有机胺抑制剂RS-712的室内评价

通过膨润土造浆抑制性、膨润土浆Zeta电位、泥页岩岩屑滚动回收率和电镜分析实验,对有机胺抑制剂RS-712进行了室内评价。结果表明,抑制剂RS-712具有很好的抑制作用,膨润土浆加入1%RS-712,表面黏度下降率为43.90%;Zeta电位下降率超过50%;泥页岩岩屑120℃滚动回收率大于90%。滚动后岩屑表面的电镜分析则表明,RS-712可以很好地抑制黏土矿物的水化分散。     

四川长宁区块页岩气水平井水基钻井液技术的研究与应用

长宁龙马溪页岩矿物组分分析表明,页岩矿物主要以石英、方解石和黏土矿物为主,属于硬脆性水敏地层。为了保证水基钻井液能够在长水平段页岩中钻进,且不发生井壁失稳、井壁垮塌等井下复杂情况,经过大量室内研究,研制出以疏水抑制剂CQ-SIA和高效液体润滑剂CQ-LSA为主要处理剂的页岩气水基钻井液体系。室内评价表明,该水基钻井液抑制能力优越,滚动回收率达到97.6%;在100℃温度下恒温静置48h后,未出现重晶石沉降现象,流变性能稳定;能够抵抗30%(w)的岩屑污染。现场应用情况表明,该钻井液性能稳定,润滑性好,抑制能力强,保证了顺利钻进、电测、通井、下套管施工作业,能够满足长宁页岩气井钻井的需要。     

可循环强抑制性稳定泡沫钻井液研究

针对泡沫钻井过程中一次性泡沫使用量大、耗材多以及井壁易失稳的问题,从泡沫循环以及泥页岩抑制机理出发,通过评价不同处理剂的性能,研制了可循环强抑制性稳定泡沫钻井液。采用常规泡沫性能评价方法、泡沫循环性能测试以及泥页岩抑制性能测试对其综合性能进行了评价。结果表明:NaCl质量分数、岩屑含量以及煤油加量分别达15%时,该泡沫钻井液在130 ℃下滚动16 h后,发泡体积维持在400 mL以上,说明其具有较好的抗温、抗污染能力;调节pH值进行8次循环以后其发泡体积仍维持在500 mL以上;泥页岩在该泡沫钻井液中的一次、二次滚动回收率达96%以上,泥页岩经其处理后的硬度与经白油处理后的硬度相近。研究结果表明,应用可循环强抑制性稳定泡沫钻井液进行钻井,可以避免地面泡沫大量堆积,降低钻井成本,同时能有效抑制黏土水化膨胀,且抑制性能持久,有利于维持泥页岩地层的稳定。      

天然气水合物储层仿生井壁稳定剂研制及其作用机理

针对南海天然气水合物弱胶结泥质疏松砂岩储层井壁坍塌、失稳难题,本文从模仿贻贝邻苯二酚基团水下粘附机理的思路出发,利用具有成膜性能的聚乙烯醇(PVA)和富含邻苯二酚和邻苯三酚基团的单宁酸(TA)复配,研制了一种能够在水下环境提高井壁稳定性的钻井液固壁剂—仿生强化井壁稳定剂(JBWDJ)。从主动提高粘土矿物颗粒间胶结强度、抑制粘土水化分散、膨胀和稳定水合物构型3个方面强化储层稳定。实验结果表明：JBWDJ浸泡16 h后的岩心土块保持形状完整且具有一定抗压强度,而被清水、聚丙烯酰胺、聚胺抑制剂等溶液处理后的岩心土块均呈散砂状;与未处理岩心相比,JBWDJ可将人造岩心抗压强度提高2.01倍;SiO2微球修饰的原子力探针与5%JBWDJ的粘附力达2314 nN;3%JBWDJ的水溶液处理后的页岩岩屑滚动回收率为80.85%,与清水(48.4%)、聚合物固壁剂(52.35%)和氯化钾(26.3%)溶液处理后的岩屑相比,可显著提高岩屑回收率;含3%JBWDJ的钻井液体系岩心膨胀高度仅为0.9 mm,与不含JBWDJ钻井液体系浸泡处理后岩心土块膨胀高度相比,可将膨胀高度降低50%。流变测试和储层保护实...     

渤海超大位移井水平段裸眼延伸极限预测及影响因素分析

为解决渤海复杂地质条件下浅层超大位移井到底能打多远的问题,文中综合考虑岩屑、井筒环境、水化效应对井壁稳定性的影响,建立了海上超大位移井水平段裸眼延伸极限预测模型,分析了不同因素对水平段裸眼延伸极限的影响,并进行了因素敏感性和钻井方案优化措施分析。结果表明：考虑岩屑影响的水平段裸眼延伸极限明显小于不考虑岩屑影响的延伸极限;水平段裸眼延伸极限随破裂压力当量密度、钻井液稠度系数、钻杆转速、温度增量的增加而增大,随钻井液密度、钻井液流性指数、机械钻速、固相（岩屑）密度、固相体积分数、压力增量、水化应力的增加而减小,随钻井液排量的增大先增大后减小。敏感性分析结果表明,破裂压力当量密度、钻井液流性指数、钻井液稠度系数对延伸极限的影响较大。通过优化各参数取值,可改善钻井液性能,提高井筒清洁能力,合理控制钻进参数,从而延长超大位移井水平段裸眼延伸极限,为平台位置优选、井网布置、复杂结构井开发方式选择提供帮助。     

