实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

无固相钻井完井液在欠平衡钻井中的应用

塔里木北部地区塔河油田的主力油藏为奥陶系碳酸盐岩潜山型油藏。自从无固相聚合物钻井液体系在塔河油田的S66井首次尝试欠平衡钻井获得成功以来,先后对包括直井、水平井在内的16口井实施了欠平衡钻井。现场应用表明,无固相聚合物钻井液体系性能稳定,携岩性好,完全满足了塔北奥陶系欠平衡钻井要求。介绍了无固相聚合物钻井液体系的性能及现场应用情况。     

一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

大港油田板深7井钻井液工艺技术

板深7井是大港油田板桥古潜山构造的一口重点超深探井,完钻井深5191.96m。该井针对不同的地层采用不同的钻井液体系。二开选用聚合物钻井液和相应的技术措施,有效地抑制了地层造浆;三开选用硅基防塌钻井液,性能保持低粘度、低切力、高动塑比,利于携砂、脱气,具有良好的流变性和防塌性;四开实施欠平衡钻井技术,采用无固相钻井液体系。现场应用表明,在清水中加入1％的碱式碳酸锌、0．2％的缓蚀剂和适量烧碱,用可溶性盐来调节钻井液密度,防止了二氧化碳、硫化氢对钻具的腐蚀,保护了油气层,满足了欠平衡钻井的施工要求。     

HJS-1井钻井液技术研究与应用

HJS-1井在施工中钻遇高压水层、水化分散能力强的的巴列姆阶、纽康姆阶的含膏泥岩、复合盐岩层、易漏灰岩等多套复杂层系,使用聚合物钻井液、KCl聚合物钻井液、超高密度盐水钻井液、聚合醇环保欠饱和盐水钻井液等多套钻井液体系,满足了钻井施工、坫质录井的需要。现场施工表明,KCl聚合物钻井液抗盐膏能力强;超高密度盐水钻井液有效防止了盐层的塑形蠕动,钻井液性能稳定;油气层使用聚合醇环保欠饱和盐水钻井液,满足对油气层保护的要求。在该区普遍采用油基钻井液的情况下,使用环保型水基钻井液完成了全井施工,达到了地质勘探的目的。     

饱和盐水钻井液体系在王平1井的应用

江汉油田王平 1井在钻进车档断层盐间非砂岩储层时采用了饱和盐水钻井液体系 ,现场施工表明 ,该体系不仅满足了常规钻井施工需要 ,也满足了欠平衡压力钻井的需要。该井的顺利完钻 ,为饱和盐水钻井液在水平井欠平衡压力钻进中的应用积累了经验。     

可循环自动发泡钻井液技术

在优选表面活性剂、协同稳泡聚合物的基础上,进行了可循环自动发泡钻井液体系配方的优化,研制出了一种由聚合物基液和发泡剂组成的新型可循环自动发泡钻井液体系.性能测试结果表明,优选配方的聚合物基液完全能满足油气田的常规钻井需求,当添加发泡剂后,形成的泡沫钻井液同样具有很好的综合性能,适合油气田的欠平衡钻井.     

无固相甲酸盐和高温交联钻完井液体系的研究应用

报道了两种无固相钻完井液的研发和应用。以甲酸盐作加重荆的无固相钻井液，最高密度达1．90g／cm^3，以岩屑回收率和防粘土膨胀率表示的抑制性高于油田使用的聚合物钻井液和有机硅钻井液，被30％钻屑粉污染后性能变化较小，用80g／L的钠钙镁盐水和淡水配制的钻井液性能元差别；用该钻井液在井深3620m、井温12012的边缘评价井（欢633井）不稳定储层钻进，钻速比邻井提高30％；用该钻井液在锦150块井深分别为1874m和1836m的两口井储层钻进顺利，实现了不压裂投产。产量比对比井提高30％以上。专为勘探井马古3井研发的高温交联元固相钻井液，密度1．01～1．02g／cm^3，抑制性和耐温性与上述甲酸盐钻井液相同而耐固相污染能力尚可，其中的提粘剂与交联剂在井底温度（120-150℃）反应后，携岩能力提高，耐热性高达15012；使用该钻井液并借助无渗透油层保护技术，在马古3井实现了欠平衡（负压）钻井，钻井液性能稳定，钻进顺利。该井试油时日产油41m^3。这两种无固相钻完井液体系与充气、泡沫、油包水和水包油、两性聚合物、甲基葡糖苷等技术结合而实现了系列化。表3参2。     

HJS-1井钻井液技术的研究与应用

在HJS-1井的相邻地区钻井过程中钻遇高压水层、水化分散能力强的含膏泥岩、复合盐岩层、易漏灰岩等多套复杂层系，井壁失稳导致了复杂事故的发生。使用聚合物钻井液、KCl聚合物钻井液、超高密度盐水钻井液、聚合醇环保欠饱和盐水钻井液等多套体系，满足了钻井施工、地质录井的需要。现场应用表明，KCl聚合物钻井液抗盐膏能力强；超高密度盐水钻井液性能稳定，有效防止了盐层的塑性蠕动，井眼稳定；聚合醇环保欠饱和盐水钻井液，有效地保护了油气层。该区使用环保型水基钻井液顺利完成了全井施工，达到了地质勘探目的。     

