现场油基钻井液固相粒度评价新方法

固相颗粒分布对油基钻井液的性能影响较大,因此确定现场钻井液固相颗粒尺寸,对于调控钻井液性能具有重要意义。根据现场油基钻井液经固控设备分离前后的粒度分布数据,建立了固控设备清除效率与固相颗粒粒径分布关系。现场通过钻井液固相含量测定,可知现场固控设备的固控效率,进一步可确定现场钻井液固相颗粒粒径的分布范围。现场井浆固相含量测定表明,固控设备清除效率与固相颗粒粒径分布具有强相关性,相关系数R²可达0.97;经固控设备分离后,现场油基钻井液的固相含量由45.0%降至16.2%,清除效率达0.64。采用上述测试方法测得的固相粒径为12.50μm,在使用激光粒度分布仪得的粒径峰(7.11～12.73μm)范围内,表明该测试方法具有良好的准确性,可用于现场测量钻井液内的固相粒度。     

冀东油田固相控制技术优化

冀东油田各区块的目的层位和所用钻井液各不相同,井深和井型也有较大差异,在实际钻井过程中均存在固相含量和膨润土含量偏高,导致钻井液增稠、钻速降低、钻具黏卡、测井阻卡等问题的出现。通过调研油田各区块钻井液固相、膨润土含量和固控设备配套及使用现状,分析了各区块地层特性、钻井液体系和固相控制配备、使用等因素对钻井液固相控制的影响,制定了针对性的固相控制工艺技术,主要包括确定了各区块固相含量和膨润土含量控制指标,钻井液的配制及转换、钻进中固相含量控制和固控设备使用规范。通过在高尚堡区块7口井中的对比应用,发现G76-65和G76-61井在钻井液配制、大分子处理剂加入和固控设备使用方面严格执行固相控制技术,钻井液性能良好,测井一次成功。实践证明,该套技术的推广应用有利于油田钻井施工提速、提效、提质。      

固相化学清洁剂ZSC-201的研究应用

在使用水基钻井液钻泥页岩地层时常常发生井眼膨胀、缩径、坍塌等问题。介绍了一种固相化学清洁剂ZSC-201。室内性能评价结果表明，ZSC-201具有良好的抑制地层和钻屑水化分散的能力，可以配合高分子量聚合物清除钻井液中的有害固相，减小钻井液中亚微粒子含量，保证钻井液清洁；对阴离子型防塌剂和聚合物类处理剂有增效作用；具有用量小，与其他处理剂配伍性好等特点。5口井的应用表明，使用ZSC-201固相化学清洁剂，平均井径扩大率为10．18％，解决了上部地层水化膨胀、缩径问题，保证了起下钻的畅通；在钻井中膨润土含量上升缓慢，钻井液粘度、切力容易控制，维护简单，减少了处理剂的使用种类和用量，避免了替换钻井液．节约了钻井液成本；有效控制了固相含量，有利于提高机械钻速。     

油田钻井固控技术新概念浅析

固控系统是保证油田钻井顺利进行的关键设备，直接影响到钻井速度、井身质量及运行成本。随着钻井新技术的应用，对钻井液的固相控制提出了更高的要求。分析了国内外钻井液固控技术的现状，指出了目前油田钻井固控系统存在的不足，提出了新型固控技术的开发要点。新型固控技术主要涉及系统简化和优化、先除气再筛分、改部分处理为全处理、选择性固相控制、钻屑在线处理以及钻井液回收利用等方面。新技术的应用将使钻井液固控系统具有高效、节能、环保的优点，并且能够显著地提高机械钻进速度。     

高44平2井保护储层防塌钻井液的研究与应用

针对高44平2井地质特性和钻井需求,采用了无固相复合有机盐保护储层防塌钻井液体系。该钻井液体系具有动塑比高(≥0.8)、润滑性好、抑制性强、储层保护效果佳等特点,尤其适合于水平井钻井施工。高44平2井二开(400～2931m,水平段2542～2931m)使用无固相复合有机盐钻井液体系钻进,穿越明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组等多套地层,水平位移达1183.47m,整个钻进过程钻井液性能稳定,携砂效果好,井壁稳定,无垮塌掉块现象,起下钻、电测和下套管作业均无挂阻,很好地满足了现场施工和储层保护的需求。     

