低自由水钻井液在东海地区的研究与应用

东海地区自上而下煤层和硬质泥岩普遍存在,上部砂泥岩互层较多,且水敏性强,极易发生水化剥落、掉块等现象,完钻井大多井径不规则,多口井起下钻遇阻,划眼困难,严重影响钻井时效,同时该地区为低孔低渗气藏,储层水锁损害比较严重.为了解决东海地区井壁失稳难题并实现低孔低渗气藏的良好保护,研究低自由水钻井液体系,对其抑制性能、煤层封堵性能、储层保护性能进行评价.通过在东海西湖地区NB31-1-3H井现场的应用试验,实现了钻井过程井壁稳定和油层保护的双重目的.     

改进型低自由水钻井液在NP4-55井的应用

NP4-55井是南堡4号构造的一口重点探井,该井东营组地层存在大段泥岩,水敏性强,易造成水化剥落;该区块低孔、低渗,储层水锁损害比较严重;受井斜影响,中深层井壁稳定性差;探井对钻井液荧光要求高,常规钻井液技术难以满足施工要求。通过室内优选和评价,该井三开使用封堵性、润滑性、抑制性、储层保护效果好的低荧光改进型低自由水钻井液,该钻井液较强的抑制性配合防水锁剂的使用,降低了储层的水敏和水锁损害,油层保护效果提高,渗透率恢复值可达100%;在钻进过程中岩屑棱角分明,回收率达90%以上,平均井径扩大率仅为4.19%,改进型低自由水钻井液在NP4-55井的成功应用,满足了南堡油田中深层低渗油藏勘探开发的需要。     

低自由水钻井液体系的研究与应用

为了解决南堡油田玄武岩井壁失稳和储层保护问题,研究了低自由水钻井液体系。该钻井液体系通过对自由水的络合,增大了钻井液进入地层的毛管阻力;通过润湿剂降低地层岩石的毛细管自吸水能力;通过封堵地层裂隙、改善泥饼质量,提高井壁的承压能力;该钻井液体系一方面可实现低密度安全钻穿玄武岩,提高油层保护效果,另一方面为简化井身结构打下基础,可进一步提高钻井速度并降低钻井费用。通过在南堡13-斜1064井现场的成功试验,实现了同一裸眼井上部玄武岩井壁稳定和下部储层保护的双重目的,为安全钻进和储层保护提出一个新理念。     

反渗透型低自由水钻井液体系

为了解决南堡油田深层硬脆性泥页岩井壁失稳问题,研究了反渗透型低自由水钻井液体系。该体系针对泥岩纳微米级孔喉引入纳微米封堵技术,在近井壁地带形成半渗透膜,配合键合水技术降低钻井液水活度,产生反向渗透压差,平衡液柱压差和毛管力,提高体系的井壁稳定效果。纳微米封堵材料包括胶束剂HSM和固壁剂HGW,HSM在水中呈球状、层状、棒状,尺寸在1~100 nm之间,其通过亲水基团多点吸附缠绕在井壁上,其疏水基团裸露在外相互黏结,在井壁上形成一层疏水膜;HGW是憎水性的亚微米级乳液,其覆盖在井壁岩石表面,在压力作用下堆积形成一层憎水膜,通过加入3%HGW+2%HSM、再加入20%键合剂,钻井液的膜效率可以从0.11提高到0.30和0.50。室内评价表明,该体系具有类似于油基钻井液的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能。该体系在南堡2-35和南堡4-65井进行了应用。现场应用效果表明,应用井井壁稳定、井径规则,与邻井相比,钻井液密度由1.26降低至1.20 g/cm3,机械钻速提高了49.62%,实现了深层泥页岩的井壁稳定、油层保护与优快钻井的多重目的。     

低自由水钻井液体系

基于对钻井液中自由水流动状态的研究,研制了自由水络合剂,其能有效络合钻井液中的自由水,提高自由水进入地层的毛管阻力,减少滤液侵入地层的量和深度;同时络合剂络合自由水后形成特殊的分子胶束,能形成致密的低渗透封堵膜,有效封堵孔喉和微裂缝,提高地层承压能力,降低钻井液密度。构建了低自由水钻井液体系,CST毛细管吸水实验、岩心自吸水实验和自由水含量测定均证实该体系具有较好的络合自由水的能力,能有效减少钻井液中液相向地层的侵入量。现场应用结果表明,该体系具有良好的流变性、润滑性及抑制性,可有效解决井壁稳定性问题,且能有效提高地层承压能力、降低钻井液密度、提高机械钻速、缩短钻井周期。图6表5参18     

低自由水钻井液研究及在南堡油田应用

由于泌304区块地层结构成熟度低,岩性较疏松,钻井过程中出现场井壁不稳定、漏失和油气层损害严重等问题,结合该区块两口水井钻遇储层特点和钻井工艺要求开展了水平井钻井完井液技术研究.研究结果表明,以FST-Ⅱ主处理剂复配形成的混油防塌非渗透钻井完井液体系流变性、润滑性好,封堵承压能力强(形成膜可承压16～26 MPa),渗透率恢复值高(92%～93.33%).应用效果表明,两口未出现井下复杂故障,井壁稳定,钻井施工顺利,油层保护效果好,安平1井初始日产油30.9 t,安平2井初始日产油25.7 t,达到了水平井预期效果.     

