海上油田复杂地层钻井液技术探讨

本文笔者立足于实际工作经验针对相关问题进行了整合分析,重点分析了海上油田复杂地层钻井液技术的内容以及发展方向,希望可以进一步推进相关细节工作的创新改革,并且营造出全新的海上油田复杂地层钻井开发格局。     

评价钻井液潜在地层损害的新方法

钻井液侵入地层 ,或堵塞地层孔隙 ,或与地层发生化学反应 ,都会造成地层损害 ,降低产能。本文通过对不同泥浆体系形成的泥饼侵蚀特性的研究实验 ,提供了一种评价钻井液对地层潜在损害的新方法。     

复杂地质条件下复杂结构井的钻井优化方案研究

在复杂地质条件下钻复杂结构井及特殊工艺井时,在地质和工程方面存在许多不确定性因素和复杂性问题.随钻导向、实时优化、井下动态诊断及其集成技术是解决这些难题的有效途径,基于智能钻柱,提出了把上述三项技术集成为一个整体的集成化的SOD系统;应用智能钻柱及其相关配套技术能提高双向闭环信息传输速率达10⁴～10⁶bps,同时能从地面向井下输送10～25kW的电力.给出了智能化钻井“导向—优化—诊断”集成系统总体结构设计方案.该系统能使地质条件透明化,使钻井过程简化并能提高钻井效率,有利于精确控制井身轨迹,可随钻分析钻柱(尤其是底部钻具组合、钻井工具)的力学行为,能优化钻井过程,实时识别和处理井下异常工况,能降低钻井成本约20%.     

定向井深井钻井液的优选技术

钻深井分枝定向井中,钻柱碰撞井壁多,接触面积多,定向与测斜时间多,钻柱在井下静置时间长、大斜度摩阻大等,给泥浆提出了严格要求。文中提出重视洗井液在高温高压下的失水造壁性的改良技术,严格控制泥饼质量等三要素,在池35—1深井分枝定向井钻井中取得了成果。     

海洋钻井水基钻井液在页岩地层的使用

钻井液已经是一门比较成熟有完整体系的技术,如今研究的重点是寻找适合钻井复杂新情况的钻井液体系及使用方法。随着海洋油气勘探开发的大力推进,水基钻井液在页岩地层的使用将成为一项影响海洋钻进效率的关键技术。根据页岩与水基钻井液的自身特点,分析了水基钻井液在页岩地层使用的技术难点和产生问题的原因,结合现场实际提出了可行的解决方法,为现阶段海洋钻井水基钻井液在页岩地层的使用提供技术帮助,并为将来的深入研究明确方向。     

复杂地层仿油基钻井液研究

针对江苏油田深部泥页岩不稳定地层导致的复杂及含泥页岩长水平段水平井、大位移井的井壁稳定、润滑、携岩及托压等问题,结合江苏油田特点及环保要求,开展了仿油基钻井液探索性研究,优选出聚醚多元醇JMC-60、高效页岩抑制剂DYZ-1、惰性纳米材料DS-RH325等处理剂,形成了初步的仿油基钻井液体系配方,其页岩抑制性、高温高压滤失性能及润滑性基本达到油基钻井液水平,为江苏油田复杂区块井及含泥页岩水平井钻井提供了新的技术思路和研究方向。     

复杂井眼轨迹条件下的钻井液技术

TK330井是塔河油田一口简化井身结构的长裸眼深井，完钻井深为5390m，裸眼井段长达4385．51m。该井在钻进过程中由于井斜和方位变化导致井眼轨迹异常，钻具入井后因扭曲变形上贴下靠井壁严重，摩阻和扭矩增大，极易发生卡钻，且由于裸眼跨度大，钻遇地层复杂，钻井液施工难度大。在1004．49～4400m井段选用低固相强包被不分散钾基聚合物钻井液，在4400～5390m井段选用抗高温、抑制性强、防塌能力好、性能易于控制的聚合醇防塌聚磺钻井液，并配合了有效的钻井液技术措施。现场应用结果表明，合理的技术措施及良好的钻井液性能，有效地解决了钻进过程中地层掉块、垮塌、岩屑携带及阻卡问题，起下钻畅通，井底干净无沉砂，3次测井、下套管均一次成功，双级固井施工顺利；二开井段平均井径扩大率仅为0．53％，全井段没有发生井下复杂情况。     

