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%。     

保护油气层的防塌钻井液技术研究

保持井眼稳定和保护油气层不受损害涉及较多的工程环节,存在诸多影响因素,钻井液则是系统工程中的一个重要环节.钻井液是打开油气层的第一种工作液,其性能好坏不仅影响钻井施工的正常进行,而且直接影响油气层保护和油气产量.钻井液密度是钻井液的重要性能指标,直接关系到钻井压差的高低.如果按照钻井压差的大小则可把钻井液技术分为两大类,即正压差钻井液技术和负压差钻井液技术.从油气层保护的角度,分析了钻井液密度与井眼稳定和油气层保护的辩证关系,以及钻井液对油气层的损害机理和相应的保护措施,提出了多元协同防塌新原理,即在处理井眼不稳定现象时,除了要考虑钻井液的因素外,还要综合考虑地质、工程、水力学等方面的因素.重点介绍了目前国内外防塌与保护油气层的稀硅酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇(又称多元醇)钻井液和合成基钻井液等代表性钻井液新技术.     

煤层垮塌机理分析及钻井液防塌探讨

在长庆油田天然气水平井钻井过程中，处于大斜度井段的山西组、太原组及本溪组的多套煤层和炭质泥岩的稳定性极差，易发生垮塌。分析了煤系地层的垮塌机理，其完全不同于泥页岩地层，主要受煤岩的应力变化影响大；煤岩的弹性模量小、抗拉强度低，存在裂隙和巨大的比表面，对机械和物理化学的外力作用敏感。提出钻井液必须具有合理密度、强抑制。、低滤失量、良好流变性和高润滑性等，并由此确定使用抑制性生物聚合物钻井液。该技术在现场进行了试验应用，满足了钻井工艺和稳定煤岩井壁的要求，确保了井眼稳定、起下钻畅通、电测和下套管顺利。     

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。     

防塌钻井液技术在福山油田的应用

福山油田主要钻井区块为花场、花东及白莲，该油田在钻井过程中遇到的主要问题是泥页岩的坍塌以及完井阶段的电测遇阻、遇卡。通过对已完成井资料的总结，地层黏土矿物的分析，得出了地层坍塌的．原因。从钻井液体系、流变性和封堵能力方面进行研究，提出了配合应用正电腋和成膜剂的有机硅防塌钻井液技术，并进行了现场应用。应用结果表明，应用井电测顺利，井径相对规则，缩短了完井作业时间；钻井过程中掉块明显减少，起下钻、完井下套管作业的拉力和阻力均在正常范围内，表明该防塌钻井液技术能够控制流二段地层的井壁坍塌问题。     

留西地区深水平井高密度防塌钻井液技术

留西地区地层结构复杂，在钻井施工过程中井塌现象严重，特别是钻井液密度高、水平段埋藏较深，对水平井钻井液技术提出了很高的要求。通过室内实验，确定采用聚磺硅氟高密度防塌钻井液。该钻井液具有流变性好、携岩能力强、泥饼质量好、润滑性好、封堵效果好等特点，解决了井壁严重失稳、高密度钻井液润滑防卡、岩屑携带等一系列技术难题，满足了华北油田冀中地区水平井施工的要求。     

新型聚合物防塌钻井液体系的应用

中原油田研制出以无荧光防塌降滤失剂KH-931为主处理剂的聚合物防塌钻井液体系。室内评价结果表明,KH-931的抗温性能好,抗盐膏污染能力强,防塌性能好。现场应用表明,KH-931具有良好的防塌降滤失作用和改善滤饼质量的功能,KH-931聚合物钻井液体系用于盐膏地层钻进时,体系性能稳定,钻井施工顺利。     

稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素

以多种稀硅酸盐水溶液和泥浆进行了页岩分散试验和页岩稳定指数试验.结果表明：防塌钻井液所用的硅酸盐模数以2.8～3.2为好,加量在2%～5%较好;当用于含KCl的泥浆中时,硅酸盐的钠、钾比例对防塌性能的影响不显着;适量的无机盐可与硅酸盐产生协同作用提高防塌性能,但钙离子过量会破坏泥浆性能.有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能,而对防塌性能基本上无直接影响.地层特性是影响稀硅酸盐钻井液防塌效果的最复杂因素.     

