适用于滩海地区的正电聚醇/甲酸盐钻井液

目前,水基钻井液仍然是滩海钻井的首选钻井液.正电聚醇钻井液和甲酸盐钻井液自从20世纪90年代在现场应用以来,均表现出良好的性能.为适应滩海钻井的需要,充分发挥正电聚醇和甲酸盐的优势,研制出了一种新型的正电聚醇-甲酸盐钻井液体系.在地层孔隙压力较低或较高时,分别利用正电聚醇或甲酸盐作为主要处理剂以确保钻井液具有良好的性能并维持较低的固相含量.分析了正电聚醇、甲酸盐的作用机理及其协同增效作用.室内试验评价了该钻井液的抗温性、抑制性、保护油气层性能以及用甲酸盐加重对钻井液性能的影响.该钻井液在埕海4和庄海12井等进行了初步应用,在应用中钻井液粘度变化不大,埕海4井和庄海12井的平均井径扩大率分别为9.19%和6.91%,明显低于邻井;起下钻及下套管正常,无遇阻情况,电测顺利.室内试验和现场应用结果均表明,正电聚醇和甲酸盐的协同作用,可使钻井液具有防塌、润滑、环保和储层保护等多种功能.     

高性能CaCl_2/聚合物水基钻井液的室内研究

在自制新型烯类聚合单体的基础上,合成出一种新型配套的、抗Ca Cl2至饱和的强抗钙聚合物,初步形成了2种Ca Cl2/聚合物水基钻井液的基本配方:水+1.5%(3.0%)凹凸棒石+0.3%(0.2%)XC+5%KCl+40%(60%)无水Ca Cl2+2%强抗钙聚合物,强抗钙聚合物与Ca Cl2能形成良好的协同效应,是体系的核心。综合性能评价结果表明,Ca Cl2/聚合物钻井液的抑制性能和润滑性能尤为突出,在120℃滚动老化16 h后,一次、二次回收率均为100%,抑制能力超强;体系的黏附系数为0.001 69,润滑系数最低为0.038,达到油基钻井液水平;强抗钙聚合物对凹凸棒石具有较强的吸附和分散能力,可以形成薄而致密的滤饼,显著提高体系降滤失能力;可以用聚合醇或聚电解质作封堵剂;含60%Ca Cl2的配方抗温达120℃。可以得出,该体系具有满足复杂地层钻井要求的潜力,与油基钻井液性能相仿,并且成本低,无污染,满足排放标准,维护简单,具有良好的应用前景。     

钻井液组分及体系生物毒性测试方法研究

针对发光杆菌测试钻井液处理剂及其体系急性毒性的试验方法的缺陷,参照国内外相关标准,利用发光杆菌的发光度与有毒物质质量浓度呈良好线性关系的原理.采用套管校正法进行了有效校正,对发光杆菌测试钻井液处理剂及其体系急性毒性的试验方法进行了改进.利用改进后的方法测试了常用钻井液处理剂及聚合醇钻井液体系、烷基糖苷钻井液体系、有机盐钻井液体系和无固相钻井液体系的生物毒性,结果表明,常用的钻井液处理剂大多数是无毒或微毒的,4种钻井液体系也是无(微)毒的,可用于海上钻井.     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度Ca Cl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在Ca Cl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在Ca Cl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的Ca Cl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

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.     

合成基钻井液的研制及其应用

为满足中国海洋石油的勘探开发需要,开发保留油基钻井液优点而对环境无毒的合成基钻井液已势在必行.研制出了高闪点、环保型合成基基液,并在此基础上优选出了合成基钻井液配方,即:基液(酯:20?Cl2水溶液=70∶30) 2.0%有机土 3.0%主乳化剂 2.0%辅乳化剂 1.0%润湿剂 0.5%碱度调节剂 3.0%降滤失剂 1.0%增粘剂,加重材料采用酸溶性石灰石粉,石灰石粉起到屏蔽、加重双重作用.研究表明,该套合成基钻井液具备优异的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能,生物毒性低,生物可降解性好.合成基钻井液已在渤海湾SZ36-1油田的CF1、C25HF和C26HF等3口水平分支井中成功应用.     

