长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术

针对四川长宁区块页岩气水平井应用的有土相油基钻井液存在的流变性差、易诱发井漏等技术难题,开展了无土相油基钻井液技术研究。为提高油基钻井液的电稳定性和悬浮性,研制了复合型乳化剂G326和油溶性聚合物增黏剂G336,并确定了无土相油基钻井液配方。室内试验结果表明,与有土相油基钻井液相比,无土相油基钻井液具有更强的电稳定性和更低的终切力,有利于预防高密度条件下油基钻井液的稠化和复杂地层漏失问题。无土相油基钻井液在长宁区块某平台4口页岩气水平井进行了现场应用,这4口井井壁稳定,无缩径无掉块,起下钻畅通,井眼始终处于良好净化状态,平均机械钻速提高37.8%。研究结果表明,无土相油基钻井液解决了传统高密度油基钻井液因结构强度大而易诱发井漏的问题,满足了长宁区块页岩气水平井安全快速钻井的需要。      

无土相油基钻井液的研究与应用

为解决无土相油基钻井液电稳定性差、油水极易分层的问题,研发出一种兼具润湿作用的新型复合型乳化剂G326-HEM,该剂以由高分子量脂肪酸、有机伯胺为主要原料合成的脂肪酸酰胺作主剂,该主剂具有亲油及亲水2个基团,可以在油水界面形成具有一定黏弹性的界面膜,显著降低界面张力;辅助增效剂为优选出的天然植物脂肪酸,可与体系中过量的石灰反应,生成的产物可在油水界面锲行排列,配合主剂形成油包水乳状液。以G326-HEM 为乳化剂配制的无土相油基钻井液性能稳定,抗温可达180 ℃,密度可达2.50 g/cm3,可抗10%NaCl 盐水或15% 岩屑的污染,乳化稳定性好,用矿物油或合成油均可配制。在ZT-21 井获得了成功应用,解决了以往含土相油基钻井液在高密度条件下暴露出的流变性差、起下钻不畅、易发生压差卡钻、易诱发井漏等难题。指出,无土相油基钻井液由于当量循环
密度低,在高密度条件下相对于含土相油基钻井液更具优势,尤其在高压易漏地层具有更好的应用效果。      

高密度无土相油基钻井液

高密度油基钻井液高温下重晶石易沉降,导致体系稳定性变差,传统方法采用高浓度有机土来解决,但其会引起钻井液黏度过高,造成ECD升高而引发井漏等复杂情况。针对以上问题,研发了一种具有强电稳定性能、增黏效果的小粒径乳化剂DEMUL,并开发了一种高密度无黏土相油基钻井液体系,通过加入DEMUL、苯乙烯-丁烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与提切剂的协同作用,达到提高高密度油基钻井液的稳定性能,且配方简单、处理剂加量少。研究结果表明,该钻井液在200 ℃下老化160 h也能保持良好的流变性能,160 ℃恒温静置336 h后沉降因子为0.5074,表现出良好的稳定性,且具有良好的抑制性能和极压润滑性能。该钻井液体系在川渝页岩气某高密度水平井进行了应用,钻井过程中该体系流变性能稳定,携砂性能良好,抑制性能强,未出现井下复杂情况。      

抗高温高密度无土相柴油基钻井液室内研究

针对常规高密度油基钻井液不利于提高机械钻速且流变性难以控制的缺点,通过分子结构设计,合成了抗高温乳化剂HT-MUL和提切剂ZNTQ-I,并配制了抗高温高密度无土相柴油基钻井液。通过电稳定性试验和高温老化试验,评价了乳化剂、提切剂的单剂效果,并对研发的无土相油基钻井液进行了抗温性、稳定性、抗污染能力和抑制性试验。试验结果发现:HT-MUL乳化剂具有较高的破乳电压,抗温达220℃;提切剂加量为0.5%时提切效果显著;在150~220℃条件下,2.50 kg/L无土相油基钻井液破乳电压在2 000 V左右,可抗质量分数25%蒸馏水的污染和质量分数15% CaCl2溶液的污染。研究结果表明,抗高温高密度无土相柴油基钻井液的密度可达2.50 kg/L,抗温达220℃,具有良好的稳定性、悬浮性和抗污染能力,能够满足提高钻速和保护油气层的要求。      

