抗高温高密度饱和盐水钻井液研究

通过实验研究了高效抗高温降滤失剂PAADS和结合磺化处理剂在饱和盐水钻井液体系中的协同增效作用,并分别对低密度和高密度钻井液体系的流变性、失水造壁性等性能进行了研究,最终确定了以PAADS为主要降滤失剂,复配磺化处理剂的聚磺抗高温高密度饱和盐水钻井液的基本配方体系。该钻井液体系的抗温能力大于200℃,将该体系用重晶石加重至2.3g/cm3,200℃高温老化后AV为160mPa.s,API失水为7.5mL,高温高压失水为11.5mL,具有良好的流变性、失水造壁性和页岩抑制性。最终分析表明:两性离子聚合物降滤失剂PAADS在高密度饱和盐水钻井液体系中,能与无机盐、磺化处理剂等协同增效,能提高体系的抗高温能力(≥200℃),在对体系流变性影响不大的情况下,能有效地控制失水,提高体系失水造壁性、保持井壁稳定。     

深探井W34井钻井液技术

W34井位于海拉尔盆地贝尔湖坳陷乌尔逊凹陷乌东斜坡构造带上,是大庆油田海拉尔探区近年来最深的一口探井,完钻井深4050m。该井二开钻井液技术重点是抑制地层造浆、防止井塌、缩径及井漏;三开裸眼段长达2640m,井底温度达150℃;钻井液技术重点是抑制地层造浆、保持井眼稳定、防塌防漏、增强钻井液抗温能力,选用两性复合离子聚合物钻井液体系。钻至井深3300m加入树脂、抗盐抗高温降滤失剂、硅氟高温降粘剂SF-260及低渗透井壁稳定剂,提高钻井液的抗高温性能及造壁、护壁能力。使钻井液性能在高温条件下满足下部深层钻井施工要求。现场应用结果表明,两性复合离子聚合物钻井液体系,性能稳定,抑制性强,防塌和抗温及携屑能力均满足了探井钻井施工要求。该井钻进周期为109.23d,井径平均扩大率为12.01%,中完及完井电测均一次成功,钻井完井施工顺利。     

抗高温高密度盐水钻井液室内研究

南天山地区是典型的山前构造地带,在超深井钻井施工过程中,普遍遭遇到高温和高压盐水层等复杂问题,这就要求使用的钻井液体系必须具有良好的抗高温和抗盐水污染性能.根据常用的钻井液配方,通过大量室内试验,对影响高密度盐水钻井液流变性的因素,如抗盐抗温降滤失剂、膨润土含量和烧碱含量等进行了优选,并确定了该钻井液体系的最佳配方,即KCl欠饱和盐水钻井液.实验表明该体系抗温200 ℃以上、比重达2.38 g/cm3,具有优良的热稳定性和流变性,具有良好的防塌抑制能力.对南天山地区超深井盐膏层和高压盐水层钻井液体系的选择使用具有积极的指导意义和较高的参考价值.     

超深井240℃高温钻井液室内研究

为了迎接当前大陆科学钻探(CCSD)逐步向深层次钻井的挑战,需要研发高温钻井液体系。本文通过对比多种处理剂的作用原理,评价优选出了抗高温钻井液用增黏护胶剂VIS-H,进一步确定钠基膨润土加量;筛选高温成膜封堵剂Lockseal、降滤失剂SHR和其他处理剂,建立了抗高温水机钻井液体系配方。室内对该体系综合性能进行评价,评价结果表明该体系抗温性能良好,在240℃高温老化后仍能保持较稳定的流变性能和较低的滤失量,且具有较强的抑制性、较高的滚动回收率和低摩阻。该成果对超深井科学钻探具有指导意义。     

定北区块抗高温钻井液体系优化

定北区块储层深埋温高导致常规钻井液体系失效且复杂情况多发,研制一套抗高温钻井液体系已成为解决定北区块钻井复杂情况多发的重要途径。总结分析定北区块钻遇复杂情况及钾铵基钻井液体系性能测试结果,明确了钻井液优化方向——抗高温抑制性、稳定性、降滤失性和封堵能力。针对目前现场常用多种抗高温钻井液处理剂开展了流变性、滤失性、封堵性、润滑性等性能测试实验,优选SMC和SPNH作为抗高温降滤失剂、KCl和聚胺作为抗高温抑制剂、HQ-10作为抗高温封堵剂、白油及石墨作为抗高温润滑剂、SF-1作为抗高温稀释剂,并得出最佳土粉含量为4%,最终得到了抗高温钻井液体系配方。室内性能评价实验表明,该抗高温钻井液体系在180℃热滚72 h后粘度、切力及失水仍满足设计要求,且抗Na Cl及Ca Cl2污染分别达到10%和4%,储层岩心伤害渗透率恢复值可达80%以上。定北抗高温钻井液配方的形成将为定北区块安全高效钻进提供保障。     

