高密度低黏度阳离子钻井液技术的研究与应用

流变性是深井高密度钻井液的关键技术难题之一，其主要影响因素是在高固相含量情况下亚微态粒子、处理剂、加重剂之间形成多元复合体结构。采取的解决措施有：根据密度-粒径分布-黏度曲线确定了最优化的加重剂粒径分布；用小阳离子作粒子稳定剂，以减少亚微态粒子含量；改善了钻井液的配制工艺，最大限度地降低黏土含量，通过提高钻井液液相黏度来满足加重剂的悬浮要求，并用正电胶、铁铬盐和红矾碱液作流型调节剂。对阳离子钻井液配方进行了优选，优选出的钻井液黏度可在55～180s之间任意调节，流动性好，并建立了高密度钻井液主要性能控制指标。在酒东油田3口井的应用结果表明，该钻井液解决了深井高密度钻井液的流变性问题，并通过回收利用，取得了较好的经济效益。     

高密度钻井液加重剂回收技术

随着深井、超深井钻井技术的发展，高密度钻井液加重剂的回收再利用日益受到重视。为此，通过研究有害固相与加重剂的粒度分布，建立了数学模型，确定出回收加重剂的最佳分离点，得到相应回收设备的工作参数。结合油气田现有固控系统的配置，设计出回收加重剂的系统配置方案：采用细目振动筛+可调速离心机+高速离心机的组合方式，通过控制阀门、流量计及变频器合理结合，达到把加重剂分离出来，同时将其有害固相加以清除的目的。通过在塔里木油田神木一井的现场实验，验证了回收加重剂理论模型的有效性。该技术能回收大量的加重剂、节约加重剂的费用、减少矿产资源损耗，更有效地解决了环境污染问题，具有显著的社会经济效益。     

超深井钻井液固控系统配套合理性探讨

深井、超深井钻井时井下问题更为复杂,这对钻井液性能提出了更高的要求。目前国内超深井固控系统设计不太合理,技术性能较落后,钻井液固相含量控制、加重剂的回收及油基钻井液的处理效果达不到预期要求。通过分析钻井液中固相颗粒特性,结合超深井地层特点以及国内油田现有固控设备的配置及使用问题,探讨满足超深井要求的固控系统的合理配置。优化后的固控系统提高了固控效率,可以实现加重剂、钻井液的双相回收及利用。优化思路可以为油田固控系统配置的合理性改进提供参考和借鉴。     

吐哈油田废钻井液脱稳固化技术研究

目前钻井井场普遍采用固化处理后掩埋复耕的方法处理废钻井液，但固化体中的污染物易被水浸泡出来，固化后仍存在污染环境的风险。对吐哈油田废钻井液，决定采用先破胶再进行固化的处理方法，并通过实验研究，确定出了适合于吐哈油田废钻井液的破胶剂和固化剂配方。该工艺和配方对吐哈油田废钻井液进行了固化处理，固化产物的强度大于0．4MPa，固化物浸出液中污染物含量达到国家污水综合排放标准二级标准要求。     

川东地区深井高密度聚合物钻井液技术问题的研究

为了解决川东深井高密度聚合物钻井液面临的技术问题,根据川东地区高密度钻井液的技术要求与技术现状,结合国内高密度聚舍物钻井液的研究情况,经过大量反复的现场实践,确定了川东深井高密度聚合物钻井液现实可行的技术路线——适度分散的强抑制、强封堵特性的钾钙基沥青树脂两性离子聚合物高密度钻井液,其典型配方为:预水化新浆(或上部井段聚合物低固相钻井液) XY27(或再复配SK—4等低分子量聚合物) SMp KHm CaO 沥青类处理剂 润滑防卡剂 加重剂。此体系在保持磺化高密度钻井液优点的同时又较好地解决了磺化高密度钻井液和聚合物不分散高密度钻井液未能解决的问题,收到了显著的技术经济效益,为研究建立复杂地区深井聚合物高密度钻井液体系提供了有益的参考。     

废钻井液固化干粉室内评价与探讨

探讨了废钻井液固化干粉用作加重材料对钻井液流变性、滤失造壁性、抑制性、润滑性以及钻速的影响。室内实验表明，废钻井液干粉作为加重剂使用是可行的，为废钻井液的再利用和井场环境保护提供了一条可行途径。     

