留西地区防塌钻井液技术

留西地区在钻井过程中因井壁严重失稳极易导致大段划眼,甚至卡钻等井下复杂事故的发生。为解决这一问题,对该地区地层特点、典型井易塌段地层黏土矿物组分以及地层压力系统和地层水进行了分析,找出了发生井壁不稳定的原因,建立了有针对性的技术研究路线。在室内试验的基础上,优选出了适应于该地区地层特点的KPAM-NPAN-SMP-BYL聚合物防塌钻井液体系。6口井的现场应用表明,所选择的钻井液技术较好地满足了留西地区的钻井要求,解决了因井壁失稳导致的井下复杂事故的发生,易塌层的平均井径扩大率小于15%,井下复杂事故明显减少,钻井周期缩短近一半,完井电测成功率提高了33个百分点。该技术的应用,不但能解决留西地区的防塌难题,而且操作简单、维护方便、费用较低,具有广阔的应用前景。     

高密度钙基防塌钻井液室内研究

在合理控制游离Ca2+和膨润土含量、优选处理剂的基础上,研究出了一套密度为1.9～2.2 g/cm3的钙基防塌钻井液。性能评价结果表明,该钻井液具有很好的流变性、抗温性能(150℃)和抑制性;具有较强的抗盐(饱和)、抗石膏(1.0%CaSO4)污染能力,能抗2%Na2CO3污染;在密度为2.0 g/cm3钙基防塌钻井液中加入10%的膨润土,或者在密度为2.2 g/cm3的钻井液中加入5%膨润土,钻井液仍能保持良好的流变性、润滑性和沉降稳定性,有利于井壁稳定,适用于易发生页岩垮塌、井眼扩大和地层损害等复杂情况地层的安全钻进。     

塔河油田深水平井钻井液技术

介绍了正电胶聚合物混油钻井液体系和聚磺混油钻井液体系的基本配方、维护措施及在塔河油田6口水平井的现场应用情况，指出正电胶聚合物混油钻井液的抗温性较差，维护处理困难，但携岩能力强；聚磺混油钻井液体系的性能稳定、维护方便，值得推广应用。     

新疆准噶尔盆地南缘地区钻井液技术

新疆准噶尔盆地南缘地区安集海河组存在超高压、强造浆、强坍塌应力、复合离子污染等问题。分析了该地区易塌层段的粘土矿物组分、结构特性和物理化学特性以及存在的钻井液技术难题,研究出PRT防塌钻井液体系。评价了PRT体系的抗污染能力、性能稳定性、抑制性、封堵能力和失水造壁性能,介绍了PRT体系的维护处理措施,以及在安6井和吐谷1井的现场应用效果。结果表明,该钻井液体系具有抑制造浆、稳定井壁、润滑防卡、抗可溶性盐污染、流变性能好等特点,满足了准南地区复杂地层钻井的需要。     

塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术

塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层,水化分散性较强且发育有微裂缝,钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳,为此,提出了"抑制表面水化-物化封堵-有效应力支撑"三元协同防塌对策,并构建了三元协同防塌钻井液。室内性能评价试验结果表明:三元协同防塌钻井液抗温达170℃、抗盐5.0%、抗钙0.5%~1.0%、抗劣土8.0%,泥页岩膨胀率和滚动回收率分别为5.05%和91.33%,能封堵宽400 μm的裂缝,承压能力达到4 MPa。三元协同防塌钻井液在塔河油田20余口井进行了应用,均未发生由于井壁失稳造成的井下故障,桑巴楚组和桑塔木组地层的井径扩大率平均降低63.4百分点,建井周期平均缩短4.3 d。这表明,三元协同钻井液防塌技术可有效解决塔河油田深侧钻井巴楚组和桑塔木组地层的井壁失稳问题。      

新疆呼图壁地区防塌钻井液优化设计

针对新疆呼图壁地区强地应力和水敏性泥页岩易引起井壁失稳的特点,本文初步选择了3种防塌钻井液,即两性离子聚磺钻井液、正电胶钻井液和KCl两性离子聚磺钻井液,室内通过膨胀性、滚动回收率、泥页岩CST实验和泥页岩浸泡实验对这3种钻井液的抑制性进行了评价,并从中优选出最佳的钻井液配方。最后通过测定与钻井液相互作用后泥页岩力学参数的变化,进一步定量评价了泥页岩水化对钻井液安全密度窗口的影响。     

