稀硅酸盐抗钙防塌钻井液在毛坝-1井的应用

毛坝-1井位于四川省的东北部，其钻穿的地层倾角大、结构复杂，有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层，膏盐层等，为克服石膏侵、膏盐侵、硫化氢气侵、高压天然气侵、井漏、井涌等复杂情况，试验应用了稀硅酸盐钻井液体系，取得了较理想的结果。所设计的稀硅酸盐抗钙防塌钻井液体系可保持较高的pH值，具有良好的抗膏、盐、硫化氢、天然气侵能力，良好的封堵微裂缝效果和润滑防卡作用，抗硫化氢侵污能力强，与各种除硫剂配伍性好，适合高含硫地区钻井施工。体系所使用药品种类少，性能稳定，易于维护，处理剂毒性小，符合环保要求。     

聚硅醇钻井液在川东北复杂深井中的应用

川东北地区地质构造复杂，地层倾角大，有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层和盐膏层等，为解决石膏、盐膏污染，H2S和高压天然气侵及井漏等难题，在川东北复杂深井钻井中使用了聚硅醇钻井液体系，应用效果表明，该钻井液体系防塌封堵性强，具有很强的抗盐钙、H2S污染的能力，而且使用处理剂种类少，易于维护，性能稳定，值得在川东北深井中推广使用。     

欠饱和复合盐硅酸盐钻井液KSN配方研究

欠饱和盐水钻井液具有较强的抗盐能力和抑制性能,而硅酸盐钻井液具有费用低、抑制性强、保护环境等优点,因此考虑用欠饱和复合盐硅酸盐体系解决盐膏层的井壁不稳定问题.通过室内实验,研制出了一种防塌能力强的欠饱和复合盐硅酸盐钻井液(KSN)体系.该体系稳定盐膏层井壁机理为:Na2SiO3/GXL-1协同封固井壁,阻缓压力传递及滤液传递;KCl/Na2SiO3协同抑制石膏溶解;KCl/Na2SiO3/NaCl协同抑制地层水化,防塌作用效果显著.评价了该体系的抗石膏和抗劣土污染性能、阻缓压力传递和滤液传递能力、抑制石膏溶解能力、抑制水化以及稳定井壁效果.实验结果表明,所研制的KSN体系具有优异的护壁防塌能力和滤失造壁性能,动塑比高,携带能力强.     

高密度饱和盐-稀硅酸盐钻井液技术

塔里木盆地巴楚地区寒武系地层组成复杂,盐岩、膏泥岩及裂缝性灰岩往往出现在同一裸眼井段,且地层压力高,在该地层钻进极易导致钻井液性能恶化,发生井下复杂情况。为有效解决这一技术难题,在对饱和盐-稀硅酸盐作用机理研究的基础上,研制出一种适合复合盐膏层钻进的高密度饱和盐稀硅酸盐钻井液配方。室内试验和现场应用证明,该钻井液具有良好的抑制性能,能有效降低盐岩和石膏的溶解;具有较好的流变性、滤失性、抗温性能和抗盐及石膏污染的能力。现场应用的欠饱和盐稀硅酸盐钻井液,很好地解决了巴楚地区复合盐膏层中潜在的复杂情况,大幅度降低了钻井液成本。     

河坝1井钻井液技术

河坝1井钻遇地层复杂．下部有含硫化氢的超高压天然气层、塑性盐膏层、漏失地层等，易出现井漏、喷漏同存、卡钻等井下复杂情况和事故。钻井液维护处理存在防漏堵漏难度大、地层易垮塌、盐膏层易污染钻井液、高密度抗高温钻井液性能调整困难等技术难题。该井三开井段应用了聚磺抗钙防塌钻井液体系，四开、五开井段应用了聚硅醇抗钙防塌钻井液体系．并采取了相应的维护处理措施。针对钻井过程中出现的井下复杂情况和事故，不断优化钻井液性能．并采取相应的工程技术措施．从而确保了该井顺利钻至设计井深。     

硅酸盐钻井液技术在牛斜114井中的应用

胜利油田牛庄洼陷东部主力含油层是沙三段,油藏类型为沉积岩油藏.该地区馆陶组以上地层成岩性差,易造浆;下部地层易坍塌,易漏;底部含有膏泥岩层,需注意防卡、防膏岩水侵.研究了硅酸盐钻井液配方和性能,并对其抑制性、抗固相污染及盐膏污染能力进行了评价.实验证明,硅酸盐钻井液具有良好的抑制泥页岩水化膨胀能力,并具有一定的抗盐膏抗固相污染能力.硅酸盐钻井液体系在牛斜114井进行了现场应用,密度达到了1.50 g/cm3,该钻井液在高pH值环境下能够防止地层的垮塌,起到了保护井壁的作用,悬浮携岩能力强,保护油气层效果好.     

