层的探井,钻至井深3374.44 m时发生井漏,在井段3388.68-3389.73 m放空1.05 m,采用边漏边钻方法钻至井深3748 m后要求对上部地层进行堵漏,此时累计漏失清水12748.13 m^3。测井结果表明,该井在井深3446 m以上裂缝、孔洞较为发育。介绍了该井1.05 m大溶洞漏失的成功堵漏技术。     

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E_1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。      

顺北油田破碎地层井壁稳定钻井液技术

针对顺北油田多口井钻遇破碎地层时发生坍塌掉块、阻卡频繁的技术难题,开展了地质研究、钻井液对策和室内优化研究及现场应用。研究发现,破碎地层岩性为非黏土矿物,钻井液或滤液侵蚀后使自发育孔缝网易增压连通,使层理界面黏合力降低,单元变得松散,进而诱发大规模剥落掉块和坍塌卡钻等。在岩性组成无黏土矿物但应力集中且地层破碎的基础上,实现亚微米-微米级（0.1～100 μm）全面有效封堵,遏制钻井液或滤液侵入井周地层孔缝,保证钻井液具有高效携岩性,是破碎地层钻井液稳定井壁的关键。以原四开抗高温聚磺钻井液为基础,进行室内配方优化,研发了适合破碎地层的井壁稳定钻井液。四开应用全程未出现掉块阻卡等钻井事故,安全顺利钻达设计井深8014 m,创该区块储层段钻时最短记录。顺北Y井现场应用表明,井壁稳定钻井液性能优异,可防止破碎地层坍塌失稳,推广意义重大。