鄂尔多斯地区防塌钻井液技术

鄂尔多斯地区多采用水平井钻井,但在钻井施工中普遍存在造斜井段定向托压,泥页岩、碳质泥岩、煤层地层垮塌严重等现象,针对该技术难题开展了防塌钻井液体系研究,选择5%KCl、(2%~3%)聚合醇和(0.1%~0.2%)聚胺抑制剂FYZ-1协同防塌,选择1.5%氧化沥青、1.5%超细植物纤维NMF和1%超细凝胶CNJ作为封堵配方,聚合醇和表面活性剂SUB复配使用提高钻井液的润滑性能。实验表明,该钻井液具有良好的抑制性和封堵能力,一次页岩滚动回收率达到98.3%,承压可达20 MPa,极压润滑系数达0.07。该钻井液在靖南72-13H1和靖南70-6H井的三开斜井段进行了现场应用,分别顺利钻穿8套和4套煤层,施工井段平均井径扩大率分别为4.06%和1.71%。     

百色盆地那读组地层防塌钻井液技术研究与应用

百色盆地那读组地层在钻进过程中经常发生垮塌、卡钻等复杂事故，甚至造成井眼报废。经过对百色盆地几套防塌钻井液体系的综合分析研究，选择出了防塌性能强、配伍性好的大小阳离子聚磺防塌钻井液。现场应用结果表明，该钻井液性能稳定，润滑性能好，携砂能力强，保证了井眼的清洁，有效地防止了地层的垮塌，避免了复杂事故的发生。该钻井液有较强的抑制性和抗污染能力，流动性好，转化工艺简单，维护方便，较好地满足了该地层的钻进需要。     

桩西11区块水平井钻井液技术

针对桩西11区块地层特点和钻井液技术难点,优选了铝胺强效抑制防塌钻井液体系,并在桩西11区块两口井进行了应用;配合钻井液现场维护工艺,实现了施工中井下安全、井身质量良好、优质高效钻井的目的。     

坨深6井高密度钻井液技术

坨深6井是胜利油田宁海地区的一口重点预探井,完钻时(井深4 230 m)钻井液密度达1.95 g/cm3.该井上部地层疏松,成岩性差,部分井段存在破裂带,地层承压能力低;下部地层压力系数和井底温度较高,易产生井壁坍塌、压差卡钻和井满等复杂事故.针对井壁稳定、井眼清洁和润滑防卡3大技术难点,经过大量的室内实验,确定了在坨深6井高密度井段使用聚(磺)聚合醇防塌高密度钻井液体系.现场应用表明,该体系流变性较好,抑制能力及抗温能力较强,固相容量高,可加重至钻井液密度为2.0 g/cm3;且工艺简单,操作方便.应用该钻井液体系,较好地解决了该地区井壁的严重失稳问题,保证了钻进施工的顺利进行,基本上能满足胜利油田宁海地区高密度钻井的需要.     

哈萨克斯坦高压深井水平井钻井技术

针对哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田高压深井水平井钻井在地质构造、钻井工艺的技术难点，利用最优化钻井理论，完成钻头选型和不同钻井方式下的钻具组合及钻井参数优选；在轨迹设计上根据油藏情况优选剖面类型；在钻进方式上由单一的滑动钻进或转动钻进转变为滑动与复合交替钻进；在仪器测量方面，针对塑料小球影响无线随钻系统正常工作和如何提高井下仪器有效工作时间问题，对无线随钻系统进行改进，制定了详细的安全技术措施并严格执行，成功钻成了6口水平井，成功率100％。定向井段的机械钻速由原来的0.5～0.8 m/h提高到1.0～1.2 m/h，钻成了哈萨克斯坦第一口千吨级油井H8010井。逐步摸清了哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田钻水平井的一些规律，形成了一套较为成熟的高压深井水平井钻井工艺模式，为该地区进一步推广水平井开发提供了宝贵的经验。     

