川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井,完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点,通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液,并在该井四开井段取得了成功应用。最后,对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述,如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等,主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液,逐步降低膨润土含量;②通过固控设备严格控制固相含量;③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度,并严格控制滤失量,保证钻井液pH值不低于10;④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能;⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂,从力化耦合角度防止井壁失稳;⑥易漏地层应严格控制钻井液密度,适当减少排量及提高黏度和切力,可加入不同粒径可酸化的封堵材料,进行屏蔽暂堵。      

塔深1井钻井液技术

塔深1井是一口特深科学探索井,设计井深8000 m,完钻井深8408 m,目的层为寒武系。该井钻遇地层复杂,易发生漏失、扩径、坍塌及卡钻等事故,为提高超深井钻井液携岩性能,针对不同开次、优选钻井液类型,一开采用CMC-HV膨润土钻井液以保护井口;二开使用低固相聚合物钻井液,确保大排量,低黏切,强包被,定时或定进尺短起下,从而有效避免阻卡;三开井段使用聚合物磺化防塌钻井液,预防了井壁垮塌和钻屑分散,增强了钻井液的抗温、抗盐水侵能力。四开、五开使用抗高温屏蔽聚磺钻井液技术,克服了高温高压、塌、卡、有进无出严重井漏、固相侵入、膏盐污染、大环空携砂等技术难题,该井的成功完钻为同类井提供了经验。     

英深1井钻井液技术

英深1井位于塔里木盆地西南坳陷齐姆根凸起英吉沙构造,是1口五开超深预探井直井,完钻井深为7258m。该井钻遇大段巨厚泥岩、膏泥岩、盐膏层,地层倾角大,裂缝发育,高压盐水层发育,钻井过程中遇到了很多困难。研究出了高密度抗盐膏钻井液配方及维护处理方案,并针对五开后钻井液密度高、压力高和温度高的问题,研制出了高密度磺化有机盐抗高温钻井液,同时,对四开固井中水泥浆发生闪凝,造成井漏、盐水溢流的问题,配出了密度为2.60和2.80g/cm3的压井液,成功地压住了盐水层。现场应用表明,高密度抗盐膏钻井液成功地克服了巨厚盐膏层、高压盐水层等难点;高密度磺化有机盐抗高温钻井液抑制性好,具有较低的粘度、切力和高温高压滤失量,在220℃,138MPa下仍有良好的流变性,满足了深井段钻井的需要;密度高达2.80g/cm3的压井液具有良好的流变性,成功地解决了高密度压井的技术难题。     

坨深6井高密度钻井液技术

坨深6井是胜利油田宁海地区的一口重点预探井,完钻时(井深4 230 m)钻井液密度达1.95 g/cm3.该井上部地层疏松,成岩性差,部分井段存在破裂带,地层承压能力低;下部地层压力系数和井底温度较高,易产生井壁坍塌、压差卡钻和井满等复杂事故.针对井壁稳定、井眼清洁和润滑防卡3大技术难点,经过大量的室内实验,确定了在坨深6井高密度井段使用聚(磺)聚合醇防塌高密度钻井液体系.现场应用表明,该体系流变性较好,抑制能力及抗温能力较强,固相容量高,可加重至钻井液密度为2.0 g/cm3;且工艺简单,操作方便.应用该钻井液体系,较好地解决了该地区井壁的严重失稳问题,保证了钻进施工的顺利进行,基本上能满足胜利油田宁海地区高密度钻井的需要.     

鸭深1井钻井液技术

鸭深1井是大庆油田在青海省柴北缘区块布置的第一口重点探井,完钻井深为4950.00m。该井上部地层疏松,承压能力弱,部分井段有破碎带,易发生井漏,狮子沟组至上油砂山组上部地层中,泥岩水化分散性强,易出现缩径、井壁坍塌;下部地层温度和地层压力系数高,抗温和维持井壁稳定是关键。全井存在多层高压盐水层,易发生井漏、井涌、井塌等事故。针对鸭深1井地质特点,通过室内实验研究确定,上部地层采用阳离子聚合物钻井液;钻至下部地层将钻井液转化为阳离子聚磺钻井液,提高钻井液的抗温性和稳定性。现场应用表明,该钻井液体系在高密度条件下具有较强的抑制性、防塌性和较好抗盐抗钙能力;减少了复杂事故的发生,保证了钻井施工的顺利进行。     

