环保型水基钻井液在胜利油田的研究与应用

废弃钻井液一直是钻井工程的主要污染物之一,而研发环保型水基钻井液体系,从源头上控制废弃钻井液环境污染,已成为现阶段实现“绿色钻井、清洁生产”的重要途径。针对胜利油田环保型水基钻井液技术需求,自主研发了基于改性淀粉的抗高温环保降滤失剂HBFR,其在淡水、盐水中均具有良好的降滤失性能,抗温达150℃,形成了环保型水基钻井液系列配套处理剂,构建了综合性能良好的抗高温（150℃）环保型水基钻井液体系（SLHB）。评价结果表明,SLHB体系具有良好的流变、滤失、抑制页岩水化及抗污染性能,高温高压滤失量为10.2 mL,EC₅₀值大于1×105 mg/L,BOD₅/COD_Cr为16.2%,可达到国家污水排放二级标准。SLHB已在胜利油田现场应用10余口井,较好地满足了胜利油田环保钻井液技术需求。      

环保型天然高分子水基钻井液的研究与现场应用

基于天然高分子水基钻井液用主要处理剂：天然高分子包被剂IND30、天然高分子降滤失剂NAT20和NAT50、无荧光白沥青防塌剂NFA25和聚合醇防塌剂PGCS-1,优选出了环保型天然高分子水基钻井液的基本配方：5.0%膨润土＋0.1%NaOH＋0.3%IND30＋0.5%NAT20＋0.5%NAT50＋2.0%NFA25＋2.0%PGCS-1,并对其性能进行了评价。结果表明,该天然高分子水基钻井液具有强抑制能力和良好的抗温性、抗污染性、保护油气田及环保性能。广安地区6口井的现场应用表明,该环保型天然高分子水基钻井液体系维护简单,处理方便,在稳定井壁、提高机械钻速、保护储层、环境保护等方面优点显著,值得进一步推广应用。     

环保型水基钻井液新进展

为了协调解决石油勘探开发与环境保护的矛盾，特别是海洋和内陆水域石油开发与环境保护的矛盾，国外一些石油公司研究成功了既能满足石油工程技术需要，又能满足环境要求的各种新型钻井液处理剂，从而建立环境可接受的水基钻井液体系。     

抗高温水基钻井液在龙岗地区的应用

针对龙岗地区深井段的工程地质特点,进一步优化抗高温水基钻井液体系,配制了高温热稳定性优良、抗盐钙污染能力强、抑制性能好的抗高温水基钻井液。在龙岗地区剑门1井、龙岗（301-3井、龙岗19井及龙岗29井进行了现场应用。室内及现场试验结果表明,该钻井液体系抗温达180℃、抗盐达15％及抗钙大于1000mg／L;钻井液综合性能优良,可有效减少井下复杂情况,能够满足该地区深井段安全快速钻井的要求。     

超高温(240℃)水基钻井液体系研究

针对中国目前高温深井钻井的需求，研制出了一种新型抗高温水基钻井液体系，抗温可达240℃。该体系主要由抗高温保护剂、高温降滤失剂、封堵剂、增粘剂等组成。抗高温保护剂GBH可以大幅度提高磺化聚合物的抗高温降滤失性能、高温稳定性能及钻井液体系的整体抗温性能。评价了新型抗高温水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压降滤失性能、流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。实验结果表明，该抗高温水基钻井液体系各种密度配方在240℃温度下均具有良好的高温稳定性，高温高压滤失量低，并具有良好的流变性能、抑制性能和抗钻屑污染性能。     