新型无土相油基钻井液研究与现场试验

针对常规有土相油基钻井液因有机土及沥青降滤失剂等黏度效应较大、不利于流变性控制和低密度白油油基钻井液适用范围窄的问题,以自主研发的增黏提切剂、乳化剂和聚合物降滤失剂为基础,通室内试验考察了其配伍性并优选了其加量,形成了无土相油基钻井液。室内试验结果表明,无土相油基钻井液在油水比为70:30~100:0、温度为80~160℃、密度为0.9~2.2 kg/L时,塑性黏度可控制在55 mPa·s以内、破乳电压在450 V以上,API滤失量小于2 mL,抗钻屑污染达30%,抗水污染达20%,加重材料对润滑性能影响非常小。焦石坝区块4口页岩气水平井的现场试验表明,无土相油基钻井液原材料少,维护处理简单,流变性易于控制,固相含量低,具有良好的剪切稀释性,有利于降低循环压耗,提高机械钻速。      

一种抗高温高密度无土相油基钻井液提切剂

针对油基钻井液体系高温环境下沉降稳定性不足的难题,将二聚脂肪酸和二乙烯三胺以物质的量比1∶2反应合成了一种小分子脂肪酸酰胺型抗高温提切剂FAA,并对其进行了结构表征、机理分析和性能评价。流变实验和显微镜观察结果表明,提切剂FAA主要通过在乳液滴之间桥联形成凝胶网络结构来有效提高油基钻井液的结构强度,从而改善其固相悬浮能力及沉降稳定性。在柴油基钻井液体系中的评价结果表明,FAA可有效提高体系的动切力、φ₆/φ₃读数以及动塑比,并可有效改善体系的高温沉降稳定性,使体系在220 ℃下静置5 d后沉降因子SF小于0.52,无明显沉降现象出现。      

无土相油基钻井液用增黏提切剂的合成及性能

采用乳液聚合法制备出适用于无土相油基钻井液的增黏提切剂,考察了单体配比、单体加量、引发剂加量、交联剂加量、乳化剂加量、反应温度及反应时间对产物增黏提切性能的影响;采用FTIR、纳米激光粒度分析仪及金相电子显微镜对该增黏提切剂的结构和粒径进行了表征,并对其在柴油及无土相油基钻井液体系中的性能进行了评价。优化出最佳合成条件为:单体配比n(甲基丙烯酸十六酯)∶n(苯乙烯)=5∶5,单体加量(w)为30%~35%,引发剂过硫酸钾加量(w)为0.7%~0.9%,交联剂二乙烯基苯加量(w)为0.6%~0.8%,反应温度80~85℃,反应时间6~7 h,乳化剂配比m(十二烷基苯磺酸钠)∶m(OP-10)=1∶1.5,乳化剂加量(w)为5%~6%。表征结果显示,该增黏提切剂平均粒径在96 nm左右。实验结果表明,当其加量为柴油的3%(w)以上时,基浆动塑比在0.5以上,在80~160℃内变化不大,150℃下连续老化72 h性能稳定;在149℃、55.5 MPa下,该增黏提切剂在柴油中的动塑比为0.470,在无土相油基钻井液体系中的动塑比为0.200,具有更好的悬浮稳定性能。     

无黏土高温高密度油基钻井液

针对塔里木盆地山前构造带井深高温以及地层裂缝发育的特点,研发了油基钻井液关键处理剂,其包括主乳化剂HT-MUL、辅乳化剂HT-WET、提切剂ZNTQ-1。乳化剂通过抗高温的亲水亲油官能团,在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220℃,密度达2.50 g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0 m L,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。     

高密度油基钻井液流变性影响因素及控制措施

针对川南地区的页岩气水平井储层埋藏深、地层压力系数高、并存高压气层、石英含量高、岩石脆性特征明显,具有较强层理结构、层理倾角大,易造成定向段和水平段井壁失稳;黏土矿物含量高,页岩地层存在着大量的微裂缝、蜂窝状小孔洞及层理裂缝等特征.要求钻井液具有高密度、强抑制性、润滑性、封堵性、防塌、活度平衡等特性,高密度油包水乳化钻...     

