泥饼质量的影响因素研究

采用DL-Ⅱ型泥饼针入度仪及泥饼黏附系数仪,对黏土含量、密度、加重剂种类、不同添加剂的加量对水基钻井液高温高压泥饼参数的影响进行了研究。得到的实验数据显示,黏土含量为5%时钻井液的泥饼质量最好;钻井液的密度越大,其泥饼的强度越高,渗透率也越大,泥饼的实际厚度及润滑系数在密度为1.50 g/cm3处表现为最佳;密度越大的材料加重的钻井液的泥饼质量越差;无机盐类使泥饼质量整体特性变差;包被剂对改善泥饼的渗透率及润滑性有一定的作用;降滤失剂和稀释剂能从整体上改善泥饼质量。由于不同体系、不同密度的水基钻井液的泥饼质量的影响因素各不相同,因此在现场施工中需仔细研究所用钻井液各主要组分的用量及其性质特点。     

一种适合页岩气水平井的水基钻井液

由于泥页岩地层特性以及页岩气钻井工艺技术特点,目前页岩气井多采用成本较高、易污染环境的油基钻井液。优选一种基于纳米材料的水基钻井液体系,该钻井液利用纳米二氧化硅封堵泥页岩微小孔隙,采用磺化沥青Soltex作页岩井壁稳定剂。对该体系的高温高压滤失性能、高温高压流变性、膨胀性、滚动回收率、润滑性、泥饼摩阻系数以及表面张力等参数进行了测试。结果表明,该钻井液对泥页岩有较强的抑制性,抑制效果好于具有强抑制性的聚合醇体系,可防止泥页岩水化膨胀分散,保证井壁稳定;具有很好的润滑性,润滑系数为0.21,泥饼摩阻系数为0.049 7;在120℃下滤失量较低,流变模式较符合赫-巴模式;纳米二氧化硅/纳米碳酸钙近似球型结构,以及与Soltex的协同作用,使钻井液具有低表面张力,可削弱水锁损害。该水基钻井液体系适用于泥页岩地层钻进。     

抗盐抗高温水基钻井液体系研究与应用

为了满足复杂地层深井钻探钻井工艺技术对钻井液的要求,开展了抗盐抗高温深井水基钻井液体系的试验研究,研制了两套钻井液配方,评价了钻井液的抗温性能、沉降稳定性能、泥饼封堵性能、润滑性能、抑制性能和抗污性能。结果表明:体系的抗温可达200℃;静置48h后,钻井液的上下密度差小于0·05g/cm3;泥饼的渗透率小于0·5×10-3μm2;泥饼的粘附系数均小于0·1;可抗0·1?Cl2,0·1%MgCl2和10%NaCl。现场应用了3口井,效果较好。     

泥饼质量评价方法探讨

分析了API滤失试验的缺点和确定泥饼质量的关键因素,介绍了用泥饼强度、泥饼渗透率和泥饼厚度评价泥饼质量的试验方法。讨论了泥饼质量评价参数对钻井工艺和油气层保护的指导意义。通过对吐哈丘陵油田两口井泥饼质量的评价,结果表明该试验方法能对井下泥饼质量作出正确评价,而且钻井液颗粒粒径分布对泥饼质量有很大影响,可通过调整钻井液颗粒粒径分布形成薄而致密的泥饼。     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅰ)

新型“钻井”固井液是兼顾钻井,固井两大功能的油田工作液,它采用第一组分－－潜胶凝组分,和膨润土、水及其它处理剂配制成适于长期循环的钻井液体,潜胶凝成分在此时是惰性的;钻井完成后,在钻井液中加入第二组分－－激活剂或聚合物,把钻井液转化为胶凝浆,将胶凝浆泵入环空,上返于设计高度,候凝使之固化,既完成一次注水泥作业,在现场固井时,可以采用泥饼和井眼环空间时固化胶结或先将泥饼预固化,然后后用胶凝浆固井的施工方式。新型“钻井”固井液体系可归纳为：高炉水淬矿渣,激活剂体;金属化合物,聚合物组成的离子型聚合物体系渣,激活剂体系;金属化合物,聚合组成的离子型聚合物体系;金属化合物、磷酸组成的磷酸盐体系,新型“钻井”固井液技术摒弃了传统的固井工艺和固井材料,有效地解决了在占井,固井过程中出现的循环漏失,液柱回落问题,有助于泥饼及井壁的稳定;有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相容问题,有效地提高了固井质量,特别是第二界面的胶结质量;淡化了顶替要机理和顶替技术,解决了废弃钻井液排放造成的环境保护问题,它的实现将带来钻井,固井一体化的技术革命,介绍了新型“钻井”固井液的工艺路线及其配方设计。     

