腐植酸铝-胺基钻井液的研究与应用

随着河南油田勘探开发的的深入,大斜度井、水平井及非常规井等特殊工艺井的增加,钻井难度急剧增大,在张店油田、泌阳凹陷的大斜度井、水平井在钻井过程中,采用聚合物防塌钻井液体系,由于粘土矿物含量高(I/S相对含量达33-50%),多次出现了缩径、坍塌、卡钻及钻头泥包等井下复杂情况,如张20井出现两次卡钻,泌页HF1井频繁发生钻头泥包,由于井壁多次严重坍塌、阻卡等井下复杂情况,最后导致回填侧钻,说明水基聚合物钻井液体系的抑制性已不能很好地解决钻井过程中出现的复杂情况。腐植酸铝-胺基水基钻井液是一种强封堵、强抑制的水基钻井液,该钻井液含有一种胺类抑制剂、腐植酸铝,并与其它处理剂等,该体系具有良好抗盐膏、抗温性、良好的封堵能力,有利于水敏性地层、大段泥页岩地层的优快钻井。针对泌阳凹陷、张店油田泥页岩、伊蒙混层含量高,泥岩易水化分散,页岩层理发育,水敏性强,钻井过程中易出现井壁坍塌、钻头泥包等问题,为此形成腐植酸铝-聚胺钻井液体系,现场应用表明该体系能较好封堵泥页岩的微裂缝,解决泥页岩的坍塌。     

强抑制封堵防塌钻井液体系在柴1HF井的应用

柴1HF井是准噶尔盆地柴窝堡凹陷中央断褶带柴窝堡构造带上的一口非常规评价井。邻井钻探过程中曾经出现过严重的井塌及井斜问题,在已钻7口井中有4口井工程报废。该井一开选用强抑制封堵防塌钻井液体系,利用钻井液的强抑制和封堵能力很好的解决了上部砂泥岩地层的泥页岩水化膨胀、砂岩段形成虚厚泥饼造成阻卡的问题,实现了井壁稳定与井眼清洁。二开、三开选用铝胺聚合醇钻井液体系,该体系钻井液的强抑制封堵与防塌能力,解决了本段二叠系地层倾角大,易垮塌等问题。     

涪陵二期高密度油基钻井液技术应用

涪陵页岩气二期产建已全面展开,其中平桥地区页岩气是中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司二期产能建设的主要区块。该区块目的层龙马溪-五峰组地层以黑色粉砂岩、炭质泥页岩夹放射虫炭质泥页岩为主,页岩地层层理和裂缝非常发育,钻井过程中极易发生井壁坍塌,同时部分井目的层钻遇高压裂缝气层,采取高密度油基钻井液压稳高压气层,保证了水平段的顺利施工。本文主要介绍了高密度油基钻井液室内研究情况,施工中出现的问题、解决办法及应用效果,对涪陵二期后续井实施高密度油基钻井液施工具有借鉴意义。     

新型防塌水基钻井液技术研究

利用新型聚胺抑制剂的化学抑制泥页岩水化作用和铝基封堵剂的封堵泥页岩裂缝作用,研制了可有效提高泥页岩井壁稳定性的新型防塌水基钻井液体系。评价实验表明,钻井液泥页岩岩屑回收率高达90%以上,并且具有良好的流变性和滤失性。该钻井液在新疆准格尔盆地一口探井成功开展了现场试验,有效抑制了泥页岩的水化分散,避免了井壁坍塌及卡钻等事故,提高了机械钻速。     

浅析阳102H1-1井高密度水基钻井液技术

阳102H1-1井为浙江油田部属于四川台坳川南太阳背斜构造的一口二开制的水平页岩气井。通过邻井资料调研分析预测在该井的施工过程中可能存在以下技术难点:上部地层失返性漏失的可能性较大,龙马溪页岩地层,也可能存在裂隙发育;目的层埋深浅,压力高,油气显示活跃,油气上窜速度快;目的层龙马溪组的页岩极易垮塌。为此,开展室内研究最终优选出一套钻井液密度在1.20~1.95 g/cm3范围之间可调,抑制性强,悬浮性能好,润滑防卡优良的水基钻井液体系配方。并在该井进行现场实验应用,实验结果显示,该钻井液体系很好的满足了该井的施工要求,完井电测一次性成功,整个施工过程中井下顺畅安全。     

新型抑制性水基钻井液技术及性能评价

针对该地区页岩地层水平井段容易产生水化膨胀缩径和造浆能力强的技术难题,利用新型无机盐和聚合醇等处理剂,开发一种新型水基钻井液,并模拟焦石坝地区下志留统龙马溪组地层温度(约80℃),开展老化实验评价;实验表明:该钻井液体系具有抑制性强,滤失量小的特点。此外,利用聚磺钻井液滤液、聚合钻井液滤液、清水和所研制的水基钻井液的滤液浸泡页岩岩心,评价常温常压膨胀量。由于聚合醇胶体填充页岩的细小孔隙或微裂缝,阻挡滤液进入泥页岩地层;另一方面,无机盐中水化能力弱的K~+将晶层间隙中水化半径较大和水化能力强的Ca~+、Na~+等离子交换出来,并与页岩晶层牢固结合,阻止晶层间距增大,抑制页岩水化膨胀;对页岩开展滚动回收率实验测试,页岩在所研制的水基钻井液中的回收率达到99.7%,体现出较强的抑制性能。     

