抗高温无固相钻井液研究

4000 m埋深碳酸盐岩储层温度高达150 ℃以上,普通无固相钻井液无法满足抗温需要。室内通过对比动塑比及抗温极限优选出增黏剂VP和XC,并通过热重分析及滤失实验优选出降失水剂CMJ、SMP-2等处理剂;通过反复对比实验优选出抗高温的无固相钻井液,配方为（1%~饱和）甲酸钠+3%CMJ+2%RHJ（润滑剂）+0.2%XC+0.3%VP+3%SMP-2。该体系抗温达200 ℃,抗钻屑污染20%,抗盐20%,抗钙5%,极压润滑系数0.098,渗透率恢复值90%。实验结果表明该体系不仅能够满足高温深井钻井要求,还能实现对裂缝性碳酸盐岩储层的良好保护。     

抗高温无黏土相钻井液体系研究

为了更好地满足高温地层的钻井需求,研制了一种抗高温无黏土相钻井液,并对该体系的性能进行了评价。试验结果表明,抗高温无黏土体系从130~170℃热滚16h后,体系都具有良好的流变性、滤失性、抑制性、抗污染性、润滑性;形成的滤饼薄,裸眼完井时,通过破胶处理易于清除泥饼,岩心渗透率恢复值达到92.6%,适合于各种类型的高温高压井的水平钻井作业。     

抗高温无固相甲酸盐钻井液体系研究

室内通过选用两种新型聚合物材料构建了一套抗高温无固相甲酸盐钻井液体系,室内研究表明该钻井液体系抗温性能稳定、抑制性好、抗污染能力强。该钻井液体系在渤中19-6区块井的应用效果较好,其流变性能满足钻进需求,携岩效果好,井壁稳定,起下钻过程中未出现遇阻、遇卡等问题,特别是对环境、储层保护效果好。现场测试产量良好,油气产量均达到预期水平。     

抗高温无固相弱凝胶钻井液体系研究

抗高温无固相弱凝胶钻井液配方为:海水+0.5%NaOH+0.5%Na2CO3+1%VIS-H+0.5%抗高温稳定剂SPD+3%KCl+1%聚胺UHIB+3%聚合醇JLX-C+3%降滤失剂RS-1+5%酸溶性储层保护剂JQWY,甲酸钠加重至钻井液密度为1.2 g/cm3。性能评价结果表明,钻井液高温稳定性良好;160℃热滚16 h后的低剪切速率黏度为34095 mPa.s(0.3 r/min),悬浮性优异;90℃黏附系数为0.083,滚动回收率为90.28%,防膨率为90.59%,润滑性和抑制性较好。储层保护剂JQWY可大大减小钻井液对储层的损害,中压滤失量降至2.6 mL。裸眼完井时,通过破胶剂JPC-LV易清除滤饼,岩心渗透率恢复值为97.8%,满足了高温水平井油气层开发的需要。图1表4参7     

胜利油田无固相抗高温钻井液体系的研究与应用

针对埋藏较深的潜山油藏、碳酸盐岩储层的地层温度较高,固相颗粒是其主要损害因素的特点,研制出了一种用于无固相钻井液体系、抗温能力超过150 ℃的高温增粘剂TV-Ⅰ,以此为主剂研制出了淡水、复合盐水、海水等无固相钻井液体系,并分别在胜利油田4个不同区块的13口井上进行了现场应用.结果表明:在井深超过4000 m、井底温度在150 ℃以上(最高达170 ℃)的情况下,该体系具有热稳定性好、抗温抗盐能力强(高达180 ℃)的特点,很好地解决了以往无固相钻井液高温状态下由于聚合物的降解而造成的降粘问题;携岩能力强,保证了钻井施工安全顺利;具有良好的技术经济效益.     