自由水钻井液体系在大斜度井段中的优化与应用

东海某气田φ311.15 mm井段主要使用低自由水钻井液体系,总体作业顺利,但是由于地层存在大量的泥岩和砂泥岩互层,导致前期钻井作业过程中存在一定的起下钻遇阻和憋扭矩问题。后期该气田钻井更多地采取了大斜度井方式开发,由于井斜角大、裸眼段长,井壁稳定和井眼清洁问题更加突出。依据泥岩地层失稳机理,通过在低自由水钻井液体系中引入氯化钠,降低体系的活度和增强体系的抑制性,减少了滤液侵入和地层泥岩膨胀。现场应用结果显示,在加入氯化钠后,优化后的低自由水钻井液体系性能更加稳定,现场钻进过程中钻井液性能变化较小,井壁稳定,实现了直接起下钻,提高了起下钻效率,很好地解决了东海大斜度井泥岩段的钻进问题,缩短了钻井工期,提高了钻井时效,为东海类似井型和岩性地层的钻井提供了良好的技术支持。      

改进型综合阳离子钻井液在JZ南油田的应用

JZ南油田穿越地层较多,东二下段、东三段及沙河街组的泥岩段坍塌压力较高,地层容易垮塌,导致起下钻阻卡严重、下套管遇阻等复杂情况。针对以上特点,先后尝试了PEC、PEM、阳离子体系以及综合阳离子体系,虽然在增强井壁稳定方面取得成效,但是还未完全解决井壁稳定的问题。经过不断的研究及优化,最终形成了改进型综合阳离子钻井液体系。该体系结合KCl、CPI、Na Cl的抑制机理及抑制性能,提出并采用平衡抑制+活度抑制的思路,合理控制钻井液体系的抑制性,采用VIF调节流变性和控制体系滤失量,达到稳定井壁提高作业时效的目的。     

强抑制封堵钻井液体系研究及应用

针对伊拉克米桑油田Fauqi区块钻井过程中易发生井壁坍塌、漏失难题,设计开发了新型强抑制封堵钻井液体系。该体系通过KCl、硅酸钠和聚胺抑制剂的多元复合作用,实现对页岩水化分散的有效抑制,页岩膨胀率较清水降低67.6%,毛细管吸入时间较清水降低64.4%。该体系在物理封堵基础上配合硅酸盐的化学固壁作用,低渗沙盘封堵试验滤失量仅为9.6 mL,能有效封堵地层孔隙、微裂缝,减少滤液对地层侵入,提高井壁稳定性,避免井下漏失发生。该体系在伊拉克米桑油田FQCS-41井的五开井段进行了现场应用,结果表明该体系在钻进过程中性能稳定,流变状态良好,井径规则,五开井段平均井径扩大率仅为1.2%。     

一种新型钻井液体系的研究与应用

通过进行室内试验研究，建立了适合吐哈盆地地层特性和构遣特点的聚合醇钻井液体系配方，并在吐哈油田神北4、红台10等探井和米48C、雁6-14C套管开窗侧钻水平井以及陵6-3C套管开窗侧钻定向井进行了应用，应用效果表明，该体系抑制防塌性强、润滑防卡性好、能有效解决井壁失稳问题。应用的5口井井下事故、复杂发生率大大降低，机械钻速高，井眼规则，储层保护效果良好。     

低黏高切油基钻井液在东海大位移井的应用

为了解决东海大位移井钻井过程中井眼清洁困难,易导致起下钻困难乃至卡钻、下套管遇阻无法到位;设备负荷大;施工周期长,易发生井壁失稳,引发井下复杂情况或事故等问题,在分析了传统的油基钻井液体系利弊的基础上,采用一种适合于大位移井的低黏度高切油基钻井液体系。本文主要介绍分析了东海G-1大位移井的特点,并对低黏高切油基钻井液在其中的应用情况进行分析和评价。结果表明,低黏高切油基钻井液很好的解决了大位移井的诸多问题,达到了非常好的井眼净化效果,在东海大位移井应用取得了成功。     

