烷基糖苷衍生物钻井液研究及其在页岩气井的应用

昭通黄金坝YS108页岩气区块目的层为下志留统龙马溪组,岩性以灰色、黑色页岩为主,存在页岩地层易掉块垮塌,长水平段摩阻大、易卡钻,井眼清洁困难等技术难题。针对黄金坝页岩气水平井的地质和工程情况,研发并应用了以NAPG、CAPG和APG为核心主剂的烷基糖苷衍生物水基钻井液技术。NAPG聚醚胺基烷基糖苷是在APG分子上引入聚醚和胺基基团而制得,提升了抑制性、抗温性和润滑性等,CAPG阳离子烷基糖苷通过在APG分子上引入季铵盐阳离子基团而制得,提升了抑制性和抗温性等,他们通过吸附成膜、嵌入及拉紧晶层等可有效降低龙马溪岩屑的Zeta电位绝对值,降低岩屑活性。体系以APG为主润滑剂,以不同粒度级配（0.03~100 μm）纳米-微米封堵材料和烷基糖苷类小分子增稠剂满足昭通区块龙马溪页岩微孔微裂缝的封堵需求。该钻井液7.5 min中压滤失量为0 mL,高温高压滤失量不大于5mL,在密度2.30 g/cm3之内,极压润滑系数小于0.10,为强抑制、强封堵和高效润滑的钻井液体系,该体系解决了以上难题,实钻过程中井壁稳定,钻井液携砂及润滑性能良好,起下钻通畅,机械钻速较使用高性能水基钻井液的6口邻井和相邻区块井位提高14.6%~18.8%。该体系较好地满足了页岩气水平井钻井、完井施工技术要求。      

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度Ca Cl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在Ca Cl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在Ca Cl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的Ca Cl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

阳离子烷基糖苷钻井液在靖南72-13H1井的应用

靖南72-13H1井是部署在鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的一口丛式水平开发井,设计井深4 712 m/垂深3 566 m,最大井斜度90.50°,水平段长l 138 m,四开采用φ152.4 mm钻头钻进,钻井液类型为阳离子烷基糖苷（CAPG）钻井液.该体系继续保持了烷基糖苷（APG）钻井液优良的携岩带砂、润滑防卡和抗温抗污染能力,并加强了抑制能力,提高了钻井液的井壁稳定性,且成本较低.现场应用表明,该钻井液较好地满足了钻井工程的需要,机械钻速较临井有较大幅度提高,钻完井过程未出现井下复杂现象.     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度CaCl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在CaCl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在CaCl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的CaCl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

高含量阳离子烷基糖苷钻井液室内研究

阳离子烷基糖苷(CAPG)具有优良的抑制和润滑性能。通过考察人造岩心浸泡、阳离子交换量(CEC)和水活度对钻井液性能的影响,确定CAPG的质量分数为30%,以此为基础制备出适用于页岩气水平井开发的高性能水基钻井液;用此钻井液浸泡岩心50 d保持原始抗压强度,极压润滑系数0.03~0.09,井壁稳定与润滑防卡能力与油基钻井液相当,悬浮稳定性和长期污染评价效果好。     

阳离子烷基糖苷钻井液在长南水平井的应用

针对陕北长南地区水平井开发的地质特点与工程情况,选用新型阳离子烷基糖苷(CAPG)钻井液体系进行试验。该钻井液体系以天然改性材料和聚合物材料为主剂,具有良好的抑制和润滑性能,生物毒性低,配方如下:30~50 kg/m3CAPG+40 kg/m3烷基糖苷+聚合物增黏降滤失剂(COP-HFL)+聚合物降滤失剂(COP-LFL)+羧甲基纤维素钠+60~80 kg/m3KCl(或60~80 kg/m3硅甲基防塌剂)+10~20 kg/m3沥青类+适量Na OH。CAPG钻井液在靖南72-13H1井、高桥26-126H井和高桥46-118H1井进行了现场应用,较好地解决了造斜段和水平段钻遇泥岩、砂泥岩、碳质泥岩和煤层等地层时的井壁失稳、托压和卡钻等井下复杂问题,并有利于油气层保护和环境保护。     

ZY-APD高性能水基钻井液在常压页岩气井的应用

针对武隆等常压页岩地层的特点与工程情况,应用ZY-APD高性能水基钻井液。井壁稳定效果好,解决了小河坝、龙马溪等页岩地层的井壁稳定难题;钻井液的润滑性好,定向无托压,机械钻速高;井眼清洁度高,避免了岩屑床的形成,起下钻通畅,较好地满足了常压页岩气钻完井的施工要求。     

