提高机械钻速的钻井液理论与技术研究

在油气开发、勘探中,钻井是最为关键的一个环节。由于钻井工程具有较高的风险,所以需要投入较多的人力、物力、财力,才能确保工程的顺利进行。在钻井作业中,影响钻进速度的因素较多,为了保证油气开发投资的回报率,需要对这些因素加以控制,以提高钻井速度、确保作业效率。本文主要分析了影响机械钻速的钻井液因素,并对提高机械钻速的钻井液性能的相关方法进行了探析。     

关于微心钻头提高机械钻速的研究

在石油钻井中,钻井提速是每一位钻井技术人员永恒的话题,也是每个石油人的心愿。然而,随着油井的不断加深,高温高压井、水平井、大位移井、分支井等各种复杂井越来越普遍,机械钻速也随之下降,特别是随着油井的不断加深,地层的压实效应不断加强,三向应力不断增加,使得机械钻速大大降低。为了有效解决机械钻速下降的实际问题,从理论出发,结合实验验证,得出在同一地层同一条件下微心钻头能有效提高机械钻速,降低钻井成本。     

一种油基钻井液增粘剂的合成

合成了一种油基钻井液增粘剂磷酸酯铝。磷酸三乙酯和五氧化二磷反应生成聚磷酸酯,进而与正癸醇、正辛醇、月桂醇和正丁醇的混合醇反应生成磷酸酯混合物,最后与铝盐反应,生成二取代的磷酸酯铝。结果表明,合成聚磷酸酯的最佳反应条件是:磷酸三乙酯与五氧化二磷的摩尔比1.40∶1,反应温度86℃,反应时间4 h;合成二烷基磷酸酯的最佳反应条件是:正癸醇、正辛醇、月桂醇、正丁醇的质量分数分别为24%,24%,24%和28%,混醇与五氧化二磷的摩尔比3.8∶1,反应温度125℃,反应时间4 h。用IR表征了其结构。该增粘剂能配制柴油基油包水乳化钻井液,体系具有较好的乳化稳定性和较低的滤失量。     

一种海上高温高压钻井液体系的应用

南海海域石油资源非常丰富,为了更多更好地发现油气藏,近些年随着勘探开发的加大投入,高温高压井作业也进入了更加严苛的地层成藏条件,地层压力从最初的1.75s·g至目前的2.28s·g,井底温度从150℃至目前的200℃以上,地层压力和井底温度上了一个新的台阶,超双高增加了作业井的难度,对钻井液体系提出了更高的要求。通过多年不同区块作业的经验总结,最初使用抗高温Rurather钻井液体系,针对作业井难度的提升,随着超双高井的作业增加,逐渐摸索出抗温能力更好,性能更稳定的D e v i r i t h mH T钻井液体系,本文主要介绍D e v i r i t h mH T钻井液体系的特点及在南海超高温高压井的现场实际应用。实践结果表明,DevirithmHT体系抗温能力可达210℃,密度可以达到2.30s·g,仍能表征出优良的性能,满足钻完井作业需要。     

一种油基钻井液增粘剂的合成

合成了一种油基钻井液增粘剂磷酸酯铝。磷酸三乙酯和五氧化二磷反应生成聚磷酸酯,进而与正癸醇、正辛醇、月桂醇和正丁醇的混合醇反应生成磷酸酯混合物,最后与铝盐反应,生成二取代的磷酸酯铝。结果表明,合成聚磷酸酯的最佳反应条件是:磷酸三乙酯与五氧化二磷的摩尔比1.40∶1,反应温度86℃,反应时间4 h;合成二烷基磷酸酯的最佳反应条件是:正癸醇、正辛醇、月桂醇、正丁醇的质量分数分别为24%,24%,24%和28%,混醇与五氧化二磷的摩尔比3.8∶1,反应温度125℃,反应时间4 h。用IR表征了其结构。该增粘剂能配制柴油基油包水乳化钻井液,体系具有较好的乳化稳定性和较低的滤失量。     

一种新型的油基钻井液——可逆乳化油基钻井液的研究

通过对乳化剂和钻井液配方的优选,研制了一套可逆乳化油基钻井液体系。并对该体系进行了抗温、抗盐、抗钻屑污染性能评价及可逆乳化性能评价。结果表明,该体系具有较好的抗温、抗盐、抗污染能力,能满足钻井工程性能;同时,在加入转相剂后,体系能顺利的由油包水(W/O)型的体系转相为水包油(O/W)型的体系,显示了较好的可逆乳化的性能。     