库车山前盐水溢流衍生沉砂卡钻机理分析与预防对策

塔里木山前构造古近系发育复合盐膏层,盐间发育高压盐水层,压力系统复杂。为解决盐水溢流压井后发生的沉砂卡钻难题,通过室内实验评价了水基和油基钻井液抗盐水污染能力,建立了基于赫巴流体的环空固相沉降模型,分析不同因素对环空固相沉降的影响规律,并开展现场实例分析,制定了预防盐水溢流衍生沉砂卡钻技术对策。研究结果表明：水基钻井液被盐水污染后固相絮凝,几乎丧失悬浮能力,导致固相在环空沉降堆积引发沉砂卡钻;固相颗粒沉降速度、环空堆积高度和关井时间随固相粒径增大而快速增加;采用油基钻井液、储备井筒容积1～1.5倍以上的重浆、安装旋转控制头、上提活动钻具至安全井段、司钻法快速排出溢流等措施可预防盐水溢流衍生沉砂卡钻的发生。研究结果可为山前盐下油气资源的安全经济高效开发提供技术支撑。     

河探1井超高密度钻井液技术

河探1井是中油股份公司在华北油田河套盆地临河坳陷部署的一口重点风险探井,完钻井深为6460.44 m,钻探目的为探索兴隆构造带光明背斜古近系、新近系生储盖特征及其含油气性。该井三开钻遇四套不同压力系数复杂地层,钻井液密度窗口窄,现场顺利实施了提密度压井、堵漏,控压钻进等作业,四开钻遇异常高压流体层,应用超高密度钻井液体系一次性将钻井液密度从1.80 g/cm³提高至2.55 g/cm³,并安全实施完井作业,储备压井高密度钻井液(ρ=2.60g/cm³),达到国内应用水基钻井液采用重晶石粉加重的极限。在钻井施工过程中先后出现井塌、膏泥岩层蠕变缩径卡钻、高压盐水侵以及井漏等事故复杂,采用超高密度抗高温复合盐钻井液,现场应用随钻封堵提高地层承压能力工艺,分段完成七次承压堵漏,同时强化一级固控有效使用,应用高目筛布、优化钻井液体系配方、优选加重材料、调节膨润土含量及合理控制低密度固相含量等手段,成功解决了窄密度窗口和超高密度水基钻井液高温、高固相流变性能调整困难等技术难题,确保了压井和试油作业期间高温条件下超高密度钻井液体系具有...     

北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术

北部湾地区地质条件复杂,钻井难度大,结合北部湾地区钻探的实际情况,通过对影响水基钻井液重复利用因素的分析,对废弃钻井液的粒度分析和性能检测制定了一套成熟的固相控制技术。通过检测废弃钻井液中固相颗粒粒径分布,优化固控设备的搭配和参数配置(尤其是振动筛筛布选择),选择离心机分离能力、布局和台数等,从而提高固相控制效率,达到有效净化废弃钻井液的目的;制定了一套合适的废弃钻井液处理方式:先检测回收的废弃钻井液性能,然后通过固控设备来净化废弃钻井液,合理配制新浆量进行稀释处理废弃钻井液,使钻井液性能满足下一口井或井段的开钻要求,节省了材料成本、人工成本和运输成本。北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术在北部湾地区29口开发井进行了成功应用。      

"322"固控对调整钻井液性能的功效发挥及应用

固相控制是现代钻井工艺中重要的环节之一，它已成为直接影响安全、优质、快速钻井和保护油气层的重要因素，所以固控设备的配置成为钻井设备配置中重要的部分。合理的固控配置足有效控制钻井液有害固相含量的基础。     