矿渣MTC固化泥饼能力及其行为原因分析

矿渣MTC能不能实现泥饼的固化胶结,是否能提高第二界面胶结强度,对矿渣MTC的推广应用极其关键,为此系统比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有泥饼、普通钻井液泥饼、多功能钻井液泥饼3种情况下的界面胶结性能,并对泥饼固化的原因进行了分析研究.实验结果表明,没有泥饼存在时,油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC;普通泥饼存在时,水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能;油井水泥浆不能使多功能钻井液泥饼固化胶结,而矿渣MTC能够实现多功能钻井液泥饼的固化胶结.结果还表明,泥饼固化的首要条件是泥饼中必须含有胶凝材料,由于普通泥饼中没有胶凝材料,所以不论是什么固井液都不能使其固化.而矿渣的活性是潜在的,只有被激活才能发挥胶凝性能,因此油井水泥浆无法与多功能钻井液泥饼发生同步的水化固化反应,只有矿渣MTC浆体与多功能钻井液泥饼相遇,才能既保证有胶凝组分的存在又具有足以激活矿渣水化的可溶性激活组分,从而有效实现泥饼的固化,提高固井质量.     

甲酸钾对PDF-THERM钻井液的影响

在高温高密度聚磺钻井液体系中引入甲酸钾，既提高了主要抗温聚合物的抗温性能，从而减少了抗温聚合物加量，也减少了钻井液总的固相含量，同时还提高了钻井液的抑制性，这对于控制高温高密度钻井液的流变性能和减少材料方面都有重要意义。在中国南海东方气田的高温高压井应用的 PDF-THERM 体系中采用了这一方案，不但简化了原钻井液配方，使得钻井液性能更稳定，还减少了钻井液的总固相含量，优化了钻井液泥饼，有效地满足了钻井的需要。      

埕北25GB井组钻井液技术

埕北25GB井组构造位于胜利埕岛油田主体构造中部的埕北22-25井区,所钻地层岩性多为泥岩或泥砂岩混层,泥岩中蒙脱石含量很高,成岩性较差,造浆十分严重,特别是明化镇与馆陶组交界处及馆陶组油层上部的盖层更为严重,钻井液流变性不易控制,同时井壁容易黏附大量的钻屑,形成较厚的虚泥饼,并且在井斜较大的井段易形成岩屑床,造成起下钻不通畅、电测不顺利等复杂情况.针对以上问题,在钻井施工过程中,使用天然环保聚合物钻井液,强化了钻井液的包被抑制性,控制了泥岩造浆;保持钻井液具有低黏度、低切力的流变性,充分冲刷井壁,从而有效清除虚泥饼及岩屑床;同时使用仿沥青及固体聚合醇提高泥饼质量、降低起下钻摩阻,使钻井液定向钻进顺利.该钻井液技术能很好地适应埕北地区的地层特性.     

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

渗透性砂岩地层漏失压力预测模型

为了预测渗透性砂岩地层的漏失压力,提高钻井的安全性。根据塑性流体的本构方程和毛细管渗流理论,分析了钻井液（宾汉流体）在井壁泥饼带、地层侵入带和原地层孔隙中的流动特性,分别建立了井壁有无泥饼2种情况下的渗漏压力计算模型。利用建立的数学模型,对崖城13-1-A15井压力衰竭储层段的漏失压力进行了预测,结果表明:井壁上未形成泥饼时,漏失压力当量密度为0.613 kg/L;井壁上形成厚度1 mm、渗透率小于4×10-5 D的泥饼时,漏失压力当量密度可提高到1.21 kg/L以上。崖城13-1-A15井钻井施工中,采用密度1.10 kg/L的抗高温Versaclean油基钻井液,没有发生井漏。建立的渗透性砂岩地层漏失压力预测模型,可为渗透性砂岩地层安全钻井提供参考。      

