海洋水合物地层钻井用聚合醇钻井液研究

针对海底天然气水合物地层的独特特性,在充分考虑现有的常用聚合醇钻井液体系的基础上,论述了适合海底天然气水合物地层钻井用含动力学抑制剂的聚合醇钻井液的室内研究情况。结果表明,该体系具有优良的页岩抑制性和水合物抑制性、良好的低温流变性、稳定性和润滑性等特点,能够有效保持井壁稳定,是一种非常适合海底天然气水合物地层钻探的钻井液体系。     

正电性钻井液在塔河油田的应用

针对塔河油田盐膏层、易塌地层的井壁稳定问题,使用了正电性钻井液,该体系以阳离子聚合物、乳化石蜡与有机硅醇抑制剂为主剂.室内研究表明,正电性钻井液具有优良的页岩抑制性和极强的抗盐、抗钙与抗温能力,体系稳定性能好,抗温达150℃以上,页岩回收率达90%以上,具有较好的油气层保护效果.在塔河油田的现场应用表明,正电性钻井液与其它处理剂配伍性好,具有良好的包被抑制性、防垮塌能力、润滑性和优良的抗污染能力;在钻井施工过程中,钻井液性能稳定,有效地解决了井壁稳定问题,提高了钻井速度,取得了理想的应用效果.     

BZ13-1油田防塌钻井液的研制及应用

分析了BZ13-1油田易坍塌地层井壁失稳的原因,研制了适合该油田东营组和沙河街组泥页岩地层的具有强抑制性、强封堵能力的防塌钻井液。实验评价表明,所研制的防塌钻井液具有良好的抑制性能、润滑性能和滤失性能,油气层保护效果良好。新研制的防塌钻井液在BZ13-1油田和其它地层岩性类似油田钻井作业中取得了良好的应用效果。     

新型水基聚合醇钻井液性能评价

由于原住天然气水合物极度不稳定,在钻探和取心过程中易发生分解,进而导致一系列意想不到的钻井事故.因此,在水合物地层钻井首先要防止水合物大量分解,而要达到此目的,科学合理地选择钻井液则是重要举措之一.针对海底天然气水合物地层及其钻井的特性,给出了钻进海底天然气水合物地层时钻井液体系的设计原则,根据此原则在充分考虑现有常用聚合醇钻井液体系特点的基础上,设计了一种适合海底天然气水合物地层钻井的新型聚合醇钻井液,并对其页岩水化抑制性、低温流变性和水合物生成抑制性(动态和静态)进行了评价.结果表明,该钻井液体系能够有效抑制页岩水化分解和防止水合物在循环管路内重新生成,且在低温条件下具有良好的流变性能,能够有效保持井壁稳定,清洁和冷却孔底,是一种比较适合海底天然气水合物地层钻探的钻井液体系.     

氯化钙/聚合醇钻井液体系的研究及应用

研制开发了氯化钙/聚合醇钻井液体系,并在史136井应用。实验和现场应用表明,氯化钙/聚合醇钻井液体系具有优良的泥页岩抑制性、润滑性、抗温性及流变性,可通过改变氯化钙浓度调整聚合醇浊点,以满足不同井深的需要。该体系的应用解决了强水敏泥页岩的稳定问题,具有良好的经济效益。     

国外深水钻井液技术进展

随着石油工业的不断发展,海洋油气勘探的水域越来越深,深水钻井难度也越来越大.介绍了深水钻井存在的主要问题:海底页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层天然气容易形成气体水合物、低温下钻井液的流变性不稳定、地层破裂压力窗口窄等,这些都对钻井液技术提出了更高的要求.国外深水钻井作业开始得较早,使用的钻井液体系主要有水基钻井液和合成基钻井液,其中水基钻井液主要包括墨西哥湾的高抑制性水基钻井液体系、高性能水基钻井液和CaCl2/聚合物钻井液,挪威海域的硅酸盐钻井液体系以及甲基葡萄糖甙钻井液等;合成基钻井液主要包括墨西哥湾的酯/烯烃基钻井液、IO和酯基钻井液及环境可接受的专用合成基钻井液等.另外,还介绍了充气钻井液和特殊的油基钻井液体系.最后,分析了深水钻井液技术的发展趋势,并提出了一些建议.     

