莺歌海盆地抗高温高密度钻井液技术

南海莺歌海盆地储层具有高温高压特征,主要储层温度范围为186~218℃,地层压力系数范围为1.6~2.4,现用的水基钻井液抗温达到180℃,密度能够达到2.0 g/cm3,存在抗温性能不足,在200℃老化后钻井液增稠严重,密度难以达到地层要求的压力范围,对储层损害程度较严重等问题。结合该区域地质概况和储层损害机理分析,对钻井液进行了优化,加入超细碳酸钙和广谱油膜封堵剂,形成良好泥饼和致密的封堵薄膜;加入表面活性剂,改变孔隙岩石的表面性质,防止水锁现象的发生;加入白油和表面活性剂提高体系抗温性。优化的抗高温高密度水基钻井液在200℃条件下性能良好,密度可达到2.2 g/cm3,能够满足井下安全生产需要;钻井液具有良好的封堵性和防水锁能力,渗透率恢复值达90%左右;具有一定的抗CO2污染能力。     

纳米碳酸钙的制备及在水基钻井液的应用研究

为了改善水基钻井液流变和滤失性能,采用表面原位聚合法制备了阴离子聚丙烯酰胺（APAM）表面修饰的碳酸钙纳米颗粒（CaCO₃/APAM）,并将其用于改善水基钻井液性能。对CaCO₃/APAM结构进行了红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）等表征。流变和滤失实验表明,纳米颗粒的加入有效地提高了水基钻井液在低剪切速率下的黏度,钻井液剪切稀释性能得到提高。在80℃下,添加1% CaCO₃/APAM的水基钻井液流性指数为0.72,动切力为0.45 Pa,滤失量为22.2mL,与基浆相比有显著改善。钻井液耐盐滤失表明,当盐浓度为1%时,添加1% CaCO₃/APAM使钻井液滤失量降低了21.2%。滤饼微观形貌分析显示纳米颗粒通过填充于滤饼微孔隙中提高了滤饼致密性,使得滤失量下降。      

钻井液滤饼厚度测量新方法初探

钻井液滤饼厚度是一种十分重要的钻井液性能指标,但目前采用的钻井液滤饼厚度测量方法都是接触式的测量方法,测量时测量头会与滤饼接触,使滤饼变形影响测量精度。因此只有使用非接触法才能准确测量滤饼的厚度。介绍了其它行业成熟的几种非接触式测量技术,对这些方法能否用来测量滤饼的厚度进行了可行性研究,提出了用光、电、机相结合实现非接触测量滤饼厚度的可行性。     

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

一种非渗透钻井完井液对裂缝性储层保护能力实验评价

非渗透钻井完井液是近年发展起来的一项新技术,以往主要采用砂床试验来研究其对孔隙性储层的保护能力,尚未涉及到对不同宽度级别裂缝的保护。文章选取四川盆地致密砂岩岩心,人工造出不同宽度级别的裂缝,用非渗透钻井完井液开展高温高压动态损害实验,主要评价其对裂缝的暂堵能力、滤饼强度和返排恢复率。研究表明,3．5MPa正压差下非渗透钻井完井液对400μm以内不同宽度级别的裂缝有很好的封堵效果,能够在1～5min内形成暂堵率为99．999％的滤饼,60min内累积滤失量均小于1ml;返排恢复率多在40％以下,并且观察到非渗透钻井完井液沿裂缝侵入较深,有时可以贯穿裂缝;对于宽度大于50μm裂缝,所形成的滤饼强度小于5MPa,很容易在井筒液柱压力发生变化时被破坏,导致钻井完井液进一步侵入和滤饼重复形成,这会影响中途测试和井壁稳定,对裸眼完成的井需采取滤饼清除措施来解除近井带损害。     