双保型油田水无固相钻井液体系

针对塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层开发过程中,常规聚磺钻井液体系含不酸溶固相漏失后污染储层,磺化类处理剂不符合绿色开发理念等技术难题,因地制宜地引入油田水配制无固相钻井液,避免了固相对储层的损害,并优选出了抗高温抗钙增黏剂、流型调节剂、抗高温抗钙聚合物降滤失剂等关键处理剂,开发出了双保型油田水无固相钻井液体系。室内评价数据显示,该钻井液抗温可达150℃,动塑比高达0.68～0.76 Pa/mPa·s,生物毒性指标EC₅₀高达28 600 mg/L,生物降解指标BOD₅/COD_Cr高达21.35%,为无毒易降解钻井液体系,动态渗透率恢复值高达91.8%,具有良好的储层保护性能。研发的双保型油田水无固相钻井液体系成功在10多口深侧钻井应用,应用效果显著。     

车古潜山油藏抗高温无固相钻井液技术

车古区块潜山油藏断层发育,地层压力系数低,井底温度高。前期使用的钻井液体系性能不完善,致使钻进过程中常常发生井漏、井喷及电测遇阻等复杂情况。通过分析车古区块复杂情况发生的原因,根据钻井液体系选配要求,优选了抗高温无固相钻井液体系。室内实验表明,该钻井液体系抗温性好,润滑性及封堵能力强。该体系在车古区块车古211井和车斜577井进行了现场应用,配合相应的现场钻井液维护处理工艺,施工过程中井壁稳定,井身质量好,井眼净化效果好;通过辅助钻井工程,提高了机械钻速,取得了优快钻井的良好效果。     

抗高温无固相钻井液技术

针对钻井液易高温变性的特点,通过研制出耐高温增黏剂XCC、降滤失助剂AADC、封堵剂FSCC,设计出一种无固相抗220℃超高温的钻井液配方。具体加量配比为2% XCC+1% AADC+3% SPNH+1% SMP+3% FSCC+0.5% Na₂SO₃。并对其进行性能表征,SEM显示其页岩层状微裂缝及碎片得到了明显封堵与修饰,在泥页岩表面形成与微裂缝方向平行的致密树状聚合层;FT-IR结果表明,该抗高温钻井液经过220℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要;能抗10%黏土与5%钻屑的污染,同时对10% KCl+20% NaCl的盐溶液也有较好的抵抗能力;该钻井液EC₅₀的检测结果大于80 000 mg/L,达到了建议排放标准。最终抗220℃超高温钻井液XCC/AADC/SPNH/SMP/FSCC在涩北1号气田24井得到了成功应用。      

无固相弱凝胶钻井液技术

塔中油田志留系储层的平均孔隙度为8.25%~10.04%,平均渗透率为7.118×10-3~52.628×10-3μm2,属于特低渗储层,加上储层中存在微裂缝、构造缝和收缩缝,为固相颗粒和液相侵入提供了通道,固体很容易对储层造成伤害。通过室内研究优选出了弱凝胶无固相保护油气层钻井液。该钻井液具有独特的流变性,表观粘度低、动塑比高、低剪切速率粘度高、切力与时间无依赖性、即使在140℃下也具有良好的悬浮携砂能力、润滑性和抑制性,渗透率恢复值最高达97.5%。现场应用表明,无固相弱凝胶钻井液性能稳定,能够快速形成低渗透性泥饼,阻止外来流体的侵入,利于油气层保护,岩屑代表性好,荧光级别低,容易清洗,满足录井需要,并具有除H2S效果,维护简单,高温稳定性好,抗温可达140℃,能够满足井深为6450 m的超深井钻井施工的需要。     

基于新型增黏剂的低密度无固相抗高温钻井液体系

在分子设计的基础上,以AMPS、N-乙烯基己内酰胺、二乙烯苯为共聚单体,研制出了新型抗高温聚合物增黏剂(SDKP)。SDKP的分子量不高,但当其浓度达到临界缔合浓度时,分子中的疏水链段以及分子微交联结构中的疏水苯基之间可产生疏水缔合作用,形成较大的动态物理交联网络,从而起到增黏作用。采用Haake RS6000流变仪进行的评价结果表明,SDKP具有优良的高温增黏特性,抗温达165℃。通过对抗氧化剂、降滤失剂、润滑剂和抑制剂的优选,研制出了一套密度为1.02 g/cm3、耐温能力达190℃的低密度无固相抗高温钻井液(WGX)体系。评价结果表明:WGX体系在170℃、5.5 MPa下的表观黏度和塑性黏度分别大于30 m Pa s和17 m Pa s,高温携岩能力较强;岩心渗透率恢复率大于90%,油层保护性能好;抗Na Cl、劣质土污染能力分别达5%和10%,具有一定的抗污染能力;膨胀率仅为7.22%,泥页岩回收率高达89.33%,防塌抑制性好;极压润滑系数仅为0.085,润滑性能好。     