一种新型的油基钻井液——可逆乳化油基钻井液的研究

通过对乳化剂和钻井液配方的优选,研制了一套可逆乳化油基钻井液体系。并对该体系进行了抗温、抗盐、抗钻屑污染性能评价及可逆乳化性能评价。结果表明,该体系具有较好的抗温、抗盐、抗污染能力,能满足钻井工程性能;同时,在加入转相剂后,体系能顺利的由油包水(W/O)型的体系转相为水包油(O/W)型的体系,显示了较好的可逆乳化的性能。     

一种高性能环保型钻井液的研究与应用

针对现有的环保钻井液存在性能差、成本高的问题,通过对天然高分子材料改性,研制了降滤失剂等关键处理剂,建立了高性能环保钻井液体系。该体系抗温达到150℃,页岩滚动回收率93.1%,流变性能优异,EC50值大于6×10~5 mg/L,BOD_5/COD_(cr)比值为29%,重金属离子含量低,能够满足钻井施工和环保的要求。该体系在胜利油田滨79区块应用15口井,施工顺利,完井电测一次成功率100%,井径扩大率1.65%。该体系性能稳定,可多次重复利用,实现了高性能、环保和低成本的统一,具有显著的推广应用价值。     

一种新型的油包水合成基钻井液

我国页岩气资源勘探开发已全面铺开。页岩失稳坍塌是目前困扰中国页岩气水平井大规模钻探的关键因素之一。合成基钻井液因其强抑制性强,在国外被广泛用于页岩气水平井钻井。借鉴国外相关经验,设计实验优选出油包水合成基钻井液的配方:矿物油(OA)+白油(OB)+水+3.0%乳化剂(纳米级SiO_2)+1.6%醋酸钾+1.0%有机土+3.0%降滤失剂+2.0%润湿剂+重晶石。以在实验室内合成低毒、价廉的矿物油OA和白油(OB)为基础油不仅能够降低成本,而且可以生物降解,对环境污染小。采用纳米级SiO_2做乳化剂,不仅有很好的粘结性、耐高温性、成膜性,而且对高速搅拌下产生的气泡有一定的消泡作用。采用醋酸钾替代氯化钙作为水相抑制剂,既增强了体系的抑制性又简化了配制工艺。该钻井液体系加重至2.40 g/cm~3的流变性能良好,破乳电压较高;在130℃条件下热滚老化后流变性及破乳电压变化都不大。该体系很适合用于高地层压力梯度的四川盆地页岩Ⅰ区块(下志留统龙马溪组下部—上奥陶统五峰组约86 m层段)含气泥页岩段目的层的开发。其良好的润滑性能也有利于在该区块进行大位移水平井开发。     

一种高温高压钻井液的性能评价及现场应用

钻井液抗温能力差,高温高压地层钻井频繁出现井漏、井壁失稳、机械钻速慢等复杂情况。室内评价了低固相抗高温DURATHERM钻井液的抗温性能、封堵性能、抑制性能及储层保护性能。180℃高温热滚实验前后流变性变化幅度较低,在10cm距离内可有效封堵模拟储层渗透率的砂岩柱;膨胀实验中膨胀率6%,与饱和氯化钾溶液相当;侵入地层岩心后反排渗透率为原始渗透率92.7%。针对高温高压地层特点,提出DURATHERM钻井液现场应用措施。现场应用表明DURATHERM钻井液适用于高温高压钻井。     

一种水基钻井液及其制备方法和应用

<正>申请号:201710470221.9申请日:2017-06-20申请人:中国石油天然气股份有限公司本发明提供了一种水基钻井液及其制备方法和应用。所述钻井液包括如下质量份成分:钠基膨润土1.5份、凹凸棒土1.5份、环保型添加剂0.9~1.1份、增黏剂0.2~0.25份、降滤失剂2.1~2.3份、盐4份、pH调节剂0.2~0.23份和水100份。与现有技术相比,本发明提供的水基钻井液具有环保和成本低的优点,环保型添加剂可生物降解,增加了钻井液的环保特性;钻井液配方相对简单。     

一种基于微泡沫钻井液的废水处理方案分析

采用微泡沫钻井液进行钻井过程中,会产生大量废水。泡沫钻井液废水含有大量表面活性剂,化学需氧量(COD值)较高,直接排放会对环境造成极大的影响。简要分析了表面活性剂对环境可能造成的影响,按照国家标准对废水进行了检测,依据实际情况,制定实验并分析结果,通过消泡以及絮凝过程,除去废液中大量的表面活性剂,并成功使COD值从4875降到184,证明方案切实有效。     