反渗透水基钻井液体系在东海油田的应用

针对东海油田N-1井岩层特征及井壁易失稳问题,借鉴油基钻井液活度平衡和乳液封堵的井壁稳定策略,研发了一套低活度、强封堵、强抑制、稳定井壁的反渗透水基钻井液体系。该体系成功应用于东海油田N-1井,三开应用井段钻进时钻井液密度比邻井对应层位至少低0.02～0.05 g·cm~(-3),井径扩大率仅2.18%;起下钻7次,均十分顺利;储层段API滤失量小于3 mL,水迁移驱动力为负或接近0。该反渗透水基钻井液体系具有良好的稳定性,为稳定井壁提供了可靠的解决方案。     

聚醚醇胺钻井液在永X48井的应用

在聚醚多元醇水基钻井液基础上开发了兼具抑制和防塌性能的聚醚醇胺环保水基钻井液。室内研究结果表明,聚醚醇胺钻井液对页岩的抑制性优于聚醚多元醇钻井液。聚醚醇胺水基钻井液在永X48井应用结果表明,该钻井液体系对永X48井的强水敏性强泥岩具有良好的抑制作用,体现了优良的防塌效果,有效防止了井下复杂。     

水基钻井液用成膜剂ADV的研究与应用

根据泥页岩的非理想膜改善成理想或接近理想膜的理论途径,设计出了能强烈吸附在泥页岩上并显著改善泥页岩膜的理想性的处理剂ADV,分析了ADV分子结构及作用机理,发现该成膜剂具有较好的成膜性能,与江苏油田现有的水基钻井液添加剂配伍性能好,能够很好地形成成膜钻井液体系。该钻井液能在井壁上形成较好的隔离膜,具有很强地抑制泥页岩水化分散、膨胀能力,有效封堵地层微裂缝,能阻止或减缓钻井液滤液进入地层,达到稳定井壁和保护储层的目的,现场应用两口井,均取得良好的效果。     

苏斜22井钻井液技术研究与应用

苏斜22井为西部探区的一口预探井,设计井型:定向井,设计井深:4525. 98 m。该井地质结构复杂,三开井段钻遇头屯河组、西山窑组、三工河组、八道湾组。三开地层泥岩微裂隙发育且夹杂煤层,井壁稳定难度大;此外,该井稳斜段超过3100 m,润滑和携岩问题突出。优选复合盐强抑制封堵防塌钻井液体系,解决了微裂缝发育泥岩的井壁稳定问题;加入聚醚多元醇润滑剂进一步提高了润滑能力。现场施工顺利,三开井段平均井径扩大率仅为4. 98%。     

页岩油气大段泥页岩钻井液技术的研究

针对页岩油气大段泥页岩钻井过程中主要存在的井壁稳定、携岩、润滑防卡、井漏等技术问题,开展了水基钻井液抑制性、润滑性、封堵性等方面的研究,初步形成了页岩油气水平井水基钻井液技术,室内实验和现场应用表明该技术能够满足非常规钻井的需要。     

雷家地区全油基钻井液技术

在裂缝性页岩钻井过程中,如果出现井壁失稳现象,单纯提高钻井液密度重新使井眼达到稳定状态,会造成如压差卡钻、降低钻进速度等一系列工程问题,更严重的是如已揭开油气层,会对油气层造成严重的伤害。针对辽河油田雷家地区井壁失稳现象突出的问题,利用自主研发的处理剂形成了一套全油基钻井液体系,通过页岩膨胀率、滚动回收率、砂床实验以及三轴压缩实验等方法对全油基钻井液的抑制性、封堵性及保持页岩强度能力进行了评价。结果表明:自主研发的全油基钻井液体系能够有效抑制页岩水化膨胀,封堵地层微裂缝,对页岩强度有很好的保持能力。在高28井施工过程中,全油基钻井液性能稳定,井壁稳定,符合现场施工要求。     

疏水纳米SiO_2在泥页岩水基钻井液中的应用

在水基钻井液钻井过程中泥页岩易发生水化膨胀、掉块等井壁失稳问题,在泥页岩水基钻井液引入疏水性纳米SiO_2TSP-L20,TSP-L20可以提升水基钻井液对泥页岩的降滤失性、封堵性以及抑制性。介绍了疏水纳米SiO_2的抑制防塌机理,通过测试TSP-L20浆及加有TSP-L20的水基钻井液的失水量、压力传递、泥岩钻屑的滚动回收率和线性膨胀率,评价了TSP-L20的降滤失性、封堵性及抑制性。结果表明:疏水性纳米SiO_2TSP-L20具有较好的降滤失性能、封堵性及抑制性,可以提高水基钻井液对泥页岩的抑制防塌性能。     