无固相保护煤层钻井液研究及应用

针对沁水盆地15#煤层水平井钻井过程中煤层坍塌失稳和储层污染的难题,通过研发可降解的稠化剂和低温氧化破胶剂,开发出一套既能稳定井壁又能保护储层的无固相保护煤层钻井液体系。通过钻井液流变性、滤失性、抑制性、储层保护性能和破胶性能等实验对该体系进行了评价。实验结果表明,该体系性能稳定,抑制性强,煤岩回收率大于96%,煤岩相对膨胀率低于0.3%,与地层流体配伍性良好,30 ℃下破胶率达到93%以上,破胶后煤岩渗透率恢复值达到96%以上。该钻井液在七元煤矿4口U型水平井现场应用,现场施工顺利,未发生任何事故复杂,完钻后试井表皮因数最低-2.17,达到了稳定井壁和保护储层的双重目的。     

新型无固相钻井液体系研究新进展

甲酸盐钻井液是一种新型无固相钻完井液体系,具有密度易调且范围宽（1.0～2.3 g/cm3）、高温稳定性好（225 ℃）、抑制性强、可增强页岩井壁稳定的特性,高密度下具有优良的流动性。为解决我国西部地区山前构造带复杂深井高密度钻井液使用成本高的难题,调研了国内外甲酸盐钻井液技术。提出采用密闭循环或经净化后回收再利用的方法来降低甲酸盐钻井液的使用成本,并加入少量适合的加重剂以形成滤饼来保护井壁的稳定,降低了深井、超深井钻井液的使用成本。该研究成果为我国西部地区山前构造带复杂深井、超深井钻井液体系的选择提供了依据。     

“适度抑制”及“储层保护”钻井液的研制及应用

BZ29-4油田明化镇组上部地层泥岩体积分数较高,下部储层主要为中—细粒岩屑长石砂岩,物性较好。在上部地层使用PEC钻井液体系钻进时,出现起下钻不畅、憋泵、憋扭矩、钻井液黏度和切力增大等复杂情况,加入氯化钾后起泥球程度下降,但起下钻不畅程度加剧,且倒划眼更加困难。为解决该技术难题并有效保护物性较好的明下段储层,文中提出＂适度抑制、加强封堵＂的防塌方法,选用兼具井壁稳定和储层保护作用的胺基硅醇（HAS）为主要处理剂,构建了高性HAS钻井液。该钻井液抑制性适中,既能抑制泥岩水化,防止钻头泥包、憋泵、钻井液黏切增大,又能杜绝过度＂硬化＂井壁,避免起下钻遇阻和倒划眼困难,而且润滑性好、抗污染能力强、储层保护效果优良。现场应用表明,＂适度抑制、加强封堵＂的防塌方法可行,无钻头泥包现象,起下钻顺畅,井眼规则,显著提高了钻井效率。     

宝力格油田保护油层钻井液技术

钻井液作为与油层首先接触的外来流体极易对油层造成损害,做好钻井液保护油层工作在整个油层保护系统工程中非常重要.针对华北油田宝力格油田的储层物性,室内从岩心的敏感性评价入手,开展了钻井液保护油层技术的研究.通过对油层封堵技术的研究,研制出了适合于该油田储层特征的油层保护剂,结合现场钻井液施工的特点,制定了便于现场操作的保护油层施工措施.该技术自2002年开始,在二连地区宝力格油田共实施162口井.采取油层保护措施的井,完善井为86%,说明该钻井液技术在宝力格油田应用效果较好.     