普光地区安全钻井液密度窗口的测井方法研究

根据井壁围岩应力分布规律和强度破坏准则全面分析了井壁岩石的所有可能的破裂情况,在此基础上提出了利用测井资料确定安全钻井液密度窗口上下限的方法,并利用普光2井的资料对该方法进行了实例验证.结果表明,利用测井资料能较准确地确定安全钻井液密度窗口上限和下限,为钻井设计和实钻过程中采用合理的钻井液密度提供科学依据.     

利67井三开高密度防塌钻井液技术

利67井是胜利油田的一口重点预探井,完钻井深为4241m,钻井液密度达2.0g/cm3。该井下部沙河街组的硬脆性地层黏土含量和矿化度较高,存在异常高地应力和次生应力,易产生井壁坍塌、压差卡钻和井漏等复杂事故;沙四段存有盐膏层、高压盐水层,油气显示活跃,给钻井施工造成了很大的困难。经过室内实验,优选出了聚(磺)聚合醇高密度防塌钻井液。现场应用表明,该钻井液流变性好,抑制能力、抗温能力及抗污染能力较强,且固相容量高,可加重至密度为2.0g/cm3,能满足胜利油田利67区块沙河街组高密度钻井的需要,解决了该地区井壁严重失稳的问题,保证了钻进施工的顺利进行。     

煤层防塌钻井液技术

从煤层岩的强度等力学性能和化学结构、密度、亲油亲水性等理化性能综合分析了塔里木盆地依奇克里克区块煤层坍塌的机理，确定了防塌措施，用封堵实验法考查了粒径、温度、封堵剂种类与加量等因素对钻井液封堵防塌性能的影响，优选出的煤层防塌钻井液技术配方，在依西-1井、依南-4井等井的现场应用中取得了较好的煤层防塌效果，井径规则，起下钻，电测，取心，下套管，固井作业均顺利。     

周深X1井钻井液技术

室内通过对不同处理剂及其加量的优选,优选出了聚磺润滑防塌钻井液的配方。其中,高效携砂剂的使用提高了钻井液的携砂能力,保证了井眼的清洁;多种防塌剂的复配使用有效地解决了多个层位井壁失稳问题;优选出的乳化石蜡的使用解决了因井斜大、摩阻扭矩大的难题。应用结果表明,该套钻井液技术抑制泥页岩水化分散能力强、性能稳定、抗温性能好、润滑防塌效果理想,有效地减少了井下复杂和故障的发生;且钻进速度快,该井只用了127 d就安全顺利地打完进尺,比设计提前了8 d。     

硅酸盐钻井液降低易失稳地层钻井液密度可行性分析

珠江口盆地古近系地层在钻井过程中,多口井出现坍塌、卡钻、起下钻遇阻等井壁失稳问题,现场通过增加钻井密度解决垮塌问题,但又出现压差卡钻、钻井时效低的问题。从黏土矿物含量分析、扫描电镜、滚动回收率及膨胀性实验入手,分析珠江口盆地古近系地层井壁失稳原因。古近系地层为微裂缝发育,在钻井过程中井壁周围应力发生变化及钻井液侵入,引起井壁坍塌,继而出现卡钻、起下钻遇阻等问题。为了解决以上问题,结合硅酸盐钻井液抑制性强、封堵性好、可增强岩石强度的特点,降低地层坍塌压力。对硅酸盐水基防塌钻井液进行优化及性能评价,结果表明,其性能参数满足钻井要求,具有提高岩石内聚力、抗压能力的特点,同时与古近系已用PLUS-KCl钻井液、油基钻井液相比,优化的硅酸盐水基防塌钻井液浸泡后岩石具有抗压强度高、内聚力高等特点,其内聚力高达11.7 MPa,是PLUS-KCl钻井液的1.9倍,是油基钻井液的1.5倍,可见在保证井壁稳定的前提下,用硅酸盐钻井液降低地层坍塌压力是可行的。      

文东地区深井高密度钻井液技术

针对中原油田文东地区地层复杂,盐间高压油气井钻井难度大,极易造成井喷、井漏、划眼、卡钻等复杂情况,分析了高密度钻井液技术的难点,对深井高密度聚磺饱和盐水钻井液的配制、维护处理提出了具体的要求。三开采用高密度聚磺饱和盐水钻井液,钻进过程中加强维护处理,有效的解决了文东深井高密度钻进液的流变性、润滑、防塌、抗温等难题,降低了钻井成本。     