超低摩阻水基钻井液在页岩气水平井的应用

油基钻井液具有优异的抑制性、封堵性、润滑性,是目前页岩气井作业的主要钻井液类型,但其对生态环境造成严重影响、过高的成本及废弃钻井液和钻屑处理压力限制了其在钻井中的应用。涪陵焦石部署4口水平井,钻探目的层为龙马溪组-五峰组,目的层含大段泥页岩,裂缝发育,易水化分散、垮塌漏失风险大。针对涪陵水平井要求低摩阻及地层泥页岩易发生井壁失稳的特点,研究了一套超低摩阻水基钻井液体系。该体系具有较好的流变和抑制性能,同时具有和油基钻井液相当的润滑性能。现场应用表明,超低摩阻水基钻井液实现了页岩气井水平段全流程高效安全作业,与同区块油基钻井液相比机械钻速提高了24.7%,每米钻时降低了6.2%,水平段起下钻1～2次,而油基钻井液需要2～3次,其中涪陵X4井水平段长2235 m,创完钻时国内页岩气水平井水基作业记录。该超低摩阻水基钻井液在涪陵页岩气的成功应用有望实现页岩气水基钻井液替代油基钻井液作业。     

环境友好型水基钻井液GREEN-DRILL的研制与应用

为了提高海上油气田钻井液的环保性能,在开发环保型高效封堵剂GS、水基润滑剂GL和水溶性抑制剂GG的基础上,研制出了环境友好型水基钻井液GREEN-DRILL。性能评价结果表明,水基钻井液GREEN-DRILL的基本性能稳定,抑制性能与聚合醇钻井液基本相当,其生物需氧量与化学耗氧量的比值为67.5%,对蒙古裸腹溞Ⅰ龄幼体72 h半数致死浓度大于60 000 mg/L,高于国家一级海域生物毒性容许值,符合国家一级海域排放标准。同时,在水中稀释后无油膜、无黑色漂浮物。渤海油田5井次的现场应用表明,水基钻井液GREEN-DRILL能解决渤海油田存在的渗漏和井漏问题,性能稳定,环保性能优良。      

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。     

一种无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系

为减少油气资源勘探与开发过程中钻井液对周围环境的污染与生态系统的破坏,实现"绿色"钻井,并尽可能提高钻井液性能,笔者采用研制的包被剂、仿生固壁剂等与优选的处理剂进行复合,研发出了一套无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系。室内研究结果表明,该体系在热稳定性、抗污染能力、抑制性能等方面表现优异,在120℃下连续热滚72h后钻井液性能稳定,可抗土粉污染达10%,抗钙侵0.8%,抗盐侵30%,页岩岩屑滚动回收率高达98.5%,抑制性评价结果优于PHPA/KCl体系。该体系能够满足常规环保评价指标,同时避免了使用氯盐,减轻对土壤结构、植物生长和地下水产生的负面影响。半数有效浓度EC₅₀小于106 mg/L,易生物降解比值BOD₅/COD_Cr为0.633,重金属含量远低于标准值,因此,无生物毒性,可降解,可排放。实验数据和评价结果均表明,该体系是一种既能满足钻井工程需求又能保护生态环境的新型水基钻井液体系,有较好的应用前景。      

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。      

抗高温环保型弱凝胶钻井液

为了满足当前钻井逐渐深层次化、复杂化要求以及保护环境的需要,在分析目前各类环保型钻井液处理剂的基础上,以生物聚合物为主要原料,经过表面活化以及复合等工艺,研制出了抗高温弱凝胶提切剂GEL-ZL,并以此构建了抗高温弱凝胶环保型钻井液.实验结果表明,GEL-ZL的抗温性能可达160℃;能大幅度提高低剪切速率下的黏度,有利于提高钻井液悬浮和动态携砂能力,保持井眼清洁;形成的抗高温环保型钻井液滤失量低,具有良好的抑制性能和储层保护性能,渗透率恢复值达89.8％,是一种无害的钻井液体系.     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成与性能评价

钻井液用降滤失剂在高温、盐水等复杂环境下失效是深井、超深井钻探开发过程中遇到的突出问题。采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,合成了水基钻井液用抗高温降滤失剂JLS200,并对其进行了红外光谱和热重分析,评价了其在钻井液中的性能。结果表明,所合成的抗高温降滤失剂热稳定性好,抗温达200℃,抗盐至饱和;在KCl钻井液中具有良好的配伍性,滤失量低、流变性好,加入1% JLS200后,200℃老化后的API滤失量由12 mL降至3.2 mL,高温高压滤失量由54 mL降至15 mL,高温老化前后钻井液黏度和切力变化不大。该钻井液用降滤失剂具有较好的应用前景。      