提高可循环泡沫钻井液保护油气层效果研究

通过对可循环泡沫钻井液进行微观分析，并考察其对油藏岩石润湿性的影响，探讨了可循环泡沫钻井液保护油气层的机理。为进一步提高可循环泡沫钻井液的油层保护效果，优选出两种配伍性较好的油层保护添加剂：特定浊点的聚合醇和一定级配的暂堵剂。实验结果表明．泡沫钻井液中加入适量暂堵剂和聚合醇后，渗透率恢复值从66．54％增加到84．30％，油气层保护效果显著提高，而且它们对体系的稳定性和流变性没有不良影响。聚合醇与暂堵剂协同作用，既能保持泡沫钻井液体系独特的性能，又能充分发挥各自的保护油气层作用，实现了3者的有机统一，有效提高了该特殊钻井液体系的油气层保护效果。     

复合金属两性离子聚合物保护油气层钻井液

针对江苏油田地层的特性,通过钻井液体系的抑制性、配伍性评价,优选了两性离子聚合物保护油气层钻井液,并探讨了保护油气层机理即中和粘土表面的负电荷,防止储层的碱敏性,防止微粒运移,减少亚微米颗粒进入储层,屏蔽暂堵。现场应用表明,该体系表现出类似ＭＭＨ 钻井液特殊的流变性和类似于两性离子聚合物的强抑制性和低的滤失量。提高了钻井速度,缩短了完井周期,减少了钻井液对储层的浸泡时间,满足了钻井工程的需要,保护了油气层。     

弱凝胶无固相钻井液破胶实验研究

弱凝胶无固相钻井液体系在使用过程中易在井壁形成致密泥饼或在正压差作用下进入地层,吸附在储层孔隙骨架颗粒上,造成储层渗透率降低、油气渗流通道受阻、油气井产能下降。室内实验优化得到复配破胶剂,从破胶效果、破胶时间、储层抑制效果及腐蚀性等方面对复配破胶剂进行室内评价,评价结果表明该破胶剂各项指标均满足现场要求。     

新型无固相高密度压井液性能评价

新型无固相高密度压井液由GY和FAA助剂及无机盐加重剂组成。GY阳离子化程度高(可达30％),与高价无机盐的配伍性好,具有防塌、增粘、降滤失等特性;FAA助剂具有良好的协同增效作用,以CaCl_2为加重剂时压井液密度可达1.50g/cm~3,以MgCl_2为加重剂时压井液密度可达1.34g/cm~3。试验结果表明,该压井液稳定性和抑制性好,对油层伤害小,与自来水和油田污水的配伍性好,防止油侵的能力较强,而且应用简单、方便。     

应用高性能多元醇钻井液保护深层低渗透油气藏

准噶尔盆地中部3区块的深层油气藏具有低渗透储层的典型特征,表现为含水饱和度高、孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质性严重、油气流动阻力大及常伴有天然裂缝等特点。经岩心流动实验证实,水锁是损害该低渗透储层的主要因素之一,渗透率损害率为49.3%~89.2%。应用防液锁技术、理想充填理论及 d₉₀ 规则,研发了具有防水锁、低侵入特点的高性能多元醇钻井液。通过配伍性实验、表面 界面张力评价实验、动态污染实验及水锁实验,对该钻井液的储层保护特性进行了评价。室内实验及现场应用结果表明,该钻井液不仅能够满足超深井安全快速钻井的需要,而且多元醇SYP-1与表面活性剂HAR之间的协同作用能显著降低滤液表面张力和滤液-油界面张力,提高钻井液返排效率,减轻深层低渗透储层水锁损害。     

正交分析法筛选无固相钻井液配方

为了简化无固相钻井液的配方筛选过程,本实验以PAM、KCl、NaCl、CMC、KOH、KPAN为处理剂,采用正交试验法筛选了各组分的添加量对钻井液性能的影响。结果表明:无固相钻井液具有最大电导率时各组分的质量比为KCl:NaCl:PAM:CMC:KPAN:KOH=3:9:2:2:2:2,具有最大表观黏度时各组分的质量配比为KCl:NaCl:PAM:CMC:KPAN:KOH=3:9:2:2:2:0.5,具有最好的降滤失效果的配方为KCl:NaCl:PAM:CMC:KPAN:KOH=0:3:0:2:2:0.5。