钻井的“血液”——钻井液今昔

<正>钻井液是油气勘探开发的钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无黏土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液的作用钻井液几乎是与钻井同时诞生并发展起来的,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。钻井液被     

有机盐钾磺化钻井液在玉东106井的应用

玉东106井二开段裸眼长2 600 m以上,存在多套压力系统,给钻井安全带来较大风险。特别是高密度盐膏层对钻井液体系的流变性及抑制性、失水与滤饼质量等提出了较高要求。该井在盐层前使用聚磺体系,较好地完成了上部的快速钻进,在盐层转化为欠饱和盐水体系,由于高密度高固相、抑制性不足、滤饼质量差,钻进及起下钻频频发生粘卡、压差卡钻,导致填井侧钻。在侧钻到盐层前再次转化高密度欠饱和盐水钻井液,下钻划眼、提密度造成钻井液高黏切、高失水、流变性不能满足井下要求。钻井液体系引入有机盐后,流变性、抑制性、失水滤饼及抗温性、抗盐抗钙能力、固相容量得到很好的改善,下钻划眼、起下钻正常,维护简单,安全的钻穿盐膏层,下套管无任何阻卡,钻塞性能稳定。     

水基磺化钻井液的流变性规律

实验分别选取了塔里木油田低、中、高密度具有代表性的几口深井的水基磺化钻井液,使用高温高压流变仪Fann 75,对高温高压下温度及压力对该钻井液性能的影响进行了研究.结果表明,在180℃以下,表观黏度随温度升高而降低,在180～230℃范围内表观黏度随温度升高而升高;塑性黏度在50～230℃范围内随温度升高而降低;动切力在100℃以内随温度升高而降低,在100～230 ℃范围内随温度升高而升高;压力和温度同时变化时,水基磺化钻井液各流变参数的变化规律与温度对各参数的影响规律相同,温度是影响钻井液流变性的主要因素.     

新型磺化腐植酸钻井液添加剂的研究

采用一种新型磺化剂——对羟基苯磺酸钠通过一种新工艺一步合成了纳米级磺化腐植酸，其粒径为27.66nm。对其制备工艺、降黏与降滤失性、抗高温性和配伍性进行了优选和考察。优选出了最佳磺化工艺：风化煤与对羟基苯磺酸钠的质量比为1：1，反应温度为100℃，反应时间为1h。该新型磺化腐植酸降黏率可达53．5％，抗温可达150℃，并具有良好的降滤失性和配伍性，当其加量为1％时，与0．15％四甲基溴化胺的复配效果最好。采用XRD、IR、TG、TEM等测试手段对产品的结构性能进行了表征，与其它方法获得的磺化腐植酸的比较结果表明，该新型磺化腐植酸得到了更深度的磺化，其晶格化程度高，并且有磺化的特征峰出现，其综合性能更优。理论分析了该新型磺化腐植酸的降黏和降滤失机理，通过TEM表征做了进一步论证。     

无氯新钾基钻井液的配制与应用

针对准噶尔盆地东部地区地层水化能力强的特点,通过大量室内实验建立了无氯钾基防塌钻井液体系。现场应用结果表明:用醋酸钾和磷酸钾取代氯化钾作为钾基钻井液的抑制剂是切实可行的,该体系有利于井壁稳定和测井解释,取得了明显的技术经济效益。     

高密度甲酸钾钻井液的研究

用水溶性好的盐类(甲酸钾)来增加钻井液密度,形成了一套密度为2.62g/cm3的甲酸钾钻井液.实验研究表明,该钻井液体系具有抑制性强、稳定井壁、润滑防卡、抗可溶性盐污染、流变性能好等特点.     

斜井的定向射孔压裂技术研究

通过真三轴模拟试验及数值模拟研究了斜井的定向射孔压裂技术,利用弹塑性力学分析了斜井井周以及炮孔孔眼处的应力分布,制定出了一套进行射孔优化的步骤：①确定地层原始地应力的大小和方向;②利用编制的程序,确定最佳射孔方位．进行射孔的优化设计。③采用大孔径深穿透聚能弹,高孔密进行射孔操作。探索出了定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,以提高压裂成功率和压裂效果。     

磺化钻井液钻井废水的可生化性测试

采用BOD／COD比值法、呼吸速率法以及摇瓶实验方法对混凝后钻井废水及将其经光催化氧化后出水的可生化性进行了测试，并对这3种评价方法进行了比较。结果表明，仅经过混凝的钻井废水的可生化性很差，不适用于生物法处理，而经光催化氧化预处理后，使其可生化性明显得到提高，经摇瓶实验处理后，其出水CODCr最小可达118mg／L，达到GB8978—1996二级标准；3种可生化性测试方法相比较表明，呼吸速率法更值得推广。     

新型钻井液处理剂磺化烷基糖苷的室内研究

介绍了磺甲基烷基糖苷的制备方法及其在钻井液中的应用。室内实验表明,磺甲基烷基糖苷保持了烷基糖苷的优点,同时减弱了它的起泡性;吸附性、与膨润土的作用能力较烷基糖苷进一步增强;降黏能力、防塌抑制性也进一步提高,加量较小就可达到满意效果;起泡性减弱,抗温性增强,可广泛应用于中深井或超深井钻井液中。     

GRJ-Ⅱ型固体润滑防卡剂在定向斜井和深井高密度钻井液中的应用

考察了GRJ-Ⅱ型固体润滑防卡剂(钢化玻璃小球)在不同密度钻井液中降低泥饼粘附系数K_f的效果。介绍了在现场定向斜井和深井高密度钻井液中应用GRJ-Ⅱ降摩阻、防粘卡的效果。GRJ-Ⅱ适用于各种密度的钴井液,润滑、防卡性能优异,不但可降低钻具运动的摩阻,而且有预防套管阻卡的作用.     