一种超高温钻井液降粘剂的合成及性能研究

研究了水基钻井液降粘剂磺化苯乙烯-衣康酸共聚物的合成方法。以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在衣康酸与苯乙烯摩尔比为1∶1.2、引发剂偶氮二异丁腈用量为0.6%、溶液共聚反应温度为90℃、共聚反应时间为5 h的条件下,得到苯乙烯-衣康酸共聚物,并用红外光谱对其结构进行了表征。该共聚物与过量20%发烟硫酸在50℃进行磺化反应2 h,生成降粘剂磺化苯乙烯-衣康酸共聚物(SSHIA)。在淡水钻井液中加入0.3%SSHIA,降粘率可达54%;且在260℃老化16 h后,降粘率仍达44%。     

一种钻井液滤液侵入储层深度的评价方法

本文利用高温高压动态滤失仪测试了不同时间钻井液污染岩心的滤失量,拟合得到滤失量跟时间平方根的线性方程,由此可计算出该钻井液体系在储层的滤失体积,而此滤失体积跟被污染储层的孔隙体积相等,据此可计算出滤液的侵入深度。计算公式表明:钻井液滤液侵入储层的深度与泥饼的渗透率、固体含量因素、渗滤压差、滤液粘度的复合影响参数及储层孔隙度、井眼半径有关。利用此方法评价了NB31-1-3H井和上海残雪北区块储层侵入深度,结果显示无固相弱凝胶钻井液体系侵入深度浅,具有较好的储层保护效果。     

钻井液的绿色化技术

讨论了聚合醇、多元醇、合成基、烷基葡萄糖苷钻井液体系、甲酸盐和硅酸盐等几种绿色化钻井液体系的研究及应用，探讨了钻井液绿色化技术存在的不足之处．提出了它的发展方向。     

一种改性腐植酸(SAH)钻井液添加剂的研究

本文介绍了一种新型的腐植酸改性钻井液添加剂——SAH。它适用于淡水泥浆,具有稀释和降低高温高压失水的功能,由于引入了有机硅,所以它兼备有很好地抑制粘土水化膨胀的能力,室内和现场试验证实,这种新型的添加剂值得推广使用,以替代目前广为使用的铁铬盐——一种造成环境污染的有毒物品。     

一种钻井液滤失剂的合成与室内评价

摘要：以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、丙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体,亚硫酸钠-过硫酸铵（质量比为1:2）为引发剂,制备了一种性能优异的钻井液降滤失剂PAADN。通过不同反应条件对聚合物降滤失剂性能的影响研究,得到最优合成条件：单体比为m（AM）：m（AMPS）：m（DMDAAC）：m（NVP）=51:40:6:3,单体总浓度为20%,反应温度为55℃,pH为7,引发剂用量为单体质量的0.5%,反应时间为5h。对该聚合物进行表征和性能评价得出：红外光谱图中未显示双键特征峰,并且含有各个单体特征官能团峰,证明单体全部参与反应;热重热差分析结果显示,该聚合物热稳定性好,可达326.5℃;该降滤失剂对淡水、盐水、人工模拟海水基浆均表现出良好的降失水效果。     

一种提高周边进水沉淀池效率的技术方案

污水处理系统中的重力沉淀池,常采用周边进水设计,本文通过沉淀池中水流截面的分析与改进,提出了适当位置增加出水装置,提高沉淀效率的方案。     

一种钻井液用无荧光润滑剂的研究与应用

介绍了一种以天然植物油为原料的钻井液用润滑剂RH。通过荧光、极压润滑系数、起泡率和配伍性等实验分析表明,RH具有优良的润滑性,同时无荧光、起泡率低和耐高温,对钻井液流变性能无影响。RH已在中石化东北区块完成了现场实验,取得了理想的施工效果。     

一种钻井液用环保润滑剂的制备及性能评价

钻井液是油气钻探过程中必需的多功能工作液,钻井液性能的优劣直接关乎钻井的成败。近年来,钻井过程中的高摩阻扭矩问题日益突出,而加入合适钻井液润滑剂以提高钻井液润滑性能是降摩减阻最有效的技术手段之一。为有效改善高摩阻扭矩工况条件下钻井液润滑性能,室内研选综合性能较优的基础油BBO-2和复合表面活性剂EMA,并通过制备条件优化,制备出了一种钻井液用环保润滑剂QLH-1。实验结果表明:环保型基础油BBO-2荧光级别降低,具有良好的低温流动性和自润滑性;QLH-1流动性较高,室温静置180天后无明显分层,荧光级别仅为1～2级,起泡率低,无生物毒性,且生物可降解性较好。在4%淡水膨润土浆中加入1.5%的QLH-1后,实验浆的润滑系数降低率达到88.64%,可抗温140℃,且与钻井液的配伍性良好。该新型润滑剂QLH-1原材料环保、易获取,制备工艺简单,成本较低廉,具有良好的深入研究及推广应用价值。