钻井液固相分析与计算中常见问题讨论及处理方法

钻井液固相含量对体系性能、井下安全及施工成本都有明显影响,其测定数值的准确性会直接影响现场维护方案的合理制定以及固相含量控制成本。实践中发现,钻井液固相的测定与数据处理均存在一定的问题,导致测定数值和处理结果误差较大,不同的数据处理方法所引起的误差相差也较大。首先测试一系列现场用钾基聚磺钻井液体系的总固相含量、水含量、油含量,再分别根据GB/T 16783.1—2014《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》和《钻井手册·上（甲方）》计算钻井液的水相密度、盐矫正后固含量、低密度固相含量、高密度固相含量。分析了固相含量计算结果的准确性,指出了操作和计算中需要注意的几个问题,并探讨了固相含量数值合理范围。此外,对固相含量测定与分析计算中出现的计算值与现场实际操作结果偏离较大的现象作了实例分析。采用国家标准GB/T 16783.1—2014的计算方法引起的误差要远高于采用“钻井手册·上（甲方）”所推荐的计算方法的。在采用误差较小的计算方法时,还需注意应正确理解和使用公式中的各个变量,否则会导致错误的处理结果。介于国家标准GB/T 16783.1—2014所列计算方法存在的误差,建...     

钻井液固相控制技术探讨与建议

钻井液固相控制是实现优化钻井的重要手段之一。正确、有效地进行固控可降低钻井扭矩和摩阻,减小环空抽吸的压力波动,为科学钻井提供必要的条件。钻井液固控是现场钻井液维护和管理工作中最重要的环节之一。本文就钻井液固相控制技术进行了深入的探讨,提出了自己的建议和看法。     

油基钻井液劣质固相絮凝剂双十六烷基二甲基氯化铵

劣质固相对油基钻井液的性能影响大,且由于其粒径小难以被固控设备清除。絮凝剂能通过絮凝作用增大劣质固相粒径,但几乎都用于水基钻井液而少有用于油基钻井液。以高岭土作为油基钻井液劣质固相,通过静置观察、浊度分析、显微镜观察等方法,研究了双十六烷基二甲基氯化铵（DCDAC）对高岭土的絮凝作用。结果表明,DCDAC能加快高岭土的沉降速度,当加量为5%时,高岭土在48 h后基本沉淀完毕;静置5 h后,高岭土悬浮液的浊度降低率接近80%;通过光学显微镜观察发现,当DCDAC加量不小于4%时,高岭土出现明显的团聚行为;通过体系实验发现,离心后油基钻井液的密度及固相含量与DCDAC加量成反比,固相清除率与DCDAC的加量成正比,塑性黏度与动切力随着DCDAC的增加呈现出先降低后增大的趋势,说明DCDAC对油基钻井液中的高岭土有良好的絮凝作用,可用于清除油基钻井液中的劣质固相。      

中浅井钻机固控设备应用效果研究

分析了国内中浅井钻机钻井液固控系统的组成,并研究了固控设备的现场使用效果。研究发现：直线振动筛排屑湿度较大,下部地层钻进时排屑含液量超过40％;过筛颗粒的中位粒径远小于筛孔直径,颗粒团聚使部分小颗粒被分出;除砂器排出钻屑的中位粒径为65．86μm;离心机净化后的钻井液中固相粒径范围较宽,粒径为2～15μm的颗粒体积比率较大,对机械钻速影响很大。提高排屑干度、增强超细颗粒分离效果是固控系统技术改革的关键。     

固相含量和密度对高密度钻井液流变性影响的实验研究

高密度钻井液体系的研究和应用中,流变性是重要的衡量标准,而固相含量和密度又是影响高密度钻井液流变性最重要的因素。通过机理分析,并根据大量室内试验研究了在高温条件下,高密度钻井液固相含量和密度的变化对其流变性能的影响规律和程度。通过对钻井液表观黏度、塑性黏度、动切力和静切力等流变参数的变化进行测定和计算,对不同固相含量（2%～6%）的高密度钻井液流变参数曲线变化进行对比得出:含土量增大,钻井液的黏度增大;高密度钻井液的流变性受固～相含量大小和温度的影响明显、受压力和添加剂的影响较小。该试验研究结果将对钻井现场高密度钻井液的应用具有重要的借鉴作用。     