延长区块炭质泥岩高性能水基钻井液研究

延长地区陆相页岩气岩性多为沥青质或富含有机质的暗色的高炭泥页岩,且其成藏具有隐蔽性特点,而页岩气开发又以浅层大位移井、丛式水平井为主,给现场钻井施工带来了挑战。由于页岩地层裂缝发育、水敏性强,在长水平段钻井中容易发生井漏、垮塌、携岩困难等问题,增大了井下产生复杂情况可能性。高性能水基钻井液PYW-2是在原体系PYW-1基础上提出的改进型,对抑制剂和封堵剂进行了优化,经现场应用证明,改进型高性能水基钻井液PYW-2能够有效稳定长炭质泥岩、煤岩井段,且具有携砂能力强、润滑性好、强封堵和强抑制、低成本等特性。     

环保型纳米材料在钻井液体系中的研究与应用

环保型纳米材料具有独特的小尺寸效应和表面效应,可以提高水基钻井液的工程性能,有助于解决现场施工难题。本文针对泥页岩的井壁稳定问题对纳米级环保型材料进行了研究,研究表明通过纳米材料的特殊封堵能力和表面效应可以提高钻井液体系的封堵和抑制能力,从而减少和解决水基钻井液钻遇泥页岩地层中出现垮塌、掉块等现场施工复杂情况。     

高性能水基钻井液在WX-P1井的应用

WX-P1井是中原油田投资的重点开发水平井。实际完钻井深3934 m/垂深3295 m,实际最大井斜度89.1°/3603 m,三开实钻裸眼井段1084 m,水平段502 m,三开采用φ215.9 mm钻头钻进,钻井液采用新型高性能水基钻井液。现场应用表明,该钻井液流变性、抑制性和润滑性良好,现场配制与维护简便,较好地满足了水平井钻井、完井施工技术要求。     

油基钻井液在焦页197-4HF井的应用

焦页197-4HF是涪陵页岩气田平桥南区197平台的一口三开制大位移开发井,三开2614~4941m,水平段长2327m,三开龙马溪组地层以黑色页岩为主,对钻井液页岩地层井壁稳定及润滑性要求较高。三开段使用油基钻井液,现场使用表明,油基钻井液的携岩性、井眼净化效果良好;其高温高压滤失量均控制在3m L以内,且滤液全为油相,减少了对储层液损坏,避免了水敏等伤害;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,且现场对钻井液的维护措施完善,使其在焦页197-4HF井的应用取得了良好效果。     

纳米成膜封堵钻井液在临兴区块的应用

临兴先导实验区位于鄂尔多斯盆地晋西挠褶带北段,主力开发层位为太2段致密气层。开发过程中先后钻遇泥页岩强水敏层、刘家沟组漏层、胶结疏松井段、纳米微裂缝发育煤层,容易引发井下复杂情况,延长钻井周期。针对该区块地层特点,提出"加强封堵防塌性,抑制性和润滑性相辅"的思路,研制出一种纳米成膜封堵钻井液,具有强封堵抑制作用,润滑性接近油基钻井液,还可以抗150℃高温。现场应用结果表明:LX103-X井建井周期32.04天,比设计提前了29%,二开斜井段井径扩大率仅为2.38%,LX105-X井首日进尺649米,创中联煤在临兴区块日进尺最快记录。目前该体系已成功应用4井次,在临兴区块大规模开发值得推广应用。     

泌阳凹陷页岩水平井定向段钻井液体系的应用对比简

河南油田先后在泌阳凹陷完成泌页HF1和泌页2HF两口页岩水平井的钻井施工。根据泌页HF1二开定向段用水基聚合物钻井液在钻井中遇到的井下复杂情况,对泌页2HF井斜井段的钻井液技术进行设计。泌页2HF二开斜井段采用强抑制水基防塌钻井液体系,现场应用后有效减少该井段在钻井中遇到的钻头泥包、井壁垮塌等复杂情况,将两口井在二开斜井段钻井情况和钻井液体系加以对比分析,为今后页岩水平井斜井段的顺利施工提供依据。     

环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液研究与应用

在油基钻井液普遍应用的背景下,开发应用复杂地层需要的页岩气水基钻井液,满足绿色、安全、高效钻进,仍然是当前钻井液技术发展的趋势。以聚酰胺抑制剂JXA-1和成膜封堵剂FDM-1为依托,采用模块化设计,构建了CQ-SDM环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液体系。实验表明,体系的页岩抑制性强,封堵防塌能力强,润滑减阻好,能保持低粘切流变性,具有成膜造壁能力,且主要材料及配制的钻井液经生物毒性检测,均达到无毒标准,对环境友好。在1个井组4口页岩气水平井中试验应用,重复利用率100%。