川西知新场地区稀硅酸盐防塌钻井液技术

川西知新场地区泥页岩发育,特别是同一裸眼段,含有多层硬脆性泥页岩,极易发生井壁失稳,给钻井施工带来极大的影响。针对现用聚磺钻井液体系防塌封堵能力难以满足需要的实际情况,在深入研究井壁失稳机理的基础上,通过正交实验,研究形成一套以聚磺钻井液为基础的稀硅酸盐防塌钻井液技术。经过性能评价,稀硅酸盐钻井液克服了以往流变性难控制的难题,可控密度为1.40～2.20 g/cm3,并具有较强的防塌封堵能力。研究成果在ZX31井进行了现场应用,实钻三开井径扩大率远低于邻井,表明稀硅酸盐钻井液具有较好的防塌封堵能力,解决了川西知新场地区井壁失稳问题,为知新场-石泉场构造带的勘探开发积累了经验。     

保护油气层的钻井液,完井液体系研究

保护油气层，减小油层损害。方法：针对江汉油田江陵凹陷中央背斜带储层特征，分析其潜在损害因素，在研究常用处理剂的抗盐性和与地层水的配伍性的基础上，研制出了两种钻井液体系完井液体系。     

徐闻X3井钻井液技术

徐闻X3井为一口三开大井斜长稳斜四靶点定向井,也是一口风险探井,完钻井深为6010m,井下最高温度为211℃.该井的涠洲组地层微裂缝发育,钻至井深4 686m时发生了漏失,在井深4 713 m处发生了失返性漏失,漏失严重.室内实验研究出了抗高温的聚磺钻井液,对该钻井液的高温稳定性和高温高压滤失量等性能进行了评价,对密度为1.10 g/cm3的低密度钻井液和承压堵漏钻井液的配方进行了优选.在现场施工中,抗高温聚磺钻井液在高温条件下性能稳定,剪切稀释性好,剪切应力合理,很好地解决了该井的井眼净化、润滑防卡和井眼稳定等技术难题,在钻具在井下静止时间超过70 h的条件下仍未发生压差卡钻等事故.有待研究出抗高温的防漏堵漏材料及其配套的施工工艺技术.     

超细水泥处理深井钻井液HCO3-和C0O32-污染

在深井钻探过程中,常遇到不同程度的HCO<,3><'->和CO<,3><'2->化学污染,使钻井液性能变化较大且极不稳定,在其处理过程中处理剂用量和性能的大幅度变化,容易造成井下复杂情况.特别是在中生界以下易垮塌的泥岩、膏泥岩和含煤线地层等复杂井段出现该情况时,单纯提高pH值和使用CaO的常规处理方法已不能满足井下的需要.通过室内实验和几口深井复杂井段的现场应用表明,选用超细水泥处理HCO<,3><'2->和CO<,3><'2->污染的效果好,其对钻井液的流变性影响小,同时能够有效地起到稳定井壁作用,从而可保证各项钻井施工任务的顺利进行.     

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。     

乌兹别克斯坦费尔甘纳地区吉达4井钻井液技术

吉达4井位于乌兹别克斯坦费尔甘纳盆地卡拉吉达构造,是中石油部署在该区块的第二口超深探井.该区块地质结构复杂,储层埋藏深度在5 700～6 500 m左右,井底温度超过160 ℃,钻井液密度高达2.38～2.43g/cm<'3>,属高温、高压、高含盐、高含硫深层低渗油藏.上部和深部井段均存在高压盐水层和大段盐膏层,钻井过程中极易发生盐水侵、盐结晶、石膏层蠕变缩径、卡钻等井下事故.针对地层复杂情况,该井从三开井段开始使用欠饱和盐水聚磺钻井液.现场应用结果表明,该套钻井液在井底温度超过160 ℃时性能稳定,抑制性好,抗盐钙污染能力强,满足了"四高一超"(高温、高压、高密度、高含硫、超深井)条件下的润滑防卡、井壁稳定、流变性控制等一系列技术难题,未发生任何井下事故,实现了钻探目的,满足了施工要求.