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。      

胡109井保护油气层钻井液技术

胡109井是一口岩性油气藏重点评价井,油气是中普遍存在着粘土矿物,尤其存在着水敏性粘土矿物,可运移的微料琢酸敏性矿物,物性差,易与不配伍的外来流来流体发生化学反应,导致储层损害,胡109井实施的保护油气层钻井液技术包括：优选与储矿物及地层水配伍性好的处理剂配制钻井液,并在钻井液中加入与岩石孔配伍的固相颗粒,包括架桥粒子,填充粒子和可变形粒子,上部井段（1500－300m)使用聚合物正电胶钻井液,下部井段（3000－4500m)使用聚横饱和盐水钻井液,在钻井液在近井壁范围（2－3cm)内迅速形成致密的内,外泥饼,在工程上操作平衡,以免破坏滤饼和冲击压差增大使滤失量增加,试油结果表明,初期原油日产量为33.58m^3,天然气日产量为12457m^3,是近年来东濮凹陷产量最高的一口探井。     

宝浪油田宝北区块水平井钻井液技术

针对宝浪油田宝北区块的地层、岩性特征及水平井对钻井液的特殊要求,结合国内外钻水平井使用的泥浆体系和宝北区块已钻直井、斜井的经验,设计了用聚磺正电胶混油泥浆作为水平井的钻井液。经现场施工实践证明,该泥浆体系能有效抑制地层膨胀缩径和钻屑分散造浆,防塌效果好,悬浮携带能力强,润滑防卡性能好,配合屏蔽暂堵技术可有效保护油层。     

Impact of barite and ilmenite mixture on enhancing the drilling mud weight

It is common knowledge in the technology of drilling fluids, monitoring of the drilling mud weight is critical in developing a mud system that yields good well stability. Alternative weighting materials should be in demand to offer superior properties such as barite, available in sufficient reserves to meet field requirements and be competitively priced. A weighting material that can be sourced locally to substitute barite would be a good innovation in the drilling industry. The present work was performed for enhancement the weighting of the drilling fluids by using mixture of barite and ilmenite. Micro-sized ilmenite ore (FeTiO₃) particles were obtained by a direct solid phase milling process to replace a certain percentage of barite as weighting material of the drilling mud. X-ray diffraction (XRD) analysis was carried out to underline the phase identification of the crystalline ilmenite, used drilling mud weighting agent as barite and Na-bentonite particles. The lamellar shape and the arrangement in overlapping plates of ilmenite particles, Platy-like shaped Na-bentonite grains against sub-angular and square-shaped barite particles were confirmed by scanning electron microscope (SEM) technique. Three mud samples with different densities were prepared which be made up of fresh water, sodium bentonite and weighting material. The weighting materials were added up to the mud separately to form the required mud density ranges between 8.65 and 18?lb/gal. The first sample was water-based mud with barite; second sample was water-based mud with local ilmenite ore and third sample was water-based with barite and ilmenite in which were added in parts as 50:50 by ratios. These samples were investigated at different temperatures (normal, 120, 160, 180?°F) and the employed mud density range to determine solid content, density, rheological properties and filtration losses. The study showed that the rheological properties of barite/ilmenite mixture were found to give comparable results as barite and has the potential to be used as alternative weighting material especially in a heavier drilling mud. Two significant advantages could be observed through using the mixture; it produces lower solids content and fluid loss which in turns reduces the formation damage, respectively.     

Ether-Based Muds Show Promise for Replacing Some Oil-Based Muds

Two different polyethers were evaluated for their potential use in drilling fluids as a base fluid for synthetic ether-based mud, which is one type of synthetic-based drilling fluid that are used when drilling for oil and gas by a rotary method and they have several technological and environmental advantages over oil-based mud. Polyglycerol or polytriethanolamine, which derive from the condensation reaction of glycerol or triethanolamine was used as a base fluid in the formulation of ether-based mud in comparison with oil based mud. The evaluation includes the study of rheology, filtration properties, electrical stability, and thermal stability for oil-based mud and synthetic ether-based mud, which are formulated of polyglycerol or polytriethanolamine. The result show that the tested synthetic ether-based mud are more viscous at low temperature, thin more with increasing temperature, and have high thermal stability than oil-based mud. Biodegradation of the mud formulated with polyglycerol or polytriethanolamine was also studied.     