气藏水平井钻井液密度附加值研究

针对气藏特别是高产气藏水平井钻井过程中钻井液密度附加值是否需要提高的问题,在分析研究了气体侵入井筒后井底压力降低情况和钻井液密度变化对侵入井筒气体上升速度的影响后,从储层类型、井的类别、井型、井深等多方面探讨了气藏水平井钻井液密度附加值的确定方法和影响因素。结果表明,气藏过平衡钻井过程中是否会发生井喷主要取决于对地层压力的预测准确与否,而不在于钻井液密度附加值的大小,因此没有必要在气藏钻水平井就增大钻井液密度附加值;对于深井、超深井,钻井液密度的增加会引起气体上升速度的加快,反而缩短井控反应时间,因此钻井液密度附加值的确定应综合考虑储层类型、井的类别、井型、井深等多方面的因素。     

泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术

泸州区块深层页岩气储层龙马溪组页岩埋藏深、温度高,钻井过程中面临井漏频发、难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点。为此,在分析钻遇地层特征和钻井技术难点的基础上,进行了井身结构和井眼轨道优化、高效钻头优选、堵漏技术措施优化、油基钻井液地面降温技术和欠平衡钻井技术研究,形成了泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在泸州区块34口页岩气水平井进行了应用,应用井平均完钻井深5 760 m,平均水平段长1 890 m,平均机械钻速由5.61 m/h提高至7.03 m/h,创造了造斜段+水平段一趟钻完钻、单趟钻进尺2 330 m等纪录。泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术支撑了该区块深层页岩气安全钻井和钻井提速提效,对其他地区深层页岩气水平井钻井提速具有一定的借鉴价值。      

沁南区域煤层气水平井瓜尔胶钻井液技术

针对沁南区域15号煤层水平井钻井采用清洁盐水和常规聚合物钻井液施工时的井壁坍塌和储层伤害等问题,在分析储层特征及钻井技术难点的基础上,研发了瓜尔胶钻井液和生物酶破胶液。通过优化瓜尔胶加量和评价瓜尔胶的耐盐性能,并复配其他处理剂,形成了瓜尔胶钻井液;通过优选生物酶种类、优化生物酶和助排剂的加量,形成了生物酶破胶液。室内试验表明,瓜尔胶钻井液具有良好的流变性和耐盐性能,可大幅提高煤岩抗压强度,在低温下易破胶,破胶后残渣小于300 mg/L,煤岩的渗透率恢复率达85%以上。沁南区域煤层气水平井应用瓜尔胶钻井液后,井壁稳定性良好;配合生物酶破胶液可以实现低温破胶,且单井日产能提高15%以上,具有较好的储层保护效果。研究结果表明,瓜尔胶钻井液可实现煤层长水平段钻井的顺利施工,完钻后可低温破胶,为易塌煤层气水平井钻井施工提供了一种新的储层保护方法。      

塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术

塔河油田奥陶系储层侧钻水平井受老井井身结构、地层及地质避水要求等的限制,需要提高造斜点至上部石炭系泥岩段地层,而该地层与奥陶系储层为2套不同的压力系统,因此如何有效封堵石炭系易塌地层,是高效开发该地区奥陶系剩余油的关键。采用膨胀套管充当技术套管封堵钻井复杂地层,通过优化井身结构及后续的钻井工艺,为解决塔河油田深层侧钻水平井钻井、完井难点提供了一套全新的方案。针对塔河油田φ177.8 mm套管深层开窗侧钻井的钻井、完井难点,通过深入分析研究膨胀套管管材和膨胀螺纹等关键问题,完善了深井膨胀套管的施工工艺和实施程序,探索出一套塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术。该技术在塔河油田现场试验3口井,开窗层位均位于石炭系地层,开窗点深于5 100 m,侧钻后在斜井段成功封堵裸眼复杂地层,实现了国产膨胀套管首次在裸眼定向井段的封堵应用,为钻井、完井中封堵复杂地层提供了新的技术手段。      