甲酸钾对PDF-THERM钻井液的影响

在高温高密度聚磺钻井液体系中引入甲酸钾,既提高了主要抗温聚合物的抗温性能,从而减少了抗温聚合物加量,也减少了钻井液总的固相含量,同时还提高了钻井液的抑制性,这对于控制高温高密度钻井液的流变性能和减少材料方面都有重要意义。在中国南海东方气田的高温高压井应用的 PDF-THERM 体系中采用了这一方案,不但简化了原钻井液配方,使得钻井液性能更稳定,还减少了钻井液的总固相含量,优化了钻井液泥饼,有效地满足了钻井的需要。      

抑制性钾铵聚合物钻井液的推广应用

河南油田多年来应用的阴离子型聚合物PAC钻井液存在抑制泥页岩分散造浆能力不足的缺陷，导致体系中亚微米粒子含量高、密度上升过快、固相过度积累（达13％），性能稳定时间短，严重影响了机械钻速和井下安全。2003年通过室内评价和现场试验，推广应用了抑制性钾-铵聚合物钻井液。该钻井液以“高分子强力包被剂乳液”聚丙烯酰胺钾盐TL-A02（分子量为600万～1400万）为主剂，中分子选用PAC141（或FA367），依靠超长分子链多点吸附钻届，不同分子量聚合物的协同增效作用，提高钻井液的抑制包被能力和控制滤失能力。该钻蚌液在一般固控设备条件下，就能实现低粘、抵切、低固相（≤7％）优质钻井液钻井，与同区块其它钻井液体系相比，机械钻速提高了24．7％（达11．29m／h），钻井周期缩短了38．9％，钻井液成本下降了8％，在钻进过程中还实现了劣质钻井液的零排放。     

钾基钻井液作用机理的探讨

钾基钻井液是近年发展起来的一种新型水基钻井液，能有效地应用于钻探易水化膨胀的蒙脱石页岩地层和易剥落掉块的伊利石页岩地层。本文采用粘土颗粒分布分析、膨胀试验、原子吸收光谱和等温吸附等方法，对K^ 的作用机理进行了较深入的实验研究。研究结果表明：①K^ 能有效地抑制粘土颗粒分散；②K^ 与粘土的作用方式与粘土矿物种类有关；③K^ 可促进高聚物在粘土上的吸附。     

磺化苯乙烯-衣康酸共聚物超高温钻井液降粘剂的研制

研究了水基钻井液降粘剂磺化苯乙烯-衣康酸共聚物的合成方法。以DMF（N,N-二甲基甲酰胺）为溶剂,苯乙烯、衣康酸摩尔比1．0：1．2,引发剂BPO（过氧化苯甲酰）用量0．6％,溶液共聚温度85℃、时间4h,得到苯乙烯-衣康酸共聚物,化学结构由红外光谱表征。该共聚物与过量20％发烟硫酸在50℃进行磺化反应2h,生成降粘剂。常温下加入0．3%SSHIA（磺化苯乙烯-衣康酸共聚物）使淡水钻井液的表观粘度由107mPa·s降至48mPa·s以下;加入0．3％SSHIA使淡水钻井液在260℃老化16h后,嘉瑚粘摩南59mPa·s降军32mPa·s以下．表明该剂具有良好的耐渴性。     

钻井液稀释剂单宁酸钾的研究与应用

介绍了钻井液稀释剂单宁酸钾的制备方法,对该稀释剂在钻井液中的性能进行了评定,探讨了单宁酸钾的稀释和防塌机理。室内与现场试验结果表明,单宁酸钾是一种性能优良的防塌稀释剂。     

定向斜井分层注水工艺的改进与应用

由于苏北TX油田注水井具有井深,大斜度定向等特点,因此普通的斜井空心配注工具在井下使用中出现诸多不便,通过对现行的定向井分注工具和分注管柱进行合理的改进,解决了封隔器漏失及坐封困难,配水器密封脱落,打捞器上提遇阻等技术难题：定向井分层注水工艺及配套技术进一步得到完善,在大斜度定向井中投入使用成效显著。     

关于钻井液用磺化沥青FT-1产品技术指标的探讨

通过对制备出的不同磺化程度磺化沥青的各项质量技术指标进行检测分析,认为质量技术指标符合要求的磺化沥青FT-1产品降高温高压滤失量效果不好且加量大时容易出现钻井液起泡的主要原因是,沥青磺化度过高,产品主要质量技术指标制定得不合理,主要表现为磺酸钠基含量、水溶物含量、高温高压滤失量指标过大,油溶物含量指标过小。通过对磺化沥青、沥青类钻井液处理剂作用机理的分析,在大量室内实验资料的基础上,提出了对磺化沥青FT-1质量技术指标的修改意见。     

钻具在磺化钻井液中发生腐蚀的影响因素研究

在钻井施工过程中，普遍存在钻具腐蚀的问题。据中原油田1993年调查结果表明，中原油田在19901993年报废钻杆共144280m，其中因腐蚀而报废的钻杆占50％以上。中国石油钻井每钻进1m，消耗4kg钻杆，而其中由腐蚀造成的损失约占50％，因而开展钻具腐蚀与防护的研究是非常必要的。利用动态挂片装置、调温调湿箱和电化学仪器，通过改变磺化钻井液温度、流速、Cl^-含量、腐蚀时间、磺化钻井液pH值和湿度等条件，考察了这些因素对钻具腐蚀速度的影响。结果发现，提高磺化钻井液温度、流速、增加Cl^-含量都能增加磺化钻井液的腐蚀速率。延长腐蚀时间，提高磺化钻井液的pH值能降低试片的腐蚀速率；提高调温调湿箱湿度会增加试片的腐蚀速率。