针对盐膏层的钻井液体系室内研究与评价

针对在盐膏层钻进时经常出现严重的井壁失稳的问题,通过大量室内试验研究得出了一套适用于盐膏层的钻井液体系。该体系是由筛选出的抗盐、抗钙、抑制性性能很好的有机处理剂组成,辅以无机盐抑制剂(氯化钾、硅酸钠),利用其协同作用和化学反应作用来提高体系整体对盐、膏溶解及粘土分散膨胀的抑制性。试验证明,该体系具有良好的流变性和失水造壁性,能有效抑制盐、石膏的溶解和泥页岩分散、膨胀,并且有很强的抗盐侵、抗膏侵、抗钻屑污染能力,可以使体系在钻遇盐膏层时保持其稳定性能,而安全钻过该段。     

M油田水平井高密度盐水钻井液体系构建及综合性能评价

基于M油田盐膏层水平井定向造斜中所出现的各项异性蠕变特性,利用甲酸钾协同防沉降超细加重剂组合(WiPar)设计了一套具有良好的抗盐、抗钙侵能力,润滑性和抑制性的高密度盐水钻井液配方体系。评测结果表明,采用HCOOK/WiPar BA 6#/WiPar CD 3#(15∶9∶1)复配加重剂组合的盐水钻井液浆体稳定、流动性好,滤失量低于2.5 mL,且具有良好的抗石膏、石盐、芒硝及黏土侵污能力,同时还具备较好的抑制性和润滑性,能有效满足现场作业要求。     

新型硅酸盐无渗透钻井液的研究与应用

将硅酸盐和无渗透钻井液有机结合在一起,研制了新型硅酸盐无渗透钻井液体系.试验证明,该钻井液具有良好的防塌抑制性,较强的抗盐、抗劣土污染能力,在高温高压条件下形成的无渗透泥饼的承压能力达15.0 MPa.该钻井液体系在准噶尔盆地中部3区块永9井4 318.00～5 895.00 m井段进行了应用,较好地解决了215.9 mm井眼吐谷鲁群复杂井段严重阻卡问题,平均井径扩大率为13.86%,与未应用该钻井液的永1井、永2井和永6井的井径扩大率相比,分别降低了30.77%、17.91%和5.31%,取得了良好的防塌抑制、非渗透和保护油气层效果,创造了硅酸盐钻井液应用井深、井段之长和区块井身质量等多项纪录.     

塔河油田TK1110X井盐膏层钻井液技术

TK1110X井盐膏层顶界面井深5 197 m,下φ244.5 mm套管封住盐上井段,盐膏层段采取专封专打.该井在钻进盐膏层井段时,选用了抗温、抗盐性强,润滑、防塌能力好的欠饱和盐水聚磺钻井液体系,有效抑制了盐膏层的蠕变和坍塌,在钻井过程中未发生井下复杂情况,安全钻穿厚200 m的盐膏层,经过2次扩孔、2次电测,顺利下入夺206.4 mm套管,在固井过程中未发生漏失等复杂情况,固井质量优.整个盐膏层井段施工周期比设计施工周期缩短了12.2 d.详细介绍了该井钻井液体系的优选、体系转换及现场维护处理措施.     

中国硅酸盐钻井液技术面临突破

滤液中二氧化硅含量高于20000 mg/L的典型硅酸盐钻井液具有优良的抑制、封堵性能和膜效应,国外石油公司用该体系成功地进行了数百口井的施工,而中国真正用该体系完成的井只有5~7口,其它众多应用井使用的只是稀硅酸盐或复合硅酸盐体系,滤液中二氧化硅含量不高于3000 mg/L。从多个角度阐述了造成中国硅酸盐钻井液的实质性现场应用进展缓慢的原因,包括缺少完整的维护技术措施,加入硅酸盐易引起黏度升高甚至无法控制的问题没有解决,没有使用无机盐助剂,没有配套的专用助剂,离心机和清洁器的利用率太低,非技术性因素等。认为要加快硅酸盐体系由研究向实用的转变,可以从规范专用助剂、降低膨润土含量并开发高效降滤失剂、使用处理后的液体硅酸盐方面获得突破。对硅酸盐体系的研究和试用方式提出了建议。     

硅酸盐钻井液降低易失稳地层钻井液密度可行性分析

珠江口盆地古近系地层在钻井过程中,多口井出现坍塌、卡钻、起下钻遇阻等井壁失稳问题,现场通过增加钻井密度解决垮塌问题,但又出现压差卡钻、钻井时效低的问题。从黏土矿物含量分析、扫描电镜、滚动回收率及膨胀性实验入手,分析珠江口盆地古近系地层井壁失稳原因。古近系地层为微裂缝发育,在钻井过程中井壁周围应力发生变化及钻井液侵入,引起井壁坍塌,继而出现卡钻、起下钻遇阻等问题。为了解决以上问题,结合硅酸盐钻井液抑制性强、封堵性好、可增强岩石强度的特点,降低地层坍塌压力。对硅酸盐水基防塌钻井液进行优化及性能评价,结果表明,其性能参数满足钻井要求,具有提高岩石内聚力、抗压能力的特点,同时与古近系已用PLUS-KCl钻井液、油基钻井液相比,优化的硅酸盐水基防塌钻井液浸泡后岩石具有抗压强度高、内聚力高等特点,其内聚力高达11.7 MPa,是PLUS-KCl钻井液的1.9倍,是油基钻井液的1.5倍,可见在保证井壁稳定的前提下,用硅酸盐钻井液降低地层坍塌压力是可行的。      