强抑制高润滑丙三醇基钻井液体系研究与性能评价

针对油基钻井液存在污染环境、环保处理工艺复杂和影响录井质量等问题,利用低碳醇具有强抑制性和高润滑性、能与水以任意比例互溶的优点,开发了适用于强水敏性地层的丙三醇基钻井液。考察了膨润土在不同低碳醇溶液中浸泡24 h后的膨胀率,据此优选丙三醇做为抑制润滑剂;丙三醇体积分数越大,丙三醇溶液的抑制性、润滑性越好,黏度越高。为了降低丙三醇的用量和提高抑制性,将30%丙三醇溶液与5%KCl复配作为基液,形成了丙三醇基钻井液。性能评价结果表明,丙三醇基钻井液的抑制性、润滑性与油基钻井液接近,抗温140 ℃,抗NaCl、CaCl₂及钻屑污染,放置180 d后性能稳定,可重复使用;提高丙三醇加量,还可以进一步增强其抑制性和润滑性。丙三醇基钻井液对于强水敏性地层或对润滑性要求较高的地层具有较好的应用潜力,也为开发环保钻井液提供了新的方向。      

深水钻井抗高温强抑制水基钻井液研制与应用

深水钻井时存在复杂地层井眼失稳、大温差下钻井液流变性调控困难等技术难题,需要研发适用于深水钻井的抗高温强抑制性水基钻井液。以丙烯酰胺、烷基季铵盐和2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成了深水钻井用低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap;以Cap为主要处理剂,并优选其他处理剂,构建了深水抗高温强抑制水基钻井液。室内性能评价表明,低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap对钻井液流变性的影响较小,包被抑制作用强;深水抗高温强抑制水基钻井液低温流变性良好,可抗160 ℃高温,高温高压滤失量小于9 mL,三次岩屑滚动回收率大于70%,抑制性强,可分别抗25.0%NaCl、0.5%CaCl₂和8.0%劣土污染。该钻井液在南海4口深水油气井钻井中进行了现场试验,取得了良好的应用效果,解决了低温增稠及井眼失稳等技术难题,具有现场推广应用价值。      

新型双保强抑制UID钻井液体系室内研究

针对冀东油田地层特点,从保护环境保护储层出发,研制出了一套适合于冀东油田的无黏土相双保强抑制钻井液.该体系具有超强的抑制性,能对泥页岩提供最大的抑制性,抑制岩屑分散和地层造浆;具有较强的润滑和防泥包性能;具有良好的储层保护效果;钻井液处理剂能够生物降解.室内通过大量实验考察了体系中各处理剂对钻井液性能的影响,对其抗污染、抗温性、抑制性、润滑性以及储层保护性能进行了评价,结果表明:该体系与国外同类钻井液体系--ULTRADRIL钻井液在抑制性、润滑性以及储层保护性能方面都基本相当,能够满足冀东油田钻井的需要.     

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。     

永1-平1井四开小井眼高密度钻井液技术

永1-平1井是永进油田的第一口超深水平井,完钻井深为6 172.5 m.该油田西山窑组地层复杂,泥岩易掉块,砂岩渗透性强,易发生压差卡钻;小井眼环空压耗大、高密度钻井液的流变性、润滑性和高温下的稳定性调控难题严重制约工程施工.在钻井施工中采用了阳离子聚磺混油钻井液、高密度流变性和高温稳定性调控技术以及封堵防塌技术,顺利钻至完钻井深.该井投产后,产液量为18.01 t/d、产油量为12.8 t/d、产气量为3 411m<'3>/d.该井的钻探成功为超深、超压油气藏的勘探开发积累了重要经验.     