抗高温环保水基钻井液研究进展

为更好地服务国家生态文明建设及绿色勘查开发,环保型水基钻井液将成为发展方向。随着钻探深度增加,地层温度越来越高,对环保钻井液的抗温能力提出了更高的要求。本文介绍了国内外近10年来抗高温环保水基钻井液研究与应用的进展情况,包括高性能水基钻井液、甲酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇钻井液、硅酸盐钻井液及甲基葡萄糖苷钻井液等。总结了现有抗高温环保水基钻井液体系存在的不足,并分析了抗高温环保水基钻井液的发展趋势。     

抗高温高密度水基钻井液技术研究

西北工区深井、超深井越来越多,随之而来的高温高压问题也越来越突出。针对高温高压对水基钻井液性能的影响,通过对钻井液处理的评价筛选,在大量室内试验的基础上,研究出抗温大于180℃、密度大于2.0g/cm3,抑制防塌性能优异的抗高温高密度聚磺防塌钻井液体系。该体系在顺南501井、顺南4-1井及顺北1-6井进行了现场应用。现场应用情况表明,该体系在高温高压条件下具有流变性好、滤失量低、抑制防塌能力强、性能稳定、易于维护、成本低廉等特点,保障了高温高压超深井钻井施工安全顺利。     

抗高温封堵防塌钻井液在火成岩水平井中的应用

针对大庆深部火成岩地层裂缝发育,施工过程中易发生井漏、垮塌及钻井液性能在高温条件下变化大等情况,从深部火成岩地层地质情况及深层火成岩水平井施工难点出发,明确了钻井液技术研究方向,通过开展抗高温降滤失剂ZJY-1及抗高温增粘剂ZJYZN-1的研制,配合新型高效封堵材料DQSZFD-1,研发出抗高温封堵防塌钻井液技术,该技术适用于深层火成岩直井、大斜度井、水平井施工。室内研究、现场应用过程中表明,该体系具有较强的高温稳定性、井壁稳定能力和润滑防卡能力,抗温180℃以上,有效地解决了深层火成岩水平井由于地层原因发生井漏问题,施工中润滑和高温稳定性问题,保证了深层火成岩水平井的安全高效施工,创造了大庆油田多项深层水平井施工记录,井深最深达5424m,水平段最长达1608m,满足了深层火成岩水平井安全、高效施工需要,为深层火成岩气藏高效开发提供了技术保障。     

复合型钻井液体系的研究及现场应用

随着深井、超深并数量的增加,深井钻井液问题越来越突出.着重于国内常用的钻井液用表面活性剂的研究,特别是在表面活性剂对钻井液抗温能力及解决各种钻井液污染等方面进行了评价;在现场施工中可达到表面活性剂加量很少就极大地改善钻井液性能的目的;在解决钻井液污染问题时,不仅处理简单、处理成本低,而且钻井液稳定周期大大延长.从而成功解决了复合型钻井液的抗高温、井壁稳定、抗盐膏污染问题等难题,综合经济效益十分显著.     

新型抗高温二次交联凝胶堵漏材料的研制

针对普通凝胶抗温能力较差难以适用于高温地层堵漏作业的问题,通过设计合成抗高温凝胶主剂GN-1并运用二次交联技术,研发了新型抗高温凝胶堵漏材料。优选配方为:淡水+1.5%GN-1+0.15%地面交联剂+1%井下交联剂+0.2%抗氧化剂。通过热滚老化与高温流变测试相结合的手段对凝胶抗温能力进行评价。结果表明,该凝胶材料具有良好的热稳定性,在180℃下老化24 h后,7.34 s-1下剪切粘度10000 m Pa·s。大幅加重后180℃老化24 h仍能保持较好的粘弹性。此外还考察了不同温度和p H值下的成胶性能以及与聚磺钻井液体系的配伍性,为抗高温凝胶堵漏材料在现场的应用奠定基础。     

高频振动回转顶驱的研制

为满足城市地质大调查复杂地层钻进的需要,研制了JDD-100型全液压钻机高频振动回转顶驱。该顶驱具有回转钻进、高频振动钻进、高频振动回转钻进功能。对顶驱的回转机构和振动机构进行了全面系统的设计,运用ADAMS动力学仿真分析软件对高频振动回转顶驱的工作过程进行了动态仿真分析。试验表明,该装置结构设计合理,钻进效率高,工作寿命长,满足了城市地质大调查复杂地层高效钻进的要求。     