硅酸盐钻井液综合机理研究

对硅酸盐及硅酸盐钻井液的性能进行研究 ,比较了不同无机盐的防塌能力 ,分析了各组分对硅酸盐钻井液性能的影响。实验结果表明 ,在相同加量下 ,硅酸盐的防塌能力优于其它无机盐 ,硅酸盐与其它防塌剂复配能提高钻井液的防塌能力 ,p H值是影响硅酸盐防塌能力的主要因素     

硅酸盐钻井液技术现状和发展趋势

介绍了硅酸盐钻井液６０余年的发展历程，对８０年代中期以来出现的硅酸盐聚合物钻井液、植物胶—硅酸盐钻井液、硅酸盐—硼凝胶钻井液及混合金属硅酸盐钻井液四种体系的配方及性能特点进行了分析。国内外的现场应用表明，该钻井液具有良好的井眼稳定性，且无毒、无荧光，能显著降低钻井液成本，具有广阔的发展应用前景。     

硅酸盐钻井液的抑制性及其影响因素的研究

硅酸盐钻井液具有良好的井壁稳定作用，且无毒、无荧光、成本低，被认为是具有发展前景的水基钻井液之一。着重研究和探讨了硅酸盐的抑制能力、影响因素及稳定井壁的机理。研究表明，硅酸盐具有较强的抑制能力，抑制效果明显地优于KCl、CaCl2等无机盐类；硅酸盐的模数、加量和钻井液的PH值是影响硅酸盐抑制能力的主要因素；钻井液中硅酸钠的模数为2．8～3．0，加量为3％～4％，且钻井液的pH值维持在11以上时，硅酸钠的抑制效果更好；硅酸盐能与无机盐和聚醇类产生协同作用，从而提高硅酸盐的抑制能力。硅酸盐稳定井壁的机理：硅酸盐与地层矿物反应生成沉淀封堵地层微小裂缝和孔隙，改善和提高了泥页岩的半透膜效率；抑制粘土水化膨胀和分散；降低地层孔隙中压力传递速度；与地层中粘土矿物发生反应。     

硅酸盐钻井液体系的研究与应用

硅酸盐钻井液被普遍认为是最具发展前景的水基钻井液体系之一。为更好地解决井壁失稳的问题,近年来,国内外一些研究机构将研究开发重点转向具有良好防塌性能,不污染环境,材料费用低等优点的硅酸盐钻井液体系。着重阐述了硅酸盐模数、加量、有机处理剂的类型、pH值等因素对硅酸盐钻井液体系性能的影响。同时,对一种优质硅酸盐钻井液——SILDRIL体系的组成、性能及现场应用情况进行了讨论,为今后进一步应用好该体系提供了经验。     

环保型钻井液的研究现状

钻井液在钻井过程中起着不可缺少的重要作用,然而随着勘探与开发的油井不断增加,废钻井液污染环境的问题日趋严峻。因此,国内外钻井工作者已经开始研究及开发新型环保钻井液体系,如甘油钻井液体系、烷基葡萄糖苷钻井液体系、硅酸盐钻井液体系、甲酸盐钻井液体系、合成基钻井液体系、聚合醇钻井液体系、化肥钻井液体系、有机盐钻井液体系等。对各种环保型钻井液的特点进行了分析,并对其发展方向进行了预测和探讨。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。      

国外水基钻井液半透膜的研究概述

介绍了近年来国外对水基钻井液半透膜效应机理的研究成果，以及在此基础上对钻井液体系进行的研究讨论。认为，孔隙压力扩散是导致井壁失稳的根本原因，孔隙压力扩散的快慢取决于泥页岩的渗透性、弹性和钻井液与井壁之间物理化学作用等边界条件。通常情况下，渗透率越低，压力增长越慢。只有膜效率高的钻井液体系才能有效控制和延缓孔隙压力的扩散，进而维护井壁的稳定。提高水基钻井液半透膜效率的措施为：①封堵裂缝和高渗透泥页岩的孔隙；②超低剪切条件下增加液相粘度；③降低钻井液活度；④改善泥页岩膜的理想性。并以此为标准，对各类钻井液进行了系统研究，结果发现：MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液具有良好的抑制性和发展前景。