塔河南岸跃满区块三叠系防塌钻井液研究与应用

针对塔河南岸跃满区块三叠系井段井壁垮塌严重的问题,对井壁失稳机理及防塌钻井液体系研究。三叠系地层岩性为泥岩和砂泥岩,黏土矿物含量为28.6%,黏土矿物中伊蒙混层含量45%,岩石吸水后抗压强度下降,现场钻井液密度低于井壁坍塌压力当量密度,这些是井壁坍塌的主要内因。现场钻井液滤失量大、泥饼厚而韧性差,岩屑滚动回收率和线性防膨率低,封堵性差,固相颗粒粒径分布不合理,这些是井壁坍塌的主要外因。通过优选降滤失剂、复合防塌抑制剂,引入防塌封堵剂FTDA等研究出防塌钻井液体系。该体系API滤失量和高温高压滤失量低,泥饼薄而且韧性好;岩屑滚动回收率比现用体系提高15.7%,对砂盘的封堵性提高50%以上。现场应用时钻井液流变性稳定,滤失量低,无卡钻、无掉块现象,平均井径扩大率为10.35%,比该区块平均井径扩大率下降50.24%。该体系的应用为跃满区块三叠系井壁稳定提供一种新的技术思路。      

西江区块古近系地层井壁失稳机理分析及钻井液体系优化北大核心CSCD

为解决西江区块古近系地层井壁失稳、电测遇阻等技术难题,通过分析古近系地层井下复杂情况、全岩及黏土矿物组成、微观结构、理化性能特征及钻井液特性,认为井壁失稳机理为微裂隙弱面发育和高含黏土矿物的水化作用。在此基础上,建立了钻井液关键性能与井壁稳定性的内在联系,即钻井液密度为1.30g/cm3时,满足井径扩大率≤15%且坍塌周期≥10d(工期)的岩石浸泡10d后的内聚力≥7.2MPa。通过添加抑制剂PF-UHIB、物理封堵剂PF-AquaSeal和化学封堵剂PF-SmartSeal等对钻井液性能进行了优化,实验评价表明优化后的钻井液体系岩屑回收率大于90%、线性膨胀率小于3%、内聚力8.9MPa。目前优化后的钻井液体系已在西江区块古近系地层取得成功应用,具有较好的推广应用价值。     

西江区块古近系地层井壁失稳机理分析及钻井液体系优化

为解决西江区块古近系地层井壁失稳、电测遇阻等技术难题,通过分析古近系地层井下复杂情况、全岩及黏土矿物组成、微观结构、理化性能特征及钻井液特性,认为井壁失稳机理为微裂隙弱面发育和高含黏土矿物的水化作用。在此基础上,建立了钻井液关键性能与井壁稳定性的内在联系,即钻井液密度为1.30 g/cm3时,满足井径扩大率≤15%且坍塌周期≥10 d(工期)的岩石浸泡10 d后的内聚力≥7.2 MPa。通过添加抑制剂PF-UHIB、物理封堵剂PF-AquaSeal和化学封堵剂PF-SmartSeal等对钻井液性能进行了优化,实验评价表明优化后的钻井液体系岩屑回收率大于90%、线性膨胀率小于3%、内聚力8.9 MPa。目前优化后的钻井液体系已在西江区块古近系地层取得成功应用,具有较好的推广应用价值。     

川滇页岩气水平井水基钻井液技术

为解决水基钻井液钻页岩气水平井过程中出现坍塌等井壁失稳问题,以多碳醇、磺化沥青钾盐为核心处理剂,研究了一套针对川滇页岩气地层的新型水基钻井液。通过膨胀率、回收率、力学特性分析、封堵、抗污染等实验,研究了新型水基钻井液基本性能。结果表明,新型水基钻井液显著抑制云南龙马溪组、四川龙马溪组及五峰组页岩水化膨胀与分散,页岩膨胀率分别为1.23%、0.95%和0.98%,回收率分别为98.94%、99.13%和99.05%,其抑制页岩水化膨胀分散性能与油基钻井液相近;与常规水基钻井液相比,页岩抗压强度降低程度大幅减小,能有效减缓页岩抗压强度降低,对页岩裂缝具有较强的封堵性;抗盐（5% NaCl）、膨润土（5%）、岩屑（20%钻屑）污染能力强,具有良好的稳定井壁效果。      