普光气田深井聚磺钻井液废液处理装置的研究及应用

介绍了移动式钻井废液处理装置的原理、组成、技术参数、性能特点和应用效果。现场应用结果表明，采用该装置处理深井聚磺钻井液废液和钻井污水，净化水可达到GB89781996的1～2级技术要求，混凝过程磁吸附分离的渣泥含水率低于86％，经固化后可进行无害化处置；废钻井液及钻屑采用破胶／固化组合工艺处理后，固化物毒性符合C-B／T5085．31996和GB18599-2001的技术要求，固化物浸出液主要技术指标符合GB8978～1996的1～2级技术要求，较好地解决了普光气田深井聚磺钻井液钻井产生的污水处理达标排放和废钻井液固化后的固化物堆放处置等技术难题 。     

高密度钻井液加重剂的研究

随着勘探开发向纵深发展,深井、超深井钻探数量增加,高密度钻井液加重剂的研究必将越来越受到重视。钻井液中最常用的加重剂是重晶石,其他还包括密度较低的碳酸钙,密度高的铁矿粉、四氧化锰和方铅矿粉等。加重剂的加入使钻井液固相含量增加,从而导致钻井液的流变性、滤失造壁性和润滑性变差。基于“堆积理论”,通过优化加重剂粒径级配可改善高密度钻井液的流变性;通过对加重剂表面进行改性,可以改善加重剂的悬浮性和降低对流变性的影响。通过“实时”分离、回收,可以大大降低高密度钻井液的成本和减少钻井液废弃物。加重剂的加重性能优化以及经济高效回收再利用技术将是高密度钻井液加重剂研究的发展趋势。     

玉门油田深井抗高温防塌钻井液技术

为解决青西油田深井钻井难题,通过岩性、物性分析,筛选出抗高温降滤失剂、防塌剂、封堵剂,并确定各井段钻井液配方。现场应用表明：应用该钻井液技术的井井壁稳定、井径扩大率小、机械钻速高．钻井液流变性好、抗高温能力强,具有良好的推广应用前景。     

玉门油田深井抗高温防塌钻井液技术

为解决青西油田深井钻井难题，通过岩性、物性分析，筛选出抗温降滤失剂、高温高压降滤失剂、防塌剂、封堵剂，确定各井段钻井液配方。现场应用表明：井壁稳定，井径扩大率小，机械钻速高，流变性好，抗高温能力强，取得了良好的经济和社会效益，有良好的推广应用前景。     

高温高压对超深井钻井液密度的影响

井眼内钻井液密度是进行各种钻井施工和设计的必要的基础数据,高温高压环境下的超深井钻井液密度不再是一个常数,而是随温度和压力的变化而变化,因此有必要对超深井钻井中高温高压对钻井液密度的影响进行研究。利用高温高压钻井液密度模拟实验装置,采用胜科1井现场配制的超深井钻井液,测量了温度、压力对超深井水基钻井液密度的影响特性,根据测量结果,建立了温度、压力影响下的水基钻井液密度预测模型。结果表明,水基钻井液密度受温度变化影响比受压力变化影响大,随着温度、压力的增大,钻井液密度降幅较大,同时,高温高压下钻井液更具有可压缩性。建立的预测模型为合理确定现场钻井液密度范围提供了一种新方法。     

几种泥浆加重剂的减磨性能研究

在钻超深井、大斜度井、大位移井及水平井的过程中，套管和钻柱的磨损是必须考虑的问题。对套管磨损过程进行应力分析知，最大剪应力是造成套管磨损的主要原因；套管的磨损主要是接触疲劳磨损和磨粒磨损共同作用的结果。针对现有的减磨措施．文章利用改进的ML-100型试验机．分析对比几种泥浆加重剂的减磨性能．在钻井液中加入活性减磨加重剂，以改善钻井液的润滑性能．可方便有效地降低套管与钻枉的磨损。     