准噶尔南缘重点超深探井DF1井钻井液技术

DF1井是新疆油田在准噶尔盆地南缘一口重点风险超深探井,完钻设计井深7400m,地质情况复杂。塔西河组、安集海河组蒙脱石含量高,水敏性、造浆性极强,钻井液流变性能控制困难。四开井段紫泥泉子组、东沟组、连木沁组-胜金口组地层压力系数较低,定向钻井容易发生压差卡钻;五开用密度2.05~2.12g/cm3的抗高温全阳离子CQ-CPRT钻井液统筹兼顾高密度钻井液具有抗高温、强抑制性、强防塌封堵性、强润滑防卡性和良好的抗污染能力的前提下,很好地控制了高密度钻井液的流变性和高压高温失水,控制黏度在60~80s,高温高压失水≤6.0ml左右,成功钻至井深7353m。     

泌深1井抗高温钻井液体系室内研究

泌深1井是中石化重点探井,设计井深6000m。根据邻井资料,预计井底温度可达245℃。该井进入四开4500m后,深部井段泥质含量高,高温造浆、垮塌风险大,且地温梯度高,钻井液必须抗高温且抑制防塌性能好。因此,进行了大量室内实验,优选出抗高温处理剂和抗高温水基钻井液配方,经245℃/16h老化后,该配方流变性好,API滤失量4ml,摩阻系数0.074,抗15%劣土、5%NaCl和0.2%CaCl2等污染能力强,页岩回收率达到88.66%,可以满足该井深部井段地质和钻井需要。实际完钻井深6005m,完钻后钻井液停止循环24h实测井底温度236℃,创国内最高井底温度记录。     

雁探1“四高”井钻井液应用技术

雁探1井是中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司的一口重点矿权保护井,是青海油田柴达木盆地一里坪地区落雁山构造一口四开直井型风险井,完钻井深为5 909.95 m,钻探主要目的是探索落雁山构造E₃2～N₁含油气性;了解落雁山地区古-新近系暗色泥岩发育情况以及生烃能力,为下步盆地腹部大型区带热成因气勘探研究及部署提供依据。该井地质条件复杂,没有任何实钻参考资料,存在高温、高密度、高压盐水层、高浓度CO₂等叠加复杂因素,实际使用钻井液密度高达2.50 g/cm3,井底实测温度高达205℃,CO₂侵高达100%,加之多层高压盐水存在,是一口典型的“四高”井,钻井施工难度极大。优选采用了BH-WEI钻井液体系,围绕高温稳定性、抗酸性气体污染、抗盐水污染、高密度流变性、滤失量与流变性矛盾等技术难点,精细调整钻井液配方及维护处理措施,较好地解决了一系列技术难题和矛盾,顺利钻至设计井深5 700 m,后加深钻进至5 909.95 m突遇设计外的异常高压盐水层,由于关井压井时间过长,事故完井。该井技术难点典型,积累了宝贵的现场施工经验,具有很好的借鉴指导意义。      

轮东1井超深井钻井液技术

轮东1井是目前中国石油天然气集团公司在陆上钻的第一风险预探井,完钻井深为7 620 m.该井四开地层情况复杂,地层压力系数低、埋藏深、厚度大,极易发生、塌、溢等复杂.通过室内实验调整膨润土量和处理剂加量,优选出不同抗高温处理荆,现场并作了复查实验,最终确定了钻井液配方.经轮东1井的现场应用表明,该钻井液不仅满足了井下的生产需要,而且达到了预先设想的要求,其流变性、悬浮携带能力在200℃以内比较稳定;高温高压滤失量在160℃以内小于8 mL,200℃以内小于22 mL;分别在180℃下老化96 h、200℃下老化48 h,其性能均稳定.该技术为超深井钻井提供了一项技术储备.     

胜科1井四开超高温高密度钻井液技术

胜科1井井深超过7000m,井底温度为235℃,压力超过100 MPa.该井地层情况复杂,存在盐岩、泥页岩及盐膏泥混层,钻井液性能难以调控.该井四开(4155～7026 m)钻进使用了聚磺封堵防塌钻井液、高密度聚磺非渗透钻井液和超高温钻井液.应用结果表明,这3种钻井液的高温稳定性、润滑性和剪切稀释特性良好,在高固相情况下仍具有良好的流变性和低的高压滤失量,能经受住各种可溶性盐类及高价离子的污染,配制和维护处理方便,各种钻井液之间的转换非常顺利,没有出现任何井下复杂情况.该套钻井液技术有效地保证了胜科1井的安全、快速钻进.     