涪陵焦页18-10HF井水平段高性能水基钻井液技术

焦页18-10HF井是中石化在涪陵页岩气田部署的一口开发井,完钻井深4560 m,水平段长度1378 m。该工区三开井段页岩脆性矿物含量高,微纳米级孔隙裂缝和层理发育,一直使用油基钻井液应对井下复杂情况。针对龙马溪五峰组页岩裂缝发育等特性,通过核心处理剂端胺基聚醚抑制页岩表面水化,植物油酰胺极压减摩剂有效润滑减阻,纳米封堵封固,构建了JHGWY-1高性能水基钻井液,页岩滚动回收率大于98%,极压润滑系数0.16,钻井液封堵泥饼承压超过10MPa,满足龙马溪五峰组页岩微裂缝发育、脆弱胶结面对封堵封固及水平段润滑减阻要求。该体系首次在涪陵工区的焦页18-10HF井三开井段代替油基钻井液,在设计垂厚10 m、实钻8~10 m的五峰组中顺利穿行,起下钻畅通,钻完井顺利。该体系表现出良好的流变性、低滤失量和稳定页岩井壁能力,完井作业顺利,满足了该井三开钻完井工程需要。      

烷基糖苷衍生物钻井液研究及其在页岩气井的应用

昭通黄金坝YS108页岩气区块目的层为下志留统龙马溪组,岩性以灰色、黑色页岩为主,存在页岩地层易掉块垮塌,长水平段摩阻大、易卡钻,井眼清洁困难等技术难题。针对黄金坝页岩气水平井的地质和工程情况,研发并应用了以NAPG、CAPG和APG为核心主剂的烷基糖苷衍生物水基钻井液技术。NAPG聚醚胺基烷基糖苷是在APG分子上引入聚醚和胺基基团而制得,提升了抑制性、抗温性和润滑性等,CAPG阳离子烷基糖苷通过在APG分子上引入季铵盐阳离子基团而制得,提升了抑制性和抗温性等,他们通过吸附成膜、嵌入及拉紧晶层等可有效降低龙马溪岩屑的Zeta电位绝对值,降低岩屑活性。体系以APG为主润滑剂,以不同粒度级配（0.03~100 μm）纳米-微米封堵材料和烷基糖苷类小分子增稠剂满足昭通区块龙马溪页岩微孔微裂缝的封堵需求。该钻井液7.5 min中压滤失量为0 mL,高温高压滤失量不大于5mL,在密度2.30 g/cm3之内,极压润滑系数小于0.10,为强抑制、强封堵和高效润滑的钻井液体系,该体系解决了以上难题,实钻过程中井壁稳定,钻井液携砂及润滑性能良好,起下钻通畅,机械钻速较使用高性能水基钻井液的6口邻井和相邻区块井位提高14.6%~18.8%。该体系较好地满足了页岩气水平井钻井、完井施工技术要求。      

6925米超深井钻井液技术

重点预探深井TP2井完钻井深为6925m。该井钻遇地层复杂，埋藏深、厚度大、极易发生缩、溶、胀、塌等事故，因此钻井液体系必须具有包被抑制性、抗高温稳定和造壁性。良好的悬浮性和携砂能力，防垮塌能力和润滑性等，以有利于及时发现油气层。该井在第四系～二叠系地层，采用钾聚、聚磺钻井液，石炭系～志留系地层采用聚磺聚合醇钻井液，奥陶系地层采用聚磺钻井液。该套钻井液体系在高温高压条件下性能稳定，满足了超深井施工中的井壁稳定、润滑防卡、岩屑携带的需要，还满足了地质录井和保护油气层的要求。该套超深井钻井液技术，有效地解决了以伊蒙混层为主的泥岩坍塌掉块，较好地解决了超深井钻井液防垮塌、黏卡、井漏等方面的技术难题。     

辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术

沈平1井是辽河油田第1口油页岩和泥质白云岩互层为目的层的预探水平井。由于油页岩地层的特殊性,井壁失稳现象突出,油层段轨迹控制难,安全环保工作敏感,钻井时效难以提高。在处理剂研发的基础上形成了适用于沈平1井的抗温达150℃、密度为1.55 g/cm3的全油基钻井液体系。现场应用结果表明:该套全油基钻井液体系综合性能优良,具有良好的流变性、抑制性、封堵性、抗污染性、润滑性及高温稳定性,能够控制油页岩水化膨胀,解决井壁失稳的难题。与同类型井相比,沈平1井机械钻速提高1.6倍,生产时效提高30%。     

吉林油田星A6-6开窗侧钻井钻井完井液技术

星A6-6开窗侧钻井位于吉林油田双阳地区，钻遇地层为下第三系Ee段，Ee段岩性为灰黑泥岩，易缩径，砂岩渗透性较好。体系优选试验结果表明，有机硅聚合物钻井液稳定性好、抑制性强、流变性易控制、对油层伤害轻，可很好地满足该地区钻井施工的需要。使用了有机硅聚合物钻井液及有机硅-聚合物为主体的完井液，在开窗后井深1803．30m处加入3％原油．改善钻井液的润滑性、流变性及泥饼质量。现场应用表明．钻井液携砂能力强，具有良好抑制性、稳定性和润滑性；后期试采结果证明，完井液起到了保护油层的作用，大幅度增强了该井产油量；该井钻井周期为15．96d．机械钻速为2．53m／h．全井无阻卡塌漏现象，施工顺利。     

青海柴达木盆地三高井钻井液技术

柴达木盆地的牛东、冷湖、扎哈泉和英西区块地层岩性复杂,有盐层、盐膏层、芒硝层、硬脆性泥岩、高压盐水层,以往钻井事故和复杂频发,盆地阿尔金山前带牛东鼻隆构造,受造山运动影响,整体地层倾角为60°~70°,地应力较高且存在高压盐水层,压力系数多变,裸眼井段井壁失稳现象时有发生。2013年至今,在柴达木盆地应用BH-WEI抗三高钻井液服务各类井20口,为做好各区块钻井液技术服务,施工前查阅相关资料,结合室内实验与现场试验,总结得出低活度、弱水化与强封堵、强抑制有利于井壁稳定的结论,已完成青海油田1字号重点风险预探井4口、第1口分支水平井和扎哈泉第1口水平井,最高使用钻井液密度为2.35 g/cm3,平均井径扩大率为4.67%,电测成功率为100%。其中应用井扎平1井是油田公司在扎哈泉致密油区块部署的第1口水平井;东坪区块仅在2013年采用威德福MEG钻井液完成1口四开水平井,因漏失严重且井下复杂提前完钻,而2013~2014年在该区块应用BH-WEI钻井液顺利完成水平井6口,实现零事故复杂;2014年初投产的坪1H-2-2和坪1H-2-1井,完井测试均为区块高产井,平均日产天然气50×104 m3/d。现场应用情况表明,抗三高钻井液体系配方简单,维护方便,具有良好的剪切稀释性,具备动塑比高、塑性黏度低等特性,环空压耗小,井眼清洁,具有良好的润滑防卡和防塌能力,可防止侏罗系深灰色泥岩垮塌及水平井定向托压及黏附卡钻,形成一套适合青海油田复杂区块探井、水平井钻井液工艺技术。      