煤田地质钻井参数监控系统的设计

设计开发了一种高精度、高可靠性的钻井实时多参数监测控制系统,对钻压、泵量等12个参数直接测量,对参数与派生参数的数学建模与计算,提高目的层采芯率、提前预警可能发生的钻进事故,开发专家系统对钻机运行状态进行有效控制。降低事故发生率,节约钻井成本,提高钻井效率和井队的科学钻井水平。     

随钻测量系统在煤矿开采中的应用研究

随钻测量系统在提升钻孔质量和效率方面发挥着重要作用。在分析随钻测量系统基本工作原理的基础上,对整体方案进行了设计,共包含孔内仪器和孔外仪器两大部分,两者通过设置在钻杆内部的电缆进行数据交互。系统中使用的控制器为STM32型单片机,6轴自由度传感器和3轴磁阻传感器的型号分别为ADIS16445和HMC5883L,具有优良的性能,测量精度高且高度集成。对测量系统的软件程序部分进行了简要的分析介绍。将随钻测量系统部署到工程实践中进行应用,取得了较好的效果,得到的测量结果具有很高的可重复性,且测量精度能够满足实际使用需要。     

硅酸钾钻井液在页岩气水平井中的可行性研究

页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量6 m L),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。     

低温泡沫钻进技术在漠河盆地冻土井工程的试验研究

低温泡沫钻进技术除了具有岩心采取率高、钻进效率高和孔内事故少的特点之外,还具有低导热性、低热容量及对钻井孔壁的热干扰小等特点。低温泡沫系统由空压机、泡沫液罐、热交换器、泡沫发生器和参数监测系统组成。通过对泡沫液和空气制冷后,经发泡器混合后可获得低温泡沫。利用低温泡沫作为冲洗介质进行取心钻进,孔内返出的泡沫经消泡后,可再次循环利用。该技术在漠河盆地冻土井工程中进行了应用,经试验数据分析,低温泡沫对冻土层温度的影响极小,岩心采取率高,满足冻土层取心钻进工作的要求。     

不分散低固相钻井液体系在张掖平山湖矿区中的应用

平山湖矿区第四系、第三系地层属于遇水不稳定地层,钻探施工时,地层造浆严重、孔径扩大率高,造成钻探事故频发、施工效率低。采用以聚合物为主要添加剂的不分散低固相钻井液体系在该矿区进行了应用试验,有效地抑制了粘土造浆及泥页岩水化膨胀,取得了很好的效果。     

全液压自动送钻技术控制系统的研究

本文结合全液压动力头式地面煤层气钻机的结构特点,根据给进机构数学模型及钻压控制经验公式,建立钻压控制模型,设计模糊PID控制器并进行了仿真分析。通过改变门限钻压值和岩石可钻性系数值大小,模拟钻进过程中地层变化和被控对象参数变化对系统的影响,经过仿真分析得出系统的响应速度快,超调量小,具有较好的适应能力和抗干扰能力。因此,用模糊控制来实现恒钻压控制是可行的,对实现钻机的自动化、智能化控制具有一定的指导意义。     

防斜打快技术在海拉尔易斜地层的研究与应用

针对海拉尔地区地层倾角大、断层多、岩性软硬交替、自然造斜率高等特点,绘制井斜高发区域及层位,明确易发生井斜层位,通过优选防斜、纠斜钻具组合及相应的钻进参数,同时结合随钻井斜预警系统和垂直钻井系统,形成一套海拉尔地区易斜地层的防斜打快技术,对于提高钻井速度、缩短钻井周期具有重要的指导意义。     

汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）断层泥孔段泥浆体系的研究与应用

汶川地震断裂带科学钻探项目一号孔（WFSD-1）钻遇了30多米的断层泥。针对断层泥钻探的主要问题,对断层泥钻探泥浆体系进行了研究与应用,形成了具有高密度、低失水、低渗透、润滑减阻特点的泥浆体系,再加上重泥浆体系对地应力的平衡作用,成功地解决了断层泥的钻进取心问题,为顺利完成钻孔施工任务奠定了坚实的基础。     

新型ZDY850S型全液压坑道钻机的设计

 针对目前进口中浅孔钻机价格昂贵、维护成本高,国产中小型钻机倾角调整范围有限,体积、质量相对较大的问题,采用直动式结构和齿形密封技术,设计了一种ZDY850S型全液压坑道钻机。主要介绍了钻机的主要技术参数、钻机结构、液压系统与型式试验情况。