官深1井超高密度钻井液性能调控关键技术

超高密度钻井液存在提高密度困难、流动性及沉降稳定性差、性能调控难度高等多方面的技术问题。官深1井钻遇超高压层后,采用重晶石加重成功实施了2.50~2.87 g/cm3超高密度聚磺钻井液钻进,历时100多天,总进尺达785.9 m,钻井液性能稳定,循环泵压正常,作业安全顺利。结合实际施工情况,对钻井液密度、流变性和沉降稳定性等性能的现场维护处理关键技术进行了分析,探讨了其技术途径,为超高压复杂地层施工提供了可借鉴的超高密度钻井液实用技术和方法。     

抗高温高密度油基钻井液在塔里木油田大北12X井的应用

大北12X井是2018年塔里木油田的一口高温高压评价井,位于库车坳陷克拉苏构造带大北段大北12号构造东高点,该区块库姆格列木群膏盐岩段（4267～5287 m）普遍为高压～超高压,局部存在高压盐水层、漏层。钻井过程中,易出现井壁失稳、漏失、盐水侵等复杂技术难题。针对该区域的地质特点和作业要求,分析了高温高压作业条件下油基钻井液体系的技术难点,优选出抗高温高密度油基钻井液体系配方,并且通过室内实验,模拟高温高压井段作业可能出现的风险,进行了系统的工况模拟评价。实验结果表明,抗高温高密度油基钻井液体系性能稳定,破乳电压为1562 V、高温高压滤失量为1 mL,体系抗30%体积分数的近饱和NaCl盐水污染,污染后体系表观黏度变化小于10%,滤失量小于2 mL,破乳电压为1002 V。体系抗温稳定能力强,室内实验170℃老化10 d后体系流变性能稳定,沉降因子为0.522。现场应用表明,抗高温高密度油基钻井液体系能够解决塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带高温高压超高压盐膏层作业难题。四开井段,钻井液密度为2.43 g/cm3,油基钻井液保持了良好的钻井液流态,较低的黏度、切力及ECD等优良参数,未造成黏度、切力过高引起井漏等复杂情况。该井钻遇盐膏层厚度达2135 m,油基钻井液抗石膏污染能力强,流变性能稳定。      

高密度钻井液在缅甸合作区块中的应用

针对中海油－缅甸合作区M区块地层孔隙压力和坍塌应力高等复杂情况，开展了高密度钻井液技术研究。分析了高密度钻井液技术难点:膨润土含量、抑制性、加重材料和沉降稳定性，优选出高密度钻井液配方，对其在不同密度下的常规性能、不同膨润土含量对钻井液流变性的影响、抑制性进行了室内实验。结果表明，所优选的高密度钻井液具有较好的流变性、沉降稳定性和抑制性。该高密度钻井液在RM19－3－1井的成功应用表明，该技术可在缅甸合作区M区块进一步推广应用。     

高密度钻井液加重材料沉降问题研究进展

钻井液的密度对于地层的压力控制至关重要,而流变性和沉降稳定性控制是高密度钻井液技术存在的主要技术难点之一。传统的加重材料,例如API重晶石在高密度钻井液中存在严重的沉降问题,对钻完井作业造成严重影响。不同粒径、形貌和比重的加重材料对改善高密度钻井液的流变性和沉降稳定性有不同的作用。综述了对API重晶石沉降问题的研究现状以及作为替代API重晶石的微粉加重材料的研究进展。国内外的室内研究与现场应用表明,高密度的微粉加重材料可有效解决高密度钻井液的沉降稳定性问题,并且具有降低摩阻、当量循环密度等优点。但是,微粉加重材料也存在固相控制、泥饼清除困难,微粉颗粒团聚的缺点,研究学者针对这些问题已展开大量研究,并提出相应解决办法。      

马深1超深井四开钻井液技术

马深1井是中石化勘探分公司部署在川东北通南巴构造带马路背构造高部位的一口重点预探井。完钻井深为8 418 m,目的层主探下寒武统龙王庙组储层。该井四开作业井段为6 225.4~7 699 m,钻遇龙马溪组时存在大段泥页岩地层,井壁稳定问题比较突出,且地层压力系数高,超深井段井温高,钻井液易受酸根污染,施工风险较大。该井四开钻井液技术难点主要是高温下高密度钻井液流变性控制、井壁稳定及酸根污染问题等。针对以上难点,通过大量室内实验,优选出以下几种主要处理剂:抗温强的聚胺抑制剂BCG-7,加量控制在0.4%;抗温主剂采用高温下降滤失效果好且不提黏的SMP-3,加量控制在5%~6%;抗温降滤失效果好且不提黏的聚合物类降滤失剂PFL-L及HPL-3,加量分别控制在2%及1.5%;抗温降黏剂选用HR-300、SMS-19,加量视情况而定;同时引入抗氧化剂,以提高体系的抗温性。最终确定钻井液基本配方为3% NV-1+0.3% KOH+5% KCl+1.5% HPL-3+1% AOP-1+3% SCL+3% FT+5% SMP-3+3% LF-1+0.4% BCG-7+3% QS-2。在马深1井现场应用时,根据实钻情况及时调整处理剂加量,对钻井液配方进行微调,在该井四开井段使用过程中,表现出高温高密度下流变性好、抑制能力强、封堵效果好及抗酸根能力强的特点。KCl-胺基聚磺钻井液技术为顺利完成马深1井四开井段的钻探工作提供了强有力的技术支撑,最终形成了一套完整的超深井钻井液技术。      