NJ200型低温钻井液净化系统的研制

针对目前俄罗斯、加拿大等国对极地钻机的需求,在吸收国外低温钻机及配套设备经验的基础上,为4 000 m低温车装钻机配套而研制了NJ200型低温钻井液净化系统。该钻井液净化系统采用5级净化装置,能在-45℃低温环境下完成对钻井液的各项处理工作。试验和应用表明,该系统能够有效降低钻井液中的固相含量,保证钻井液的钻井性能,提高钻井速度,满足低温环境下钻井过程中各个环节的要求。     

多元醇钻井液在塔河油田的应用

分析了多元醇钻井液的防塌机理,介绍了该钻井液抗温抗盐性能配伍性的室内试验情况。在塔河油田多口井的现场应用表明,该钻井液有效地解决了塔河油田三叠系、石炭系地层井眼严重扩径问题,缩短了钻井周期,经济效益显著。     

欠平衡泡沫钻井液技术在窿14井的应用

窿14井是青西油田窟窿山构造的一口重点工程探索井.该井为配合在1358～2670 m的欠平衡空气钻井实验,使用了泡沫欠平衡钻井液技术.通过室内研究,优选出了适合在该地区使用的各种处理剂,并通过调整处理剂加量优化设计泡沫钻井液配方.评价试验表明,该配方泡沫钻井液发泡率高、稳定时间长、抗温性好、抗污染能力强、抑制能力强、腐蚀性小.现场应用表明,所使用的泡沫钻井液性能优良,满足了空气钻井方式下携岩的要求,对钻具腐蚀性小,井壁稳定能力好,在地层持续出水的情况下仍保证了井壁的稳定性,应用井段无坍塌事故.     

高温高压水基微泡沫钻井液静密度研究

在说明微泡沫钻井液良好性能和特点的基础上,针对现场应用中的难点,指出了研究该钻井液体系密度与温度、压力关系的重要性.介绍了在高温高压条件下测定水基微泡沫钻井液静密度与压力和温度关系的室内试验方法'利用新研制的高温高压钻井液密度测量装置测量了两种微泡沫钻井液在不同温度、压力下的密度,分析了高温高压对微泡沫钻井液密度的影响规律.结果表明,当温度一定时,微泡沫钻井液密度随压力增加而增大;保持压力不变时,微泡沫钻井液的密度随温度的升高而减小.描述了微泡沫钻井液密度受温度和压力影响而变化的机理.     

钻井液对钻柱纵向振动影响分析

钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出钻井液密度对钻柱纵向振动的影响规律。钻井液密度降低,导致固有振动频率升高,振幅增大;钻柱响应力的变化趋势与响应位移基本一致;钻井液密度降低引起钻柱的响应位移和响应力增大,进而造成von Mises等效应力增大,疲劳寿命降低。     

钻井液阻尼对钻柱动力失稳的影响

人们研究钻柱动力失稳时，往往忽略钻井液阻尼的影响，实际上钻井液阻尼对钻柱的振动是一个极其重要的影响因素。据此，研究了钻井液阻尼对钻柱动力失稳的影响。推导出钻井液阻尼时钻柱动力失稳区域的计算公式，讨论了钻柱动力稳定性与钻压及钻柱长度的关系。实例分析表明，钻井液阻尼有利于提高钻柱的动力稳定性，钻井液的流速越大，钻柱动力稳定性就越好，其失稳区域越小；钻压越大，钻柱越长，钻柱的动力稳定性就越差，其失稳区域就越大。     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

川东北气液转换井壁稳定技术研究与应用

针对川东北地区在空气钻井后转化为钻井液钻井过程中因井壁掉块和坍塌,造成长时间大段划眼、测井遇阻、卡钻等复杂情况,研制了空气钻井后的转换钻井液。其耐温大于150℃,抗盐达饱和,抗石膏污染达2％,相对回收率96．0％。并开发了空气钻井后气液转化工艺,使转换钻井液的井壁稳定能力提高。空气钻井后转换钻井液技术在川东北地区P103-4和P102—1等井的应用结果表明,空气钻井后转换钻井液钻井顺利,转换过程中未出现井壁坍塌等复杂情况,井眼质量提高。     