延长油田陆相页岩气复杂地层水基钻井液优化及应用

为实现鄂尔多斯盆地延长油田陆相页岩气安全优快钻井,针对现有有土甲酸钾水基钻井液体系难以保障复杂地层安全钻井、加重成本高和高密度加重困难的难题,在前期广泛调研评价多种封堵剂和加重剂的基础上,优选乳化沥青FT-R、单封DF-A和随钻封堵剂SD-Ⅰ对体系封堵性能进行了优化,优选重晶石粉和钛铁矿粉对体系加重成本进行了优化。认识如下：1)陆相页岩气常规地层钻井液低成本加重方式为现有有土甲酸钾水基钻井液体系+重晶石粉(密度为1.18～1.30 g/cm³)/钛铁矿粉(密度为1.18～1.35 g/cm³);2)陆相页岩气复杂地层钻井液体系为现有有土甲酸钾水基钻井液体系+2.0%乳化沥青FT-R+2.0%单封DF-A+1.0%随钻封堵剂SD-Ⅰ+重晶石粉/钛铁矿粉(密度为1.18～1.40 g/cm³);3)该体系流变性、滤失造壁性、润滑性、抑制性和抗污染性良好,有效保障了YYP-9井三开陆相泥页岩复杂地层安全钻井。该研究成果对鄂尔多斯盆地陆相、海陆过渡相页岩气钻井具有一定的借鉴价值。     

窄安全密度窗口条件下钻井设计技术探讨

在深部地层及深水钻井过程中,钻遇窄安全密度窗口(即地层破裂压力与孔隙压力相关不大)的情况越来越普遍,导致井底压力控制难度加大,井底压力稍高就发生井漏,井底压力稍低就发生井涌。在窄安全密度窗口环境中,常规钻井设计由于采用各种设计系数经验值会引起钻井液密度设计不准确、套管下深设计不合理等问题。为此,在安全钻井井底压力分析的基础上,提出了用设计系数计算值代替经验值进行钻井设计的思路,并给出了考虑温度、压力影响的钻井液密度设计方法,有效提高了设计的准确性,有利于保证窄安全密度窗口环境中井下作业的安全。      

钻井液完井液新技术新评价方法

介绍了近期在配制完井液时使用的两项新技术对钻井液完井液滤饼进行溶蚀实验研究,清除内外滤饼技术研究;国外工作者在研究中得到的一些结论以及酶处理的完井液。同时介绍了两种新评价程序地层损害评价实验程序(使用动滤失仪CDFC);预制筛网损坏评价程序(使用预制筛网堵塞实验仪器MCDFC)。     

坨-胜-永断裂带高密度深井钻井液技术

坨-胜-永断裂带储油层埋藏深、压力高，断层发育，构造较复杂，在钻井过程中容易发生与高密度钻井液相关的钻井问题。通过分析研究，确定在三开之前采用低密度聚合物铵盐体系，三开之后采用抗高温抗盐的聚合物硅氟防塌降滤失钻井液。提出了在该区块使用高密度钻井液技术的主要施工措施：禁止直接加加重材料．采用混重钻井液的逐步加重方式，同时保证加重材料有充分的水化时间；对直井，润滑剂总含量应为2％～3％．对定向井，润滑剂总含量应为3％～5％；该区块高密度钻井液用水的矿化度不能超标，氯离子含量应小于1000mg／L，钙镁离子含量均应小于200mg／L；处理剂应具备良好的抗高温和抗盐性能；保证四级固控设备的使用率，特别是离心机在每次下钻后调整钻井液时的使用至关重要。现场应用表明，聚合物硅钾基防塌降滤失钻井液具有滤失量低、抑制性强、抗高温、防塌和润滑性能好、携岩能力强等优点。     

火山岩复杂地层控压钻井技术应用

火山岩地层存在地层硬、研磨性强、岩石可钻性差和裂缝性漏失等客观条件,严重制约了火山岩的勘探开发。KLML气田前期钻探工作中,钻井遇到了3个突出难题：频繁井漏、机械钻速低、井壁容易失稳。常规钻井工艺已不能解决这些复杂情况同时存在的情况,造成钻井工艺在油气勘探上的极大制约。控压钻井利用专用井口控制设备在井口产生一个回压,根据地层孔隙压力和地层坍塌压力等因素,精确调节节流阀的开启程度来改变井口回压的大小,从而改变井内钻井液当量密度的压力剖面。它具备防漏、防喷、提高机械钻速和防止井壁失稳等问题的技术优势,应用于KLML气田钻井实践证实：该方法在实践过程中有效防止了漏失和井壁不稳,同时较大幅度地提高了机械钻速。在复杂地层钻井中,控压钻井将成为不可缺少的重要手段。     