低毒高性能油基钻井液研制与评价

针对常规油基钻井液毒性高、污染能力强、常规乳化剂乳化性能差等问题,采用大庆油田长垣重烃,经分离、洗涤、加氢、脱硫、脱芳精制处理后,研制出一种低毒高性能基油,合成了两种相互配伍、乳化性能好的乳化剂,确定了一种低毒高性能油基钻井液配方,并对钻井液进行了性能评价.研制的低毒高性能油基钻井液在高温高压下的滤失量≤10 mL,破...     

NDW无土相低伤害储层钻井液在CB8-3井的应用

长北气田属于致密性气藏,钻井过程中工作液的侵入是造成储层伤害的主要因素。为了降低钻井液完井液对气层的伤害,主要从暂堵和改变储层岩石表面的润湿性两方面着手,研制出了暂堵效果显著、抑制性强、润滑防卡性能良好、密度可调、失水低等特点的NDW无土相低伤害钻井液体系。动态伤害模拟实验表明,该体系对气层的平均伤害率为11.25%,暂堵性好,并且易于通过储层自身能量完成解堵,很大程度上简化了完井、投产作业。该体系在CB8-3井完成水平段累计进尺4 388 m,其中240 m泥页岩夹层,在整个施工过程中,井眼始终处于良好净化状态,起下钻无阻卡,井底无沉砂;裸眼完井并直接气举投产,获得无阻流量230万m3/d的高产气流。应用结果表明,该体系能有效地保护油气藏,提高单井产量,值得推广。     

抗高温低密度水包油钻井液在文古2井的应用

文吉2井是位于中原油田文留地区古潜山的造的一口重点探井，是实现东濮潜山突破的首选目标。文古2井井深为4750.18m，地层孔隙压力系数为0．98－1．0，井底温度为166℃，该井在五开井底欠平衡钻井施工中首次使用了抗高温低密水包白油井液，该体系乳化剂为新研制出的抗高温水包油乳化剂A－1（抗温可达180℃）；油为5＃白油，体系荧光级别在6级以下，对探井地质录井无影响；油水比为6：4；该钻井液密度在60℃下为0.89g/cm^3，在40MPa,150℃下为0.93g/cm^3，基本满足欠平衡钻井要求，在现场应用过程中，占井液遇到了H2S气体侵以及严重的石膏侵和HCO3^-,CO3^2-问题，经处理后，保证了钻进液PH值在12－13之间，钻井液整体性能良好，证明该钻井液抗污染能力强。现场用水包白油钻井液在高温高压下有良好的流变性；静、动态涌透率恢复值分别为91．4％和83．1％，保护油气层效果好；具有良好的抑制性和润滑性，携砂效果良好，起下钻畅通无阻；钻井液密度一直稳定在0.88-0.89g/cm^3之间，实现了真正的欠平衡钻井；电测一次成功率为100％。     

油基钻井液应用中存在的问题分析及对策

胜利油田罗家区块和乔庄地区沙三段油、泥页岩裂缝发育,在该区块钻井具有一定的风险性,使用油基钻井液可以很好地解决此问题。目前,油基钻井液已在多口井进行了应用。在对油基钻井液性能进行介绍的同时,对在渤页平1井、渤页平2井及梁页1井的现场应用中存在的一些问题进行了归纳分析和探讨,并提出了相应的对策。     

国内外油基钻井液研究与应用进展

在分析油基钻井液优、缺点及技术难点的基础上,对国内外油基钻井液处理剂及钻井液体系研究与应用情况进行了介绍,提出了油基钻井液发展方向.油墓钻井液具有抗高温、抗盐、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等优点,在国外已广泛作为钻深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性复杂地层的重要手段,并取得了明显的效果.国外油基...     