胜利油田大位移井钻井液技术研究与应用

介绍了胜利油田大位移井钻井液技术发展、技术关键及施工工艺，对研究应用的几种钻井液体系配方、性能和应用情况进行了说明。通过对水基钻井液性能的调节，并引入了黑色正电胶BPS、纳米乳液等钻井液处理剂，满足了大位移井施工对摩阻扭矩、井眼稳定、携岩、抑制等技术的要求，保证了钻井完井作业的顺利进行。认为研究应用的水基钻井液在现有钻井设备的基础上，能够用于水平位移从4000～5000m井的施工，用低毒性油基钻井液可进行更大位移井的施工。     

一种环保型抗高温钻井液技术

随着中国对环境保护要求力度的加大,传统的磺化类、矿物油类材料使用受限,同时勘探开发向着更深发展,完钻井深不断增加,温度越来越高,目前国内环保钻井液仅能抗温达180℃,难以满足环境敏感区域深井施工要求。因此,研制合成了新型环保抗高温增黏剂BZ-ZNJ、环保抗高温降滤失剂BZ-KGJ等处理剂材料,复配其他环保处理剂,最终形成了一种环保抗高温钻井液体系。该体系抗温达到230℃,在230℃下流变性能可控,黏度切力满足施工要求,抗盐达到饱和,抗钙达到1.5%,抗黏土侵10%,钻井液的EC50大于30 000 mg/L,属于无毒,金属离子含量均低于标准值,满足环境保护要求。该体系具有较好的应用前景。     

高性能抗高温聚合物钻井液研究与应用

为满足环境敏感性海域高温深井钻井作业和环境保护要求,研究了抗温200℃,生物毒性值LC₅₀大于10×104mg/L的高性能抗高温聚合物钻井液,其以合成聚合物为主要处理剂,辅以优选出的纳米封堵剂、页岩抑制剂和极压润滑剂,该体系具有了油基钻井液抑制泥页岩水化的分散性能和润滑性能,对环境友好,可直接排海。实验表明,分别以重晶石和甲酸盐为加重剂,该抗高温聚合物海水基钻井液体系在200℃高温热稳定时间长达48 h以上,高温高压滤失量为12～25mL,抗20%氯化钠和0.5%氯化钙污染,生物毒性卤虫96 h半致死浓度LC₅₀大于10×104 mg/L,发光细菌半数有效浓度EC₅₀大于30×104 mg/L,符合一级海区生物毒性排放要求。在环渤海油田进行了现场应用,取得了良好的试验效果,试验最深井深6 066 m,最高井底温度204℃。      

WZ油田环保钻井液应用技术

钻井施工中所产生的钻屑及钻井液等废弃物极易污染环境,特别是钻井液废弃物和污水渗透到地下,造成地下水源的严重污染。在分析研究现有的钻井液与完井液添加剂及体系的化学毒性、生物毒性及生物降解性的基础上,开展了钻井液的环保性能、油层保护及防塌性能的协同研究,研制开发出了无毒高效润滑剂FXJS和油层保护防塌剂SD-301,并优选出以PMHA-Ⅱ、COATER为主聚物和SF-1为高温稀释剂的环境无害化钻井液。经现场应用表明,环境无害化钻井液具有一定的抑制性、降滤失性和润滑性、防塌性,井下无垮塌划眼现象发生,井径扩大率小于7%,万米粘卡率为零,保证了钻井施工的顺利进行;该钻井液油气层渗透率恢复值高,表皮系数均为负值,有效地保护了油气层。     

胜利油田中深井钻井液的优化与应用

为满足中深井 ,特别是高地层压力深井钻井的需要 ,优选了 PHP- CFH- MMH复合钻井液体系。介绍了该钻井液体系的配方、室内试验、处理维护措施及在 35口中深井的应用情况。实践证明 ,该钻井液体系抗温性好、抑制性强、润滑性好 ,并且有良好的触变性、悬浮性、防塌性及携岩性等 ,而且维护简便 ,性能稳定 ,在防止粘卡 ,减少钻井事故 ,提高钻井速度 ,保护油气层等方面具有独特的作用。