埕海-区人工岛丛式井钻井液技术

埕海一号人工岛主要开发庄海4X1和庄海8断块,是海油陆采工程的重点项目.已完成22口丛式井,根据不同地层特性选择了不同的钻井液体系,并在钻进过程中精心维护.海水聚合物钻井液的低固相、低黏度和低切力特性有效解决了明化镇组泥岩堵导管、黏附井壁、缩径等难题.新型盐水聚合物钻井液较好地解决了沙河街泥页岩坍塌、大位移定向井井眼净化、钻井液润滑性及油气层保护等难题,保证了钻井的安全施工.但当固相含量增加或提高密度后钻井液润滑性能明显降低,因此需要对体系进一步完善.筛管完成井三开使用无固相钻井完井液,取得了较好的油气层保护效果.     

复杂地层条件下钻井液优化使用的探讨

中国石化西部新区等地层情况十分复杂,对在钻井中存在的钻井液问题进行了分析,着重从钻井液优化使用方面进行了探讨.认为:提高体系的抑制性,应该尽可能采用电性较高的钻井液,不同电性的处理剂尽量不要混用;为简化钻井现场配浆时间,提高钻井液流变性能及胶体稳定性,应按照钻井液配方,预先在泥浆站采用湿挤压钠化、改性和增效的方法制成方便钻井液复合粉;为在井壁形成高质量泥饼,钻井液体系应具备尽可能高的正电性,体系中固相颗粒应有一定的细度和合理级配,并且钻井过程中,井底应保持一定的过平衡压力,另外,应重视对所选用钻井液泥饼的物理化学性质进行检测和研究.     

特种稀释剂TX的评价及应用

稀释剂TX具有两大特性:一是具有抑制粘土分散的聚合物特性,二是在高矿化度、高固相含量、高温条件下能显著降低钻井液粘度和切力的特性。通过与国内外部分先进稀释剂的对比,评价了TX的流变性能、抗温性、抗盐膏污染能力和抑制性。结果表明,TX能显著降低水基钻井液的粘度和切力,具有较强的抗盐膏污染能力,能有效地抑制粘土分散,抗温在240℃以上,并有利于井壁稳定和提高钻速,适用于高温、高矿化度、高固相含量及各种复杂地质条件。TX加入钻井液的最佳方式为,首先与碱按3:1的比例配成浓度为20％的溶液,然后以溶液的形式加入钻井液中。     

抗盐钙抗高温的活化重晶石PF—BARA

分析了新型活化重晶石PF－BARA的表面改性机理,活化重晶石改善其在钻井液中的动力稳定性及钻井液流变性的机理,评价了活化重晶石PF－BARA的各项性能,PF－BAR A适用于淡水,海水及饱和盐水钻井液全系,与以前的活化重晶石相比,PF－BAR A不仅具有原活化重晶石具有的抗高钙,高盐的能力,而且抗高温能力进一步提高,适应主密度钻井液的要求,使密度为2．4g/cm^3的钻井液在210C条件下仍具有良好的流变性能。     

超高密度（ρ≥3.00g／cm^3）钻井液的研究与应用

官3井二叠系阳新统存在压力系数为2．85的超高压地层,需用密度为2．92－3.00g/cm^3的钻井液钻井,通过研究重晶石的表面性质及其他技术指标,在优选出高效稀释剂和润滑剂的基础上,胡定了可配制密度为3．02g/cm^3钻井液的重晶石技术指标,并确定了钻井液中膨润土的最佳加量为10.4-12.5g/L.稀释液为DQG－1碱液,润滑剂为1％－3％的FRH,护胶剂为PSC,经室内试验和在井深400m实钻应用证明,超高密度钻井液流变性,沉降稳定性及其他性能良好,配制及维护处理简易。     

钻井液CO2污染的预防与处理

柴3井是新疆柴窝铺地区土墩子构造上的1口探井,是柴2井（距柴3井150m)的替身井,设计井深为4500m,地层泥页岩成岩性差,水敏性强,极易不化剥落,含有CO2气体,柴3井应用具有抗CO2污染能力的钾基聚合物石蒌钻井液体系钻井,预防CO2气体的污染,用室内研制的FCLS,CaO,KOH胶液配方处理被CO2严得污染的钻井液,顺利完钻,柴3井现场试验表明,适当提高钻井液密度,能有效阻止地层中CO2气体的侵入,适当提高钻井液的pH值,有利于消除CO2的污染。     