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

保护裂缝性气藏的超低渗透钻井液体系

理论分析和油田现场钻井实践表明,钻井液中液相及固相颗粒侵入裂缝是造成裂缝性气藏储层伤害的主要因素。将理想充填暂堵理论扩展应用到裂缝性气藏的储层保护,把理想充填暂堵剂与成膜剂进行复配优化,利用"迭加增效"作用优选出了保护裂缝性气藏的新型超低渗透水基钻井液。室内评价试验表明:该钻井液体系流变性能优良,易于调整和控制,抗高温能力强,泥饼致密、光滑,可在井壁形成一层致密的隔离层(非渗透膜)。API滤失量可控制在2.3 mL以下,高温高压动态累计滤失量≤0.3 mL,可显著提高裂缝性气藏的储层保护效果。     

HL-FFQH环保型水基钻井液体系的构建及应用

针对目前环保型钻井液体系应用效果不理想、成本高等问题,采用前期合成的5种无毒、易降解、金属含量达标的处理剂,优化出一套HL-FFQH环保型钻井液体系,配方为:4%膨润土浆+0.3%包被剂HLBE-2+2%降滤失剂HLJ-1+3%固壁剂HLGB-3+1%封堵剂HLFD-1+2%润滑剂HLR-2+重晶石。室内评价结果表明,该环保型钻井液体系流变性良好;8 h泥页岩膨胀量仅为2.5 mm,具有很强的抑制性;用7%钻屑污染后流变性能稳定,滤失量变化小于0.4 mL,具有优良的抗钻屑污染能力;经150℃、16 h老化后的钻井液润滑系数及泥饼摩阻系数分别为0.10和0.08,润滑性良好;生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环保指标;废弃的钻井液颜色较浅,滤饼和滤液不影响动植物的生长和生存。HL-FFQH环保钻井液体系在华北油田的4口井中获得成功应用。现场应用表明,该钻井液体系性能稳定、抑制防塌性强;具有良好的储层保护和环境保护能力;机械钻速较邻井提高了85.5%,无井下复杂事故发生。HL-FFQH环保型钻井液体系从前期配方和后期废弃物均符合环境保护要求。      

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

加重剂类型对油基钻井液性能的影响评价

油气井钻井成功在很大程度上取决于钻井液的性能,而加重剂对钻井液的性能有很大影响,不同加重剂配制的钻井液在现场钻进过程中效果不同。通过对毫微粉体、普通重晶石粉和微锰矿进行粒度分析,配制油基钻井液,测定钻井液的黏度、API滤失量、泥饼摩阻系数等性能,研究了不同加重剂对钻井液性能的影响。实验结果表明:毫微粉体的颗粒最小,配制的钻井液黏度最大,滤失造壁性差;普通重晶石粉配制的钻井液润滑性能不好,但受加量的影响小;微锰粉颗粒大,粒度分布广,与普通重晶石粉混合使用后钻井液的性能有明显提高。      

国外保护储层的油基钻井完井液新技术研究与应用

油基钻井完井液已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段。对国外保护储层的油基完井液新技术进行了研究,着重介绍了低固相高密度油包水乳化泥浆作为射孔液在挪威北海的成功应用,该体系用溴化钙和甲酸铯调节密度,用粗目碳酸钙作为架桥粒子,较好地控制了滤失量,降低了固相粒子对储层的伤害;同时介绍了低固相油基泥浆作为水平井完井液的研究及其在非洲西部和墨西哥湾地区的应用,其最大的特点是特别适合于钻敏感性储层,以及在页岩含量未知的探井中作为砾石充填液。最后对油基钻井完井液的滤失控制机理研究进行了介绍,认为小颗粒、乳化液滴和降滤失剂在降滤失时相辅相成。     

卡塔尔DK-597井无损害取心钻井液工艺技术

DK-597井取心长度为220m．目的是获得贯穿整个杜汉油田储层的大量高质量、无污染岩心，收集新的数据，建立符合实际的饱和度剖面图。设计了无损害取心钻井液。该钻井液在无圃相生物聚合物钻井液基础上．添加了适当粒径的架桥粒子．如Baracarb(5)、Baracarb(50)等能够酸溶的固体颗粒，以有效形成钻井液滤饼。降低钻井液瞬时滤失量，克服无固相钻井液滤失量大的缺点；并加入了一定量的盐，使钻井液矿化度接近地层水矿化度。降低侵入滤液对岩心的损害。针对取心设计要求对该钻井液的性能进行了优选。现场应用表明，该钻井液达到了低侵入量、保护岩心的目的；而且体系性能稳定，维护方便，各处理剂间配伍性好。     