烷基糖苷钻井液体系室内研究

详细介绍了烷基糖苷的组成、合成及稳定地层的作用机理，给出了烷基糖苷钻井液体系的推荐配方。室内实验表明，该体系具有防塌能力强，流变性好，抗温、抗盐、抗钙、抗钻后污染能力强，润滑性好，对储层伤害小，成本适中的优点，具有极好的应用前景。     

氯化钙-烷基糖苷钻井液室内研究

烷基糖苷(APG)可提高聚合物的抗温抗污染能力,APG的引入可解决CaCl2钻井液流变性和滤失量控制难的问题。对CaCl2-APG水溶液的水活度和人造岩心浸泡稳定性进行研究,证明APG不但不会影响游离钙的存在,而且高浓度APG可促进CaCl2水溶液水活度的降低,确定CaCl2的适宜浓度为20%~40%。在此基础上对增黏剂、封堵降滤失剂和消泡剂优选,构建了体系配方,形成了较为稳定的高浓度CaCl2钻井液。测试了不同密度的钻井液性能,并进行综合评价,表明CaCl2-APG钻井液抗温达130℃,抑制性和润滑性良好。     

国内烷基糖苷钻井液研究及应用现状

通过对烷基糖苷钻井液在我国的研究及现场应用状况进行分析,将其发展过程分为三个阶段:MEG钻井液、改性MEG钻井液和烷基糖苷衍生物钻井液。通过对不同阶段糖苷类产品自身特点、在钻井液中的功能以及该类产品为主剂的钻井液的研究和现场应用进行了分析,钻井液中产品加量从最初的10%~30%液体MEG降低至0.5%~2%的NAPG,同时对该类产品的发展趋势进行了展望,提出了开展环境友好的CAPG类油基钻井液和NAPG高性能水基钻井液的研究和现场应用,是解决强水敏性泥页岩及含泥岩等易坍塌地层及页岩气水平井钻井的发展方向。     

烷基糖苷无土相钻井液在卫383-FP1井的应用

卫383-FP1 井是中石化集团公司在中原油田投资的首口非常规开发水平井。完钻井深 4 496 m/垂深 3 670.74 m,最大井斜度 88.30°/4 470.60 m,水平段长 708.25 m,四开采用φ152.4 mm 钻头钻进,钻井液类型为烷基糖苷(APG)无土相钻井液。该体系流变性、抑制性和润滑性良好,具有较好抗温和抗污染能力,并具有良好的油气层保护效果。现场应用表明,钻井液性能稳定,携岩带砂效果好,现场配制与维护简便,很好地解决了因水平位移大、井斜角大导致的井眼清洁和摩阻升高等问题。     

四川长宁区块页岩气水平井水基钻井液技术的研究与应用

长宁龙马溪页岩矿物组分分析表明,页岩矿物主要以石英、方解石和黏土矿物为主,属于硬脆性水敏地层。为了保证水基钻井液能够在长水平段页岩中钻进,且不发生井壁失稳、井壁垮塌等井下复杂情况,经过大量室内研究,研制出以疏水抑制剂CQ-SIA和高效液体润滑剂CQ-LSA为主要处理剂的页岩气水基钻井液体系。室内评价表明,该水基钻井液抑制能力优越,滚动回收率达到97.6%;在100℃温度下恒温静置48h后,未出现重晶石沉降现象,流变性能稳定;能够抵抗30%(w)的岩屑污染。现场应用情况表明,该钻井液性能稳定,润滑性好,抑制能力强,保证了顺利钻进、电测、通井、下套管施工作业,能够满足长宁页岩气井钻井的需要。     

甲酸盐钻井液体系的应用

为了解决钻井安全和保护油气层之间的矛盾。大港石油集团公司钻井泥浆技术服务公司研究出甲酸盐钻井液，该体系由提粘剂，降滤失剂，井壁保护剂，辅助抑制剂和甲酸盐等组成，根据需要还可加入消泡剂，水基润滑剂等处理剂。该钻井液在官109-1，王44，港508等5个断块应用于14口井，收到了预期的效果。应用结果表明，甲酸盐钻井液抑制防塌能力好。能较好地解决油层保护与井壁稳定的矛盾；惰性固体含量低，滤液与地层流体的配伍性强，有利于发现和保护油气层；体系摩阻和固相含量低，剪切稀释性强，有利于降低循环压耗，充分发挥水马力，提高钻井速度，对钻具和套管等的腐蚀小，对环境污染小，对固控设备要求高。现场必须配备好四级固控设备。     