国内外钻井液技术新进展及对21世纪的展望（II）

综述了20世纪90年代末期,国内外钻井液技术在新型钻井液,防堵堵漏,废弃钻井液处理等方面的新进展,并展望了21世纪钻井液技术的发展方向。     

阿北1井垂直钻井工具应用分析

为解决塔里木盆地两北地区二叠系地层底部-志留系地层采用常规钻具组合钻井时井斜严重及防斜与打快矛盾突出的难题,阿北1井进行了VTK垂直钻井系统防斜打快试验。VTK垂直钻井系统为一种闭环自动垂直钻井系统,在工作中可主动启动液压部件,通过1~2个肋板向井壁施加一定的作用力以对抗井斜趋势,以保持井眼按垂直方向钻进。现场试验结果表明:阿北1井应用VTK垂直钻井系统钻进深部易斜地层时,井斜角控制在0.14°~2.09°,大部分井段的井斜角小于1.00°;大部分试验井段(5 331.00~5 532.00和5 698.8~5 965.15 m)机械钻速可达2.34~1.17 m/h,与常规钟摆钻具组合相比,机械钻速提高17%~21%。这表明利用VTK垂直钻井系统基本可以解决塔里木盆地两北地区井斜控制困难及防斜与打快突出的难题,但为充分发挥VTK垂直钻井系统防斜打快的优势,需在钻头选型、钻井液性能优化及应对井下故障能力等方面进行进一步研究。      

深水超深井钻井井筒温度剖面预测

在深水海域进行超深井钻井时,钻井液温度变化幅度较大,温度剖面的准确预测对于深水超深井的安全钻进至关重要。为了准确预测深水超深井钻井温度剖面,为深水超深井钻井设计提供借鉴,通过能量守恒原理建立了钻井温度剖面的计算模型,考虑不同井段的传热方式不同,将井身结构分为海水段、套管段、裸眼段进行分析,并通过数值法求解。通过实例计算对影响温度剖面的因素进行了分析。结果表明,钻井液循环300 min后,钻井液温度剖面趋于稳定;钻井液在整个循环过程中,温度差可达150 ℃;排量对井壁温度的影响较小,对井底钻井液温度的影响较大,且排量越大,井底温度越高;由于目的层较深,入口温度对于井底温度的影响较小。研究结果可为我国深水超深井安全钻井提供参考。     

深井、大斜度井尾管悬挂固井工艺

针对深井、大斜度井尾管固井风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高等特点,研制了一种液压-机械联作式自动脱挂尾管悬挂器以及固井工艺,介绍了该悬挂器的结构、工作原理、性能特点。该悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂,双胶塞碰压顶替的工作方式,可实现坐封、脱挂、碰压、冲洗连续施工,允许大幅度上提、下放、旋转套管及中途循环钻井液,能够有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难、留水泥塞等技术难题。通过15口井的现场应用,表明该工艺可提高尾管固井质量、缩短钻完井时间、降低成本、减少井下钻具事故,有进一步推广的价值。     

新型加重材料在大庆油田的试验与应用

大庆油田使用的JGN-A重钻井液体系,存在稳定性差、粘度和切力上升快、动塑比不理想等问题、使用新型钻井液加重材料——活化重晶石代替普通重晶石加重后,解决了JGN-A重钻井液存在的问题,同时还节省了加重材料、水、处理剂的用量,减少了重钻井液的排放量。文中介绍了活化重晶石的基本原理、室内评价和现场试验情况,认为活化重晶石具有广阔的应用前景和推广价值。     

深水井控中地层呼吸效应的识别与处理探讨

在海洋深水海域,由于其沉积环境的特殊性而使得地层比较脆弱,表现为地层孔隙压力和破裂压力之间的窗口比较窄,在实施钻探作业过程中当循环当量钻井液密度接近于地层破裂压力而超过井周地层的闭合钻井液密度当量,就会形成地层呼吸效应,即正常钻进保持循环时部分钻井液进入井眼附近地层,在接立柱停止循环时这部分钻井液回吐而观察到溢流,从表象上难以判断是地层回吐还是真正发生了溢流,需要频繁使用司钻法循环出溢流来确认,这给井控作业增加额外时间和风险。此文分析了深水地层呼吸效应的形成机理,阐述在深水钻井中如何识别与判断地层呼吸,提出相应的技术措施,为深水钻井作业提供参考。     

渤海油田钻井废弃物源头减量及资源化利用研究

渤海油田钻井过程中会产生大量的钻井废弃物,主要包括废弃钻井岩屑和废弃钻井液。随着油田开发井的增加,环境隐患、运输和处理处置成本不断增加。开展了源头减量和资源化利用的实验研究,采用负压微振过滤系统对海洋油田固控系统中的振动筛筛上物进行源头减量,采用“破胶-离心分离-臭氧气浮分离-陶瓷膜分离”工艺处理废弃钻井液,处理后的钻井液可回用配制新的钻井液。结果表明,入口岩屑含液率在100%以上,转速在24 r/min以内,滤布目数低于API160时,废弃钻井岩屑有很好的脱水效果,出口的岩屑含液率为21%~22%,回用配制新钻井液的净水中油的质量浓度在10 mg/L以下。