南苏丹Palouge油田滤饼清除技术

南苏丹Palouge油田水平井采用筛管完井,无法彻底清除筛管和井壁上的钻井液滤饼,致使油井产量达不到预期产量。为此,针对Palouge油田储层具有弱盐敏性、中度水敏性,酸敏性和碱敏性不明显的特性及该油田所用Drill-in钻井液主要由可降解的有机处理剂、碳酸钙和聚合醇组成的情况,选用酸性滤饼清除剂HBK-Lb,并优选缓蚀剂及加量,形成了酸性滤饼清除完井液。室内性能评价结果:酸性滤饼清除剂HBK-Lb对Drill-in钻井液API滤饼和筛网滤饼的清除率达到90%以上;酸性滤饼清除完井液可以清除岩心内外的滤饼;酸性滤饼清除完井液静态污染岩心的渗透率恢复率≥ 97.0%,动态污染岩心的渗透率恢复率≥ 102.3%。Palouge油田的6口油井完井时应用了酸性滤饼清除完井液,完井液漏失速度随浸泡时间增长增快,说明滤饼被清除掉,完井后单井产能与未应用酸性滤饼清除完井液的邻井相比平均增加了12.4%。研究表明,酸性滤饼清除完井液不但能解除Plalouge油田储层井壁周围的内外滤饼,而且能提高储层的渗透率。      

新型无固相钻井液体系研究新进展

甲酸盐钻井液是一种新型无固相钻完井液体系,具有密度易调且范围宽（1.0～2.3 g/cm3）、高温稳定性好（225 ℃）、抑制性强、可增强页岩井壁稳定的特性,高密度下具有优良的流动性。为解决我国西部地区山前构造带复杂深井高密度钻井液使用成本高的难题,调研了国内外甲酸盐钻井液技术。提出采用密闭循环或经净化后回收再利用的方法来降低甲酸盐钻井液的使用成本,并加入少量适合的加重剂以形成滤饼来保护井壁的稳定,降低了深井、超深井钻井液的使用成本。该研究成果为我国西部地区山前构造带复杂深井、超深井钻井液体系的选择提供了依据。     

针对页岩气井钻井液的新型滤失造壁性能评价方法

鉴于目前页岩油气开采中使用致密低渗测试介质来测试滤失造壁性能的需要,从紧密堆积理论出发,以毫微重晶石和商用重晶石作为固体颗粒材料,采用实验室常见的高速搅拌器和高温高压滤失仪作为实验设备,制作模拟页岩地层低渗泥饼。通过改善毫微重晶石的分散稳定性和调整2者质量比等方法,逐步降低泥饼渗透率,最终确定配方为:1 000mL水+100 g毫微重晶石+10 g聚丙烯酰胺+50 g聚丙烯酸钠+200 g商用重晶石+7 g提切剂,按此配方得到的标准泥饼平均厚度为2.24 mm,平均渗透率为1.42×10-7 D,稳定性良好,重现性较高。以此法测试了常见页岩气井水基钻井液体系,进一步验证了该方法适用于模拟微孔、缝发育的页岩地层,可有效评价钻井液在该类地层中的滤失造壁性能。      

正电胶磺化混油聚合物钻井液在长裸眼水平井中的应用

针对塔里木油田大部分开发水平井裸眼井段长，地层极易坍塌、渗漏，造成粘附卡钻等复杂问题。对不同的井段、不同地层采用了不同的钻井液体系。即上部地层采用正电胶聚合物钻井液，以防中上部软泥岩地层分散、造浆以及粘附卡钻等复杂情况的发生；下部地层采用正电胶聚磺钻井液，保证钻井液在高温、高压下性能优良，再配合使用稳定处理剂对地层进行封堵，确保了长裸眼井段的井壁稳定；定向水平井段采用正电胶磺化混油钻井液，解决了钻进存在的“岩屑床－流变性－水马力发挥－压耗”等诸多问题，提高了机械钻速，减少了裸眼井壁的浸泡时间，再配合使用油层保护剂及超细碳酸钙，改善泥饼质量，形成屏蔽暂堵层，较好地保护了油气层。经现场50口长裸眼水平井应用表明，该套钻井液体系性能稳定，具有很强的抑制性及悬浮携砂性，钻井施工安全、顺利，无粘附卡钻事故发生，仅套管费用每口井就节约几百万元，取得了非常好的经济效益。     