东方29-1-6高温高压井段的钻井实践与认识

东方29-1-6井是勘探三号半潜式平台承钻的一口高温高压探井,不但存在着高温和高压影响钻井液稳定性的问题,还存在着由于地层孔隙压力与破裂压力接近,造成安全窗口狭窄而形成的井控风险。在钻井作业过程中,针对Φ212.7 mm(8-3/8")井段地层高温高压的特点,平台现场通过精细化管理和操作,优化了钻具组合,严密监控各项钻井参数,尤其是钻井液的井口返出温度。针对不同实时情况采取对应的应对措施以保持钻井液在"双高"下的良好流变性和稳定性。在弃井回收阶段做好注水泥塞等措施,安全、优质地完成了钻井任务,积累了现场施工经验,可供该区域及国内海洋高温高压钻井借鉴。     

不同加重剂对超高密度钻井液性能的影响

针对超高密度钻井液中加重剂用量大、货源稀少、价格昂贵,或硬度较大、磨损钻具、具有毒性等问题,选择目前应用最广泛的重晶石粉和国外开发的微锰粉MicroMAX为加重剂,研究了其对钻井液性能的影响。分别用扫描电镜和激光粒度仪分析了重晶石粉和微锰粉的微观形态和粒度分布,并将其按一定比例复配为加重剂,配制出2.85~2.90 kg/L的超高密度钻井液,高温老化后进行流变性、滤失性和沉降稳定性的评价试验。试验结果表明:纯度较高的重晶石粉能够配制出具有良好流变性、悬浮稳定性的超高密度钻井液,且高温高压滤失量小;用重晶石粉和密度更高、粒径较小的微锰粉复配加重,高温老化后钻井液的黏度和动切力下降,流变性有一定改善,但高温高压滤失量增大。综合考虑钻井液性能、经济性和实用性,建议用性价比相对较高的重晶石粉为加重剂。用重晶石粉加重的2.75~2.89 kg/L的超高密度钻井液在官深1井三开井段进行了现场试验,安全钻进约745 m。      

超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

Lu206井是四川盆地南部泸县长宁地区油气页岩气勘查区块的一口评价井,目的层为宝塔组。该井直导眼井井深为4082 m,实际钻井过程中钻遇高压裂缝气导致所施工的最高水基钻井液密度为2.42 g/cm3,气层活跃井控风险大,必须维持钻井液具有超高密度,由于密度超高导致固相控制难度大,还因为上部泥岩地层易造浆,所以导致调控钻井液体系的流变性困难。总结区域内钻井经验,通过系统的室内实验研究,将上部聚磺钻井液体系转换成抗污染能力、抑制性强的超高密度复合盐水钻井液。该复合盐水钻井液在实践中也面临着流变性调控的难点,加强现场理论分析和小型试验,优选出了一种褐煤树脂KJ-4,将KJ-4、高密度分散剂、磺化单宁一起复配,在Lu206井直导眼井四开进行了超高密度复合盐水钻井液的试验。结果表明,该复配组合能较好地调控复合盐水流变性,控制超高密度复合盐水钻井液的黏度和切力,为该区块高密度钻井液流变性的调控提供了一种解决思路。     

超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

Lu206井是四川盆地南部泸县长宁地区油气页岩气勘查区块的一口评价井,目的层为宝塔组。该井直导眼井井深为4082 m,实际钻井过程中钻遇高压裂缝气导致所施工的最高水基钻井液密度为2.42 g/cm3,气层活跃井控风险大,必须维持钻井液具有超高密度,由于密度超高导致固相控制难度大,还因为上部泥岩地层易造浆,所以导致调控钻井液体系的流变性困难。总结区域内钻井经验,通过系统的室内实验研究,将上部聚磺钻井液体系转换成抗污染能力、抑制性强的超高密度复合盐水钻井液。该复合盐水钻井液在实践中也面临着流变性调控的难点,加强现场理论分析和小型试验,优选出了一种褐煤树脂KJ-4,将KJ-4、高密度分散剂、磺化单宁一起复配,在Lu206井直导眼井四开进行了超高密度复合盐水钻井液的试验。结果表明,该复配组合能较好地调控复合盐水流变性,控制超高密度复合盐水钻井液的黏度和切力,为该区块高密度钻井液流变性的调控提供了一种解决思路。