国外钻井液新技术

介绍了国外几种新型钻井液体系及其使用情况,对特殊钻井工艺使用的钻井液体系、使用方法进行了详细的论述．对比了90年代国外研制的第一代和第二代合成基钻井液的优缺点。     

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

钻井双壁钻具研制与应用

为解决在充气钻井液欠平衡压力钻井时，使用常规井下动力钻具和随钻测量仪器进行井眼轨迹控制中遇到的技术难题，研制了双壁钻具。详细介绍了合理解决双壁钻具高压钻井液流道直径、气道直径和钻具强度等问题的方法，根据具体情况制定了特定的扣型，确定了双壁钻具的具体参数。现场试验表明，使用充气钻井液进行欠平衡钻井时，应用双壁钻具可使井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，能进行正常的井眼轨迹控制。     

钻井液不落地技术在白鹭湖井工厂的应用

白鹭湖井工厂项目位于风景区,环保要求严格,不允许废钻井液固化填埋,为了保护环境和实现钻井液重复利用,在该项目施工完成的43口井应用钻井液不落地技术。现场施工难点有机械钻速快、随钻处理量大、压滤水重复利用难、设备多且占地面积大、长裸眼段对钻井液性能要求高,所钻遇上部地层造浆严重、下部地层易塌,因此优选了氯化钙强抑制环保钻井液体系。改进后形成了粗颗粒岩屑不加药离心分离固化,细颗粒脱稳压滤处理的钻井液不落地处理技术;另一方面,处理剂由过去的直接加入改成以药液方式加入,压滤时间由原先的60 min减少至20 min,最大处理量达到了9 m3/h;再者,岩屑搅拌罐进压滤机管路在原有的砂泵供料基础上,增加立式液压柱塞供料泵;改进后的岩屑槽设计了辅助冲水管线,解决了岩屑槽内的堆积问题。钻井实践表明,在大型丛式井组井工厂施工中,应用钻井液不落地技术,及配套的环保型钻井液体系,能够满足严格的环保要求及提高钻井液的重复利用率,并且大幅提高机械钻速,降低了钻井成本。      

聚合醇钻井液技术在红台区块的研究与应用

针对吐哈油田红台区块泥岩易水化膨胀、剥落掉块及油层损害较严重的特点．优选出了抑制性强、润滑性好、油层保护效果好的聚合醇钻井液体系。评价了聚合醇的抑制性和润滑性．确定了聚合醇钻井液配方．分析了其油层保护效果。该钻井液在红台区块现场应用了3口井。3口应用井均未发生井下复杂情况．与同区块使用其它钻井液体系的井相比，在平均井深增加的情况下钻井周期缩短了23d；表皮系数均小于3，油层得到了较好的保护，表明该钻井液具有优良的抑制性能和良好的润滑性能．适合强水敏性地层的钻井．而且荧光级别低．不影响地质录井，特别适合探井的油层保护。     

肯基亚克8102井钻井液技术

为解决肯基亚克盐下油田压力高、温度高、矿化度高、密度高等钻井液技术问题,在对该地层特性、岩性和储层特点进行研究的基础上,研发出了适合该区域的两性离子聚磺盐水钻井液.现场应用表明,该钻井液较好地解决了高密度盐水钻井液流变性、盐层井壁稳定、漏喷同层和高密度盐水钻井液的防卡等问题,实现了全井无事故及复杂情况的记录;井径规则,平均井径扩大率为5.62%;润滑防卡措施效果明显,起钻最大提升阻力不超过10t,无任何阻卡情况.肯基亚克8102井钻井液的流变性得到明显优化,流变参数显著降低,与未采用该技术的邻井235井相比,表观黏度降低42%,塑性黏度降低40%,动切力降低46%,静切力降低58%,可将密度为1.95 g/cm<'3>的钻井液的黏度维持为70～90 s.