威远区块深层页岩气水平井水基钻井液技术

为解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳的问题,研制了具有强抑制性、强封堵能力的水基钻井液。分析了威远区块页岩储层矿物组分、储层物性和页岩地层井眼失稳机理,认为在该地层钻进水平段时,所用钻井液应具有较强的抑制性、封堵能力和一定的润滑性。在优选抑制剂、封堵剂和润滑剂的基础上,配制了深层页岩气水平井水基钻井液SM–ShaleMud,并对其性能进行了室内评价。室内试验结果表明:该钻井液流变性能好,高温高压滤失量低,润滑系数小;可抗温140 ℃,能有效抑制黏土水化和裂缝的产生、扩展;封堵能力和抗污染能力强。SM–ShaleMud水基钻井液在威远区块威页23平台3口井进行了应用,结果表明具有良好的综合性能,特别是井眼浸泡67 d后仍保持稳定,说明其具有强抑制性和强封堵能力。研究表明,SM–ShaleMud水基钻井液能够解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳问题,现场应用效果显著。      

深井水平井欠平衡钻井液技术研究

松辽盆地南部深层火山岩埋深在3500m以上,采用直井开发效益低。经论证决定采取水平井技术与欠平衡钻井技术相结合的方式,实现高效开发,更有利地保护气藏。长深平1井面临井底温度高、水平段施工周期长、敏感性气藏保护难等不利因素,分析可能出现的井壁失稳坍塌、高温钻井液携岩差、钻井液污染损害气藏等问题,开展了深井欠平衡水平井的抗高温井壁稳定技术、抗高温携岩润滑技术、气藏保护技术等研究工作,经过现场应用,取得了成功,形成了抗高温深井水平井钻井液技术成果,满足了深层气藏的高效开发需求。     

水平井高密度钻井液润滑减阻技术研究及现场试验

高密度水基钻井液在水平井钻井中普遍存在润滑性较差、摩阻较大等问题,为此研究了润滑减阻技术。分析了高密度水基钻井液润滑减阻性能的影响因素,研制了以长链脂肪酸植物油为原料的润滑剂RHJ-1。性能评价结果表明:RHJ-1能使5.0%膨润土浆的极压润滑系数降至0.040;密度2.10 kg/L的钻井液加入RHJ-1后,其润滑系数最低可降至0.105,抗温能力达到150 ℃;钻屑加量为10.0%和15.0%、RHJ-1加量增大至4.0%时,钻井液的润滑系数最大降低率达55.58%。为了保证水平井钻井时高密度钻井液的润滑减阻作用,还采取了控制固相含量、利用加重剂 “轴承”效应等多种技术措施,形成了水平井高密度钻井液润滑减阻技术。该技术在西南某深层页岩气区块WY23-4HF井进行了现场试验,完钻时起钻摩阻仅300 kN,完全满足水平段钻井的润滑减阻要求。研究结果表明,水平井高密度钻井液润滑减阻技术可行,效果良好,值得推广应用。      

Research and Application of High Temperature and Ultrahigh Density Drilling Fluid in Deep Wells

Drilling fluid with the high density has been successfully used in many kinds of special formations such as gypsum salt bed, salt aquifer, or compound salt formation. Some problems with this kind of the fluid, however, still have to be considered, for example the high temperature resistance in some complicated deep wells, rheological properties control, and the influence of solid content to rheological properties. The authors introduce, based on the research about some important elements such as rheological properties and the quality of sedimentation stability, a drilling fluid with the high density of 2.45 g/cm³ that has good rheological properties, excellent qualities of sedimentation stability, low water loss, well antisloughing, and small lubrication coefficient, and which can be perfectly used in the deep slim-hole well with the high pressure salt aquifer. In addition, this drilling fluid system with the density of 2.45 g/cm³, no matter in the laboratory test or in the field case (No. 3 well of Jeddah), both performs excellently and controls well the salt crystallization, reducing the rate of the crystallization and preventing sticking, jets blocking, or torque increasing. Finally, with the successful application, this drilling fluid can be regarded as a good example for other deep wells or ultradeep wells with the complicated formation in Fergana Valley, Uzbekistan.     

路43-P1水平井高密度钻井液难点技术的解决

路43-P1井是冀中坳陷饶阳凹陷留西油田路43断块施工难度较大的一口水平井。该井上部地层泥岩吸水膨胀造浆性强；下部地层局部存在异常高温，泥岩水敏性强，易吸水膨胀，造成地层坍塌。采用高密度钻井液钻井满足了井下要求，避免了井漏，减少了复杂情况的发生，缩短了建井周期；解决了深部定向、井温高、地层压力大、地层易垮塌的问题，顺利地完成了钻井目的。