正电性钻井液完井液体系油气层保护性能研究

以改性的正电性土、聚合物和呈正电性的钻井液处理剂为主剂,研制开发了完全呈正电性的钻井液体系.即:(0.3%～0.5%)流型调节剂B (1.5%～2.5%)降滤失剂A (3%～5%)改性固相 (1.5%～3.0%)正电性处理剂 水.室内实验和现场应用表明,该体系具有良好的抗温、抗污染能力和优良的页岩抑制性,能有效地防止粘土的膨胀、分散、运移;在室温和高温下抗土污染能力好,粘度和切力保持基本不变,保护油气层效果明显,平均渗透率恢复值达到90.5%.     

优快钻井技术与应用

针对鄂尔多斯盆地的钻井施工难度,通过对地层岩性特点进行分析,并结合现场试验,从钻头的选型、钻井参数的优化、钻井液性能指标确定及钻具防失效的研究,开发出适合该区块地层特点的优快钻井技术。现场实施应用后,钻井速度大幅度提高,效果很好。     

欠平衡钻井NW无固相充气钻井液的研究

为了有效配合欠平衡钻井开发低压低渗透气藏，最大限度地保护气层．研制了NW无固相充气钻井液。该钻井液的特点是可避免钻井液中的固相颗粒堵塞储层孔隙，抑制性强，减少滤液进入储层，即削弱水锁损害，保护储层岩石孔隙的连通性；小阳离子具有优先吸附形成一层阳离子保护膜的特点，其分子结构中的憎水基团．起到阻止水分子侵入的作用，进而削弱由低压低渗储层天然渗吸效应产生的水锁损害；司时钻井液滤失量小，仅约为10mL，而且钻井液具有强抑制性，可以减小钻井液对油层岩石渗透率的影响，达到保护储层、增加采收率的目的。该钻井液可满足充气工艺要求。此外，该钻井液密度连续可调，能有效降低液柱压力．形成泡沫群体结构，具有群体封堵、疏水屏蔽及特有的流变特性等良好特性，防止低压地层漏失，保护气层；配方简单，维护使用方便，能够很好地满足欠平衡钻井工程的需要。     

国内外钻井液技术新进展

为全面了解国内外钻井液技术研究现状、明确钻井液技术的发展趋势与方向,在调研大量相关文献及报道的基础上,对近年来国内外出现的钻井液新技术进行了分类归纳总结,从新型钻井液体系、储层保护技术、防漏堵漏技术、新型钻井液处理剂、钻井液泥饼清除技术等5个方面对其进行了介绍。其中,新型钻井液体系涉及各种水基钻井液体系、油基钻井液体系、合成基钻井液体系和成膜钻井液体系等;介绍了裂缝性碳酸盐岩储层保护技术;防漏堵漏技术主要介绍了可溶粒子降滤失剂、超低渗透添加剂、微凝胶聚合物降滤失剂等;新型钻井液处理剂包括快钻进KSAJ、Mn₃O₄加重剂、季铵盐表面活性剂、页岩抑制剂（乙基葡萄糖苷和SIAT）和高温保护剂GHB等;还对钻井液泥饼清除技术作了简要介绍。     

欠平衡钻井无粘土相海水水包油钻井液研究

针对渤海某些区块地层压力系数低及缝洞发育易发生井漏的实际情况,在室内通过优选不同油水比、增粘稳定剂、乳化剂、降滤失剂,确定出了适合该地区进行欠平衡钻井作业的无粘土相海水水包油钻井液配方。室内性能评价实验结果表明,该钻井液具有较强的抗海水、原油污染的能力,同时具有良好的抗温稳定性、抑制性、润滑性以及储层保护性能,能够满足该地区在低压储层和易发生井漏等复杂情况下进行欠平衡钻井作业的要求。     

CGMWD新型正脉冲无线随钻测量系统及应用

CGMWD新型正脉冲无线随钻测量系统以正脉冲发生器产生上传泥浆脉冲压力信号，大大提高了信号传输能力和效率。文章简述了该仪器的结构、性能指标和功能特点，同时介绍了该仪器第一次现场应用的情况及效果。