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。      

一种预测钻井液产生泥球的室内实验方法

钻遇某些软泥岩地层时,钻井液上返过程中易形成泥包现象。为了预测钻井过程中所采用的钻井液是否会产生泥球,通过评价钻井液性能的常用设备,利用含水岩屑颗粒和一定粒径的钢球以及滚动老化模拟在井下岩屑随流体运动的过程,提出了具体的实验参数,建立了一种系统评价泥球产生情况的方法。实验结果表明,该方法可以对不同类型的钻井液在即将使用的过程中泥球产生情况进行预测。实验结果与现场实况相符,得到所试用的水基体系易产生泥球的条件为:滚动时间为20 min,目标温度为90℃;所试用油基体系易产生泥球的条件为:滚动时间为30 min,目标温度为120℃;同时该方法得到的实验结果还可作为优化钻井液性能的依据,提高钻井过程中的作业效率和安全性。      

川西新场上沙溪庙组气藏钻井液技术

开发川西新场上沙溪庙组气藏,钻遇地层为泥岩、砂砾岩、泥岩与砂岩互层,地层压力梯度从上至下由正常到压力过渡段,然后到异常高压.要求钻井液体系不但具有优良的防漏、防塌、防污染性能,而且能适应多种压力梯度情况,满足高密度要求.为克服表层的垮塌、缩径,采用高膨润土含量的钻井液开钻,并配合控制排量等措施;二开采用聚合物钻井液,根据气层压力调节钻井液密度,保持低粘度,适当放宽滤失量的限制范围,并利用固控系统清除钻屑、劣质膨润土;进入气层前,将聚合物钻井液转化为聚磺钻井液,并根据气层压力情况加重钻井液;对上沙溪庙组气层保护使用屏蔽暂堵技术.现场应用结果表明该套钻井液体系能保证钻井工程顺利进行,有效地防止了坍塌、卡钻和井喷等复杂事故的发生,大大提高了钻井速度,缩短了钻井周期,而且在高密度情况下钻井液具有良好的流变性能和保护气层性能.     

松南气田低密度低伤害随钻堵漏钻井液技术

松南气田火成岩储层地层压力低,且裂缝发育,在钻井过程中极易发生井漏,降低钻井时效。针对该地区的地质特征与钻井要求,以钻井液的动速比为指标,优选了疏水缔合型两性离子聚合物PAADDC作为携岩剂;通过滤失造壁性能评价实验和压力穿透测试,优选了PB-1和不同粒径的超细碳酸钙构成的钻井液封堵防塌剂;通过堵漏评价实验,优选了中空弹性橡胶、碳酸钙颗粒和中空弹性微珠作为主要随钻堵漏材料。在此基础上研制了低密度低伤害随钻堵漏钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性和封堵防塌性,防漏堵漏效果良好,酸化解堵效果显著。在腰平16井的现场应用中,钻井液性能稳定,成功解决了火成岩低压储层井漏影响钻井时效问题,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

新型高温高密度盐水钻井液研究

针对中国高温高密度盐水钻井液普遍存在的"使用处理剂种类过多,加量过大,钻井液老化后HTHP造壁性和流变性难以控制,配制成本和维护成本居高不下"的难题,分析长期攻关而至今没能很好解决的原因,在此基础上提出了"以利用钻井液中处理剂高温交联作用为基础,结合使用优化重晶石级配以解决高密度钻井液黏度高、HTHP失水量大、且性能很难调控的难题,综合形成了高温高密度盐水钻井液研究"新的技术路线,并由此研发出性能好（HTHP失水量低,流变性良好……）而处理剂种类少（共4种）、总用量大幅度降低（仅为现用量的1/2~1/3）的高温高密度盐水钻井液体系,而且具有高温条件下使用性能越来越好,性能维护方便的潜力和趋势,为有效解决中国高温高密度盐水钻井液多年未能很好解决的技术难题,提供一条可行的途径。