深水高温高压井钻井液技术

LS25-1S-1深水高温高压井实钻井深为4 448 m,完钻层位为梅山组,采用六开井身结构,φ212.7 mm井段为目的层段,压力系数预测为1.70~1.84,安全密度窗口窄,需重点关注井控、防漏和水合物生成的预防;同时由于井底温度约为147℃,而出口温度只有17℃,保持钻井液在高密度下的高、低温稳定性、防重晶石沉降、良好流变性和储层保护是该井段技术重点。以LS区块气源为研究对象,通过利用水合物抑制软件HydraFLASH绘制不同抑制剂浓度下水合物P-T相图,优选出钻进及静止期间水合物抑制配方:（9%~15%）NaCl+5% KCl+10% KCOOH+（0~45%）乙二醇。选用了抗高温降滤失剂HTFL,其加量为0.8%时体系高温高压滤失量小于10 mL,泥饼质量好。研发了一种新型的封堵剂PFFPA,PF-FPA较FLC2000具有更好的封堵降滤失效果。性能评价结果表明,该体系抗温达170℃,高低温流变性平稳,能抗10%的钙土污染,而且沉降稳定性好,封堵能力强,渗透率恢复值在80%以上,储层保护效果好。在现场应用中,通过Drill Bench软件模拟,将排量降至1 400 L/min,此时ECD为1.94 g/cm3,小于漏失压力当量密度（1.96 g/cm3）,ROP为10 m/h,岩屑传输效率仍在85%以上,满足携岩要求。该井顺利完钻,表明该套钻井液技术解决了现场作业难题。      

FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液及其应用

深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、浅层气易形成气体水合物、井壁易失稳等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。以Saraline 185V气制油为基油,通过优选乳化剂、有机土、降滤失剂及其他处理剂,构建了一套适合深水钻井的FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液体系。综合性能评价结果表明:该钻井液在4~65℃下流变性能稳定,具有恒流变特性,能有效保护储层,其渗透率恢复值大于90%,能抗10%海水、15%钻屑污染,易降解,满足环保要求。南海LS-A超深水井水深为1 699.3 m,预测主要目的层温度为34.6~36℃,φ508 mm套管鞋处的地层承压能力系数低于1.14,安全密度窗口窄,如何控制ECD值、预防井漏是该井的作业控点,因此选择密度为1.03 g/cm3的FLAT-PRO钻井液开钻。钻进过程中,使用FSVIS调整流变性,维护黏度在50~70 s,动切力在8~15 Pa,φ₆读数为7~15,φ₃读数为6~12,用2% PF-HFR控制滤失量,应用井段起下钻顺利,电测顺利,井径规则,没有出现任何复杂情况。应用结果表明,FALT-PRO深水恒流变合成基钻井液在不同温度下的流变性能稳定,抑制性好,润滑性强,能获得较低的ECD值,满足深水钻井的要求。      

塔河油田沙116井钻井液技术

沙116井是在塔里木盆地沙雅隆起部署的一口盐下重点超深勘探井，完钻井深为6350m,钻井周期为241．375d。该井使用聚合物钻井液、聚磺防塌及欠饱和盐水钻井液。在深井段采取的防塌防卡措施有：保证钻井液中有足够的防塌处理剂，使体系有较强的封堵性和造壁性；保持高分子量聚合物的含量；控制高温高压滤失量在15mL以内；钻井液密度应能平衡地层坍塌应力；盐层段钻进要求钻井液含有足够的抗高温、抗盐、抗钙处理剂以及护肢剂。该井最高钻井液密度为1．68g／cm^3，取心12次，长70．74m，共发生井漏4次，进行了反复的地层承压堵漏。应用结果表明，以LHB-105、KPAM为主的聚合物及聚磺钻井液体系，具有极强的抑制包被作用，流动性好，粘度和切力低，悬浮携岩能力强，并具有较强的热稳定性能，易维护处理,有效避免井下复杂情况的发生；该井使用的钻井液体辱满足了钻井施工，地质录井的需要，全井钻井液性能优质稳定，井下安全，钻进、起下钻、测井、固井作业均顺利，满足了钻井工程的需要，达到了地质勘探目的。