辽河油田海水基MMH钻井液技术

针对环境保护对滩涂地区及海洋钻井的特殊要求,优选出钻井液配方力5％建平土±0.3％NaOH 0.3％Na_2CO_3 0.5％海水造浆粉 0.25％MMH 0.4％NPAN(0.25％XY-27) 3％KH-931 3％SMP-Ⅱ 2％—3％RT-001 2％塑料球 3％超细碳酸钙,并对其抑制性、触变性、稳定性和毒性进行了综合评价。介绍了该钻井液在葵1-2、葵1-3、葵12和金秋2井的现场使用情况。并以葵12井为例介绍了海水基MMH钻井液的维护使用情况。结果表明,该钻井液抑制性能好,携砂能力强,可抗180℃高温,而且其中的处理剂均无毒无荧光,钻井液配制、处理方便易行。     

圆形罐钻井液固控系统的研制与应用

针对矩形罐钻井液固控系统存在搅拌性能差、清砂及安装操作困难等问题,研制了圆形罐钻井液固控系统。该系统的圆形罐有效容积约100%,可使钻井液充分搅拌均匀;圆形罐的泵吸入口位于罐底部,能够充分吸入罐内钻井液,实现钻井液100%吸入和废液100%排放;圆柱形仓体的制作更易于实现自动化连续作业,可减轻工人的劳动强度,提高生产效率。现场应用表明,圆形罐钻井液固控系统结构流程设计合理,能够很好地满足现代钻井工艺要求。     

环保型钻井液体系

在大量室内研究基础上,研发了环保型钻井液体系,其基础配方为:4%膨润土浆+0.3%IND-30+1.5%NAT-20+3%FXJS+2%NFT-25.该钻井液体系采用环保添加剂配制,抗温能力强,达150℃;抗污染性能佳,抗盐量可达30%,抗土侵量达8%;油层保护效果好,渗透率恢复率在81.5%以上;环保性能理想,废弃钻井液抛洒后,地表层0～20 cm厚度土壤的环境质量指标均保持在中国土壤环境质量标准二级水平以上,同时使沙地土壤的水分含量和肥力水平大大提高.该环保型钻井液体系已先后在塔里木、克拉玛依和江苏油田的15口井中获得成功应用,环保与油层保护效果理想.抛洒过废弃钻井液的井区周围土壤的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量明显提高.与常规钻井液相比,使用环保型钻井液体系单井平均可节约综合成本40.87×10<'4>元,15口井总计可节约综合成本613.05×10<'4>元.     

PAMS聚合物钻井液体系的研究与应用

介绍了PAMS聚合物在钻井液中的防塌性、抗温性、抗污染能力以及与其他添加剂的配伍性。室内研究和现场应用表明,PAMS聚合物与常用的丙烯酰胺、丙烯酸等多元共聚物相比,具有较强的耐温抗盐能力、防塌能力及抑制地层造浆能力,热稳定性及配伍性好;能协同其它处理剂提高综合效果;用量小,维护周期长,可降低钻井液成本。     

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。     

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。     

对中国钻井液处理剂及钻井液体系发展的认识

回顾了中国钻井液处理剂和钻井液体系的发展，分析了近年来中国钻井液处理剂及钻井液技术发展缓慢的原因，对今后钻井液处理剂和钻井液体系的开发方向提出了几点看法，认为钻井液工艺技术应向钻井液工程技术转化，最终形成钻井液工程技术，从而提高钻井综合效益，有效地保护油气层，提高油井产量。     

大庆油田微泡沫钻井液的研究与应用

微泡沫钻井液在保护油气层和防漏方面具有常规水基钻井液所无法替代的优势,特别适用于大庆油田低压、低产油藏。筛选了发泡剂、稳泡剂,将现用钻井液体系转化为微泡沫钻井液体系,研制了适合微泡沫发挥作用的微泡沫钻井液配方,并对其抑制性、抗温、抗污染(抗黏土、钙、油气)能力、油层保护效果(模拟岩心动态污染试验)以及微泡沫钻井液防塌机理和微泡沫钻井液流变特性进行了研究,建立了微泡沫钻井液的具体流变模型,通过API钻井液失水仪堵漏实验和API堵漏材料实验装置对微泡沫钻井液的堵漏机理进行了研究。研究表明:微泡沫钻井液密度较低,能适当降低井筒液柱压力,使井漏得到缓解;具有良好的润滑性,循环压耗小,泵压低,使钻井液循环当量密度降低;微泡沫钻井液的高黏度和高切力性能大大增加了钻井流体在裂缝和孔隙内的流动阻力,有利于阻止井漏的继续发生;微泡沫在裂缝和孔隙内聚结但不结合,具有"架桥"封堵作用,有效阻止了钻井液在漏失通道继续流动。现场应用表明,微泡沫钻井液可减少由于钻井造成的油层污染,提高油井产能。