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。     

水基钻井液劣质固相控制及其现场应用

钻井液中黏土矿物水化细分散是导致钻井液低密度劣质固相含量增加的主要原因,为有效控制钻井液中低密度劣质固相含量增加,基于对低密度劣质固相产生及其控制原理研究,从黏土矿物粒径分布、晶层间距变化、红外光谱分析、对钻井液性能影响等四个方面开展了低分子胺类处理剂CQ-ATP对黏土水化细分散的影响分析。结果表明,CQ-ATP可进入黏土矿物晶层结构,保持黏土矿物干/湿样晶层间距数值相当,强化黏土矿物晶层结构连接,从而有效控制黏土水化细分散。现场应用证实,在钻井液中添加CQ-ATP后,钻进过程中振动筛返出岩屑颗粒尺寸大于1.7 mm占比70%以上,返出岩屑颗粒成型度好、尺寸大、PDC齿痕清晰可见,相较于钻井液中未添加CQ-ATP的邻井,应用井钻井液性能稳定、可控,完钻时钻井液低密度劣质固相含量可控制在6%左右。     

基于线性回归的油基钻井液有害低密度固相含量计算方法

随着页岩气大规模开发,高密度油基钻井液应用越来越广泛。在钻井过程中,小颗粒钻屑将不断进入油基钻井液中,极大地影响了钻井液的性能,目前的研究缺乏计算油基钻井液中钻屑含量的方法。在GB/T 16783.2《石油天然气工业钻井液现场测试第2部分:油基钻井液》中只规定了低密度固相含量的计算方法,并未对有用低密度固相和有害低密度固相进行有效区分。通过对比井浆和室内新配浆的固相含量,利用线性回归得出了一种有害低密度固相含量计算方法,并以现场钻井液为例进行校核,通过线性回归的方法,计算得到的固相含量与实测固相含量相差较小,误差小于3%,可以更精确地计算出有害固相含量,给油基钻井液的性能维护提供了重要的标准。该方法计算简便、误差小,具有较高的现场应用价值。      

可实现废弃水基钻井液再生利用的电化学吸附法

现有的固、液分离技术及设备均难以去除钻井液中粒径小于等于10μm的有害固相及超细微颗粒,钻井现场多采用无害化处理后填埋的方式处置,不仅资源化利用率偏低,还存在着二次污染的风险。为此,提出了采用电化学吸附法对废弃水基钻井液进行再生处理的技术思路:首先通过室内实验,在电吸附电极上施加电压,研究电压、吸附时间、膨润土浓度、极板间距及无机盐浓度对电吸附效果的影响;然后分别考察了4种常用无机盐(NaCl、KCl、CaCl_2、Na_2CO_3)在不同浓度下的电吸附极板对模拟钻井液中固相颗粒的吸附能力;最后在确定最佳电吸附条件的基础上,以国内某油田废弃聚磺钻井液为样品,验证其处理效果。结果表明:(1)电化学吸附法通过吸附去除水基钻井液中的劣质固相,实现了废弃水基钻井液的再生,提高了钻井废弃物的资源化利用率,同时也降低了后期钻井废弃物的处理量及成本;(2)含5%膨润土、2 g/LNaCl的模拟废弃钻井液最佳电吸附条件为吸附电压36 V、吸附时间5 min、极板间距5 cm;(3)上述样品经电化学吸附法处理后,1~10μm粒径劣质固相的去除率超过90%,表明该方法对于去除废弃聚磺钻井液中的劣质固相具有明显的效果。     

鄂尔多斯盆地东部区块强抑制性钻井液研究及应用

鄂尔多斯盆地东部延长组岩性复杂，钻进过程中常伴有严重的井壁失稳， 表现为掉块、缩径、部分井段井径扩大等井下复杂情况，极不利于提高该区块的钻井速度。为解决这一技术难题，在室内对地层岩样的组构特征进行了详细分析 。在此基础上，对多种无固相钻井液体系进行了优化，最终提出两套无固相聚合物钻井液配方。现场应用证明，设计出的无固相聚合物钻井液配方具有较强的抑制能力，能使该区块的井壁失稳问题得到缓解，复杂时效平均值由上年的5.66%，降至应用后的1.74%；电测一次成功率由上年的74%上升到95%，收到较理想的效果。目前，该体系正在气田东部钻井现场进一步推广应用。     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。