无黏土低密度全油基钻井完井液的研究

针对油包水钻井液中存在乳化水滴,会导致低压低渗储层发生较为严重的水锁损害的问题,以生物毒性和密度都较低的5#白油为基油,通过对主要处理剂,如增黏剂、表面活性剂、碳酸钙、氧化钙、降滤失剂等进行优选,研制出了一套无黏土全油基低密度钻井完井液。性能评价结果表明,该全油基钻井液密度低,黏度可控,切力适中,滤失量低,破乳电压大于2000V;具有电稳定性好、抗温性强、在高温下的乳化效果好等特点;抗水侵污限为20%,抗盐(NaCl)侵污限为8.0%,抗土侵污限为20.0%;且滤液全为油,有利于储层保护。     

深水高温高压井钻井液技术

LS25-1S-1深水高温高压井实钻井深为4 448 m,完钻层位为梅山组,采用六开井身结构,φ212.7 mm井段为目的层段,压力系数预测为1.70~1.84,安全密度窗口窄,需重点关注井控、防漏和水合物生成的预防;同时由于井底温度约为147℃,而出口温度只有17℃,保持钻井液在高密度下的高、低温稳定性、防重晶石沉降、良好流变性和储层保护是该井段技术重点。以LS区块气源为研究对象,通过利用水合物抑制软件HydraFLASH绘制不同抑制剂浓度下水合物P-T相图,优选出钻进及静止期间水合物抑制配方:（9%~15%）NaCl+5% KCl+10% KCOOH+（0~45%）乙二醇。选用了抗高温降滤失剂HTFL,其加量为0.8%时体系高温高压滤失量小于10 mL,泥饼质量好。研发了一种新型的封堵剂PFFPA,PF-FPA较FLC2000具有更好的封堵降滤失效果。性能评价结果表明,该体系抗温达170℃,高低温流变性平稳,能抗10%的钙土污染,而且沉降稳定性好,封堵能力强,渗透率恢复值在80%以上,储层保护效果好。在现场应用中,通过Drill Bench软件模拟,将排量降至1 400 L/min,此时ECD为1.94 g/cm3,小于漏失压力当量密度（1.96 g/cm3）,ROP为10 m/h,岩屑传输效率仍在85%以上,满足携岩要求。该井顺利完钻,表明该套钻井液技术解决了现场作业难题。      

新型钻井液——非渗透钻井液的研究与应用

非渗透钻井液是一种新型的、保护油气储层的钻井液体系,是通过在常规钻井液中添加非渗透处理剂配制而成,具有优良的油气层保护性能。文中详细阐述了非渗透钻井液的作用机理、渗滤性能评价方法及国内外应用实例。     

抗高温环保型有机硅钻井液的研究

利用有机硅降滤失剂研制出了抗220℃高温的环保型有机硅钻井液,并对其流变性能、降滤失性能、抗盐抗钙污染能力、抑制性能、悬浮稳定性、生物毒性和生物降解性进行了评价;利用SEM观察了有机硅钻井液滤饼的形态。实验结果表明,密度为1.16,1.50,1.90 g/cm3的3种有机硅钻井液在150～220℃下老化16 h后均具有良好的流变性能、降滤失性能和抑制页岩水化膨胀的能力,有机硅钻井液经高温老化后形成的滤饼薄而致密;在220℃下老化16 h后的有机硅钻井液具有一定的抗盐抗钙污染能力,悬浮稳定性好,生物毒性达到了排放标准,且具有良好的生物降解性。