疏水缔合聚合物在高密度钻井液中的应用研究

钻井液流变性一直是高温深井水基钻井液的主要技术问题之一.研究出了疏水缔合聚合物,用它代替普通高分子量聚合物加入粘土含量低的钻井液中,可以提高钻井液的高温悬浮性.疏水缔合聚合物在钻井液中能和膨润土共同作用形成自身的空间网架结构,在低温、高温及高温老化后能有效地提高钻井液悬浮性;与普通高分子量聚合物相比,疏水缔合聚合物具有明显的抗温抗盐和抗剪切功能.室内试验评价了疏水缔合聚合物含量对低土量钻井液悬浮性的影响及其对不同膨润土含量钻井液流变性的影响、疏水缔合聚合物与其他处理剂的配伍性及疏水缔合聚合物加重钻井液的热稳定性和悬浮性.结果表明,将有双重悬浮功能的疏水缔合水溶性聚合物引入高温深井水基重钻井液(温度为150 ℃、密度为1.5 g/cm3)中,使钻井液在粘土含量为3%,粘度较低的情况下能具有良好的悬浮性;利用疏水缔合聚合物解决目前深井钻井液存在的流变性问题是可行的.     

低土相高密度钻井液体系的配方研制

针对高密度钻井液体系普遍存在的黏度偏大、流变性难以调控、经常出现井下复杂情况等问题,通过对聚合物包被剂、膨润土含量、润滑剂、抑制剂的优选,确定了低土相高密度钻井液体系的最佳配方,开发了一套低土相高密度钻井液体系.室内研究结果表明,该钻井液体系具有良好的抗钻屑、NaCl和石膏的污染能力和良好的抑制封堵能力,岩屑滚动回收率...     

超深水平井钻井液循环温度场模拟计算与分析

目的钻井液温度对钻具进给和导向工具的选择具有重要意义,为了有效指导深层页岩气水平钻井过程,获得准确的钻井过程全井段温度分布,进行了深层钻井温度场研究。 方法基于能量守恒和热阻法建立了井筒流动传热模型,采用有限差分方式,计算获得钻井过程全井段温度剖面,准确预测了钻井过程钻井液温度场,误差在5％以内。分析了钻井液流量、入口温度和循环时间对井筒温度场分布的影响规律。 结果循环钻井液整体温度随循环时间的增加而下降;提高钻井液循环流量可有效降低井筒内温度,流量由8 t/h提升至16 t/h,井底温度降低10 ℃;钻井液入口温度对深层钻井的长水平段影响较低,入口温度变化20 ℃,井底温度仅改变3 ℃。 结论采用延长循环时间和增加循环钻井液流量的方法可以显著提升钻井过程的冷却效果。      

新型水基钻井液在延长油田页岩气水平井的应用

页岩气钻井多采用油基钻井液,以解决井壁垮塌等复杂情况,但油基钻井液存在成本高和污染环境等弊端。随着新环保法公布和环保意识不断提升,研发出适合页岩气钻井的水基钻井液迫在眉睫。延长油田是国内首个国家级陆相页岩气示范区,为此,以延长油田为例,对延长油田延长组页岩矿物组成和微观结构进行了全面分析,揭示了该地区井壁失稳机理及钻井液构建思路。并在此基础上,对钻井液体系关键处理剂进行优选及配方实验,研发出了一套新型水基钻井液体系,其各项性能与油基钻井液相当,HTHP失水仅4.6mL,滚动回收率达到了95%以上,极压润滑系数0.103。现场应用结果表明,新型水基钻井液能够满足延长油田页岩气水平井对钻井液的性能要求,有效保证井下安全。同时,对国内页岩气水基钻井液的研究和发展具有一定的参考价值。     

超高密度钻井液技术研究

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、溢、漏、塌、卡、复合离子污染等钻井问题,使用的钻井液密度最高在2.5 g/cm3以上,钻井液在超高密度条件下性能极难调控.分析了该地区易塌层段地质特点和地层中的粘土矿物组分以及存在的钻井液技术难题,有针对性地研制出了JAB高密度钻井液体系.评价了JAB体系在超高密度条件下的流变性、抗污染能力、抗温性、抑制性及润滑性等.结果表明,该钻井液体系在超高密度(2.5 g/cm3)下,具有良好的抑制造浆、稳定井壁、润滑防卡能力和抗可溶性盐污染、流变性好等特点,能满足准噶尔盆地南缘地区复杂地层钻探的需要.提出了该体系现场维护处理的几点建议.