YC21-1-4井钻井液技术

YC2l-1-4井是在莺琼盆地钻探的一口高温高压井,井深5250m,井底温度200℃。针对地层情况确定了一整套适应不同井段要求的钻井液体系,即ψ660.4 mm井眼使用海水胍胶膨润土浆;ψ508 mm井眼使用KCl/PHPA钻井液;ψ374.65 mm和ψ311.15 mm井眼使用QUADRILL高温钻井液;ψ215.9 mm井眼使用ULTlDRILL合成基钻井液。配合使用了一定的工艺技术和先进的测试仪器。结果表明,该套钻井液体系抑制性强,具有抗高温、降滤失、稳定井壁的性能,满足了YC2l-1-4井钻井施工的要求。     

苏49井钻井液技术

苏49井是冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡信安镇北潜山构造上的一口重点预探井,完钻井深5250 m。针对所钻地层胶结性差,造浆性强,易塌、易漏的特点,上部地层采用正电胶聚合物钻井液体系;下部地层采用聚磺钻井液体系。现场应用表明,这两种钻井液体系性能稳定,抗温性能强,防塌效果好,抑制了玄武岩、煤层的垮塌,保证了取心、电测、下套管及固井施工的顺利进行,全井未发生粘卡事故。     

Mud volcanoes and structural development on Shah Deniz

Shah Deniz is a large four-way dip closed structure in the South Caspian located approximately 35 km to the southeast of Bahar and 70 km southwest of the Guneshli–Chirag–Azeri (GCA) Oil Field. A large 3D survey (800 km²) was acquired over the PSA area in the summer of 1997 and the first exploration well was spudded in the summer of 1998, the second in the summer of 1999. 3D data has shown many interesting details about the development of mud volcanoes and associated features over Shah Deniz and this information has been used to help in the drilling of exploration wells. Mud volcano features on Shah Deniz range from small (hundreds of square-meter) cones to a large “collapse caldera” (10–15 km²) that overlies much of the northern part of the crest. All mud volcano features appear to be associated with the crests of deep (pre-Maykop) structural highs. Isochron maps of seismic intervals within the Quaternary and Apsheron show that the Shah Deniz structure started to form at around the end of Productive Series deposition and continued through into the upper Quaternary. Mud volcano activity did not begin until middle Apsheron. There is therefore a delay between the start of structural development and the appearance of mud volcano flows of approximately 0.5 million years. Mud volcanoes appeared first at the southern end of the structure, while the major mud volcano on the crest did not start to develop until slightly later within the Apsheron. This is consistent with the observation that the structure initially developed in the south, before the major direction of shortening, NW–SE, seen today, became more dominant in the Mid-Apsheron. The mud volcano flows that are relatively high amplitude seismically can be clearly seen on the seismic, using voxel-based volume visualization, when stratigraphy parallel time slices are viewed. The opacity of the amplitude spectrum can be varied such that any particular amplitude ranges can be highlighted. This technique has shown moderate to high amplitude flows coming from the major central mud volcano that have a lateral extent of up to 17 km and widths of around 0.5 km. The impact of seabed topography can also be seen on the flows as well as the different characteristics of the individual mud volcanoes.     

欠平衡水平井王平1井饱和盐水水包油钻井液技术

王平1井是江汉油田的第一口中曲率水平井，储层岩性为盐间非砂岩层，水平井段采用欠平衡钻井技术。该井钻井液技术难点为：抑制岩盐析出，防止井径扩大；井身设计为“马鞍”型，且靶区共有5个靶点，使得钻柱与井壁的接触更加紧密，摩阻与粘附力增大；大斜度井段和水平段的携岩问题和井眼的清洁问题较为突出；如何降低饱和盐水钻井液的密度，满足欠平衡钻井施工的要求，保护好油气层，是该井能否钻探成功的关键。应用结果表明，饱和盐水水包油钻井液有效地抑制了盐岩层的溶解和坍塌，保证了井眼轨迹的平滑，而且钻井液润滑性能好，起下钻、电测和下套管作业均畅通无阻；由于应用了新型处理剂PMPH，保证了钻井液具有较高的切力，增强了悬浮和携带岩屑的能力，避免了岩屑床的形成；钻井液密度始终在1．35－1．51g/cm^3范围内，满足了欠平衡钻井对密度的要求。王平1井投产后初产量为65t/d，稳产量为12．2t/d。     

钻井液处理剂及体系对聚合醇JLXI浊点的影响

聚合醇类水基防塌钻井液体系(简称 PEM)作为适应环境保护要求的一种新型钻井液体系应用越来越广泛。PEM 的核心处理剂为聚合醇类水基防塌润滑剂 JLX,JLX是一种非离子型低分子量聚合物,其作用机理是具有浊点特性。研究了钻井液体系及常用处理剂对两种聚合醇 JLX1 和JLX2 浊点的影响。实验结果表明,无机处理剂如 KCl 对 JLX浊点有显著的影响;而有机高分子处理剂的影响则较复杂,低浓度时能使 JLX 浊点上升,高浓度时则使 JLX 浊点下降;体系也能降低 JLX 浊点,并且对低浓度的无机处理剂如 KCl有一定的缓冲作用。