煤层气井沙试3井钻井液体系的研究与应用

吐哈盆地沙尔湖区块的储层是煤层气地层,井深在600～900 m之间,煤层面积大,煤层厚,具有良好的开发前景.该区块煤层的压力系数低,裂缝发育,易垮塌,因此防漏防塌是钻井液技术的重点.沙试1井采用聚合物钻井液钻井,发生恶性漏失,严重破坏了煤层.经过调研,决定在沙试3井采用可循环微泡钻井液体系,并在室内对可循环微泡钻井液的配方进行了优选.在沙试3井二开井段的现场应用中,将微泡钻井液密度降低到0.70～0.80 g/cm3,同时提高微泡堵漏浆中的堵漏剂浓度,有效地封堵了漏层.煤层平均取心收获率达到80%以上,取得了良好的效果,为煤层气井的钻探提供了可借鉴的经验.     

合成基钻井液研究及在泰国Chatturat-3井的应用

以气制油为基础开发研究了一套高密度合成基钻井液体系,并将该体系在泰国的风险探井Chatturat-3井进行了现场应用。结果表明:该合成基钻井液体系抑制性强,携砂能力好,润滑性优良,性能稳定。机械钻速与相邻区块同井段相比提高16%,且无毒、能生物降解,与地层不产生水敏作用,有利于保护油气层和井壁稳定。     

合成基钻井液的研制及其应用

为满足中国海洋石油的勘探开发需要,开发保留油基钻井液优点而对环境无毒的合成基钻井液已势在必行.研制出了高闪点、环保型合成基基液,并在此基础上优选出了合成基钻井液配方,即:基液(酯:20?Cl2水溶液=70∶30) 2.0%有机土 3.0%主乳化剂 2.0%辅乳化剂 1.0%润湿剂 0.5%碱度调节剂 3.0%降滤失剂 1.0%增粘剂,加重材料采用酸溶性石灰石粉,石灰石粉起到屏蔽、加重双重作用.研究表明,该套合成基钻井液具备优异的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能,生物毒性低,生物可降解性好.合成基钻井液已在渤海湾SZ36-1油田的CF1、C25HF和C26HF等3口水平分支井中成功应用.     

泡沫钻井液研究及其应用

通过对泡沫钻井液的保护油层机理和其性能与温度、压力、时间及各种试剂的关系分析得知，泡沫钻井液对渗漏地层有良好的防漏、堵漏效果，具有较强的净化能力，尤其在大斜度井段和水平井段的钻井过程中，解决了沉积井眼下侧的岩屑床等问题。现场应用表明，泡沫钻井液适用于地层裂缝发育、漏失严重、低压以及超低压地层钻井，能满足地质录井要求，利于及时发现、保护油气层。泡沫钻井液性能稳定，具有静液柱压力低、润滑性和携岩性能好、滤失量小、摩阻小、抗污染和助排能力强以及对油层伤害小等优点，适用于压力系数较低地层的钻井。该体系能有效地降低事故的发生率，防止了井壁坍塌；满足了低压、低渗地层以及大斜度井段和水平井段的钻井要求。     

锦27-平1稠油水平井钻井液、完井液研究

根据锦27块大凌河油层岩性及低渗稠油油藏特点，以及水平井钻井施工要求。钻井过程中大斜度段选用低土相硅聚合物钻井液体系，水平段选用无土相复合盐水聚合物完井液体系。结果表明，上述钻井液、完井液体系不仅满足了水平井大斜度段防塌防漏、井壁稳定和清洁井眼要求，而且满足了水平段油层保护要求，获得了良好的生产效果。     

新型强抑制性钻井液体系在大古1井的应用

针对塔河油田盐膏层、易塌地层的井壁稳定问题,引进了一种新型强抑制性钻井液体系。确定了该体系基本配方并 对其性能进行了室内实验,对乳化石蜡（RHJ-1）、乳液高分子强力抑制剂（DS-301）与井浆进行配伍性试验,并在大古1 井进行 了现场应用,分析了现场应用效果。研究结果表明,新型强抑制性钻井液体系与其他处理剂配伍性好,抑制性强,有效防止了井壁失稳,在大古1 井的成功应用对于该地区同类复杂地层的钻井作业具有重要的推广应用价值。