鄂尔多斯盆地富县区块强抑制强封堵防塌钻井液技术

针对鄂尔多斯盆地富县区块井壁失稳技术难题,从复杂地层的矿物组成、微观结构和理化性能角度,揭示了富县区块刘家沟组、石千峰组和石盒子组井壁失稳机理。泥岩中黏土含量较高,地层孔隙、裂缝发育,为泥页岩水化提供了空间。结合“多元协同”井壁稳定理论,提出“物化封堵/固结井壁阻缓压力传递—加强抑制黏土水化性能—合理密度支撑井壁”的防塌钻井液技术对策。通过单剂优选和配方优化,构建了适用于富县区块的强抑制强封堵防塌钻井液体系,该钻井液体系流变性良好,高温高压滤失量仅为8.4 mL,抑制防塌、封堵能力强,滚动回收率大于90%,400 μm裂缝承压能力达到6 MPa,储层保护性能良好。现场应用表明,新研制的强抑制强封堵钻井液体系能有效控制刘家沟组、石千峰组和石盒子组等地层的缩径、坍塌,显著降低了井径扩大率,提高了机械钻速,无井下复杂事故发生,为保证富县区块“安全、高效”的钻井施工提供了钻井液技术保障。      

强封堵钻井液体系在河南页岩气钻井中的研究和应用

河南中牟和温县页岩气区块在直井钻井过程中频繁出现坍塌掉块、井径扩大等井下复杂,通过对储层地质特征以及老井钻井液体系测试分析,造成此现象的主要原因为钻井液封堵性不足。因此基于抑制水化、加强封堵两方面开展钻井液研究,优选封堵剂HSM、HGW和抑制剂HAS,形成一套强封堵、强抑制钻井液体系,并对体系性能进行了测试。室内测试结果表明,该钻井液体系性能优良,100℃老化72 h仍具备较好的流变性;对泥页岩钻屑热滚回收率高达98.5%,10 h线性膨胀率仅为2.34%;封堵性能好,6 h API和HTHP滤失量分别为7.8 mL和9 mL;还具备较强的抗污染能力。现场应用后基本未发生坍塌掉块、井壁失稳现象,井径扩大率从21%降至6%,说明该钻井液体系能够满足该区块的钻井工程需要。      

满深区块深井强封堵钻井液技术

满深区块中深部地层断裂破碎,微裂缝发育,且黏土矿物含量高,组分差异大,硬脆性和水敏性泥页岩相互共存,钻井过程中易发生水力劈裂和水化不等速膨胀而导致的井壁失稳。为此,提出了“物理支撑+化学抑制封堵”防塌技术对策,并构建了多元协同防塌强封堵钻井液。室内评价表明：强封堵钻井液抗温达180℃;抗10%饱和盐水污染;T层和S层岩样滚动回收率高达89.36%和91.33%、膨胀率低至7.3%和4.2%;能有效封堵20～120目不同粒径石英砂间微孔隙。该钻井液在ManS5-H4井现场应用中性能稳定,流变性好,滤失量低,具有较好的抑制和防塌性能,解决了中深部地层阻卡、坍塌掉块和扩径等井壁失稳问题,井眼通畅规则,二、三开井段平均井径扩大率分别为4.28%和6.75%,返出岩屑代表性好,无钻井液事故发生,能满足复杂地层复杂工艺钻进需要,提高了钻井综合效益。     

硝酸钙胺基聚合物钻井液技术

厄瓜多尔东南部区块地层属于海相沉积,地层新,欠压实,成岩性差,吸水性强,分散度高,造浆严重,尤其是上部CHALCANA和ORTEGUAZA地层存在大段泥质含量在80%以上的泥页岩和间歇性掺杂有煤层,易出现垮塌和缩径,导致井下情况复杂。针对上述技术难题,优选出一种适合于该区块表层大井眼井段安全钻进的硝酸钙胺基聚合物钻井液体系。室内评价显示,该体系性能稳定,抑制性好,16 h泥岩岩心膨胀量只有0.47 mm,岩屑一次回收率高达96%,二次回收率为88%,固相容量高,抗污染能力强,能抗6%黏土污染或8%的钻屑污染,对钻具腐蚀性小(腐蚀速率为0.058 5 mm/a),无毒易降解。目前该钻井液体系在该区块Tapir井场进行了现场试验应用。应用结果表明,该钻井液体系防塌抑制性强,井眼净化和携砂能力良好,润滑降摩阻作用好,尤其是防泥包效果显著,起下钻畅通,φ339.7 mm套管下入一次成功率100%,保证了井壁稳定和井下安全,缩短了钻井周期。      

两性离子聚合物/多元醇复合井壁强化剂的研制与作用机理

针对水基钻井液钻探页岩油气频繁遭遇的井壁失稳难题,同时考虑阳离子基团与多重醇羟基在井壁上的吸附作用,通过酯化反应将两性离子聚合物丙烯酰胺（AM）-丙烯酸（AA）-二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）与聚乙烯醇接枝,研制了一种复合井壁强化剂（WSC-1）。性能评价结果表明,WSC-1对人造岩心点载荷强度的提高率达26.90%,页岩岩心浸泡后可保持71.3%的内聚力;3%加量下可控制页岩线性膨胀量为63.22%,页岩屑150 ℃的滚动回收率达87.2%,优于聚醚胺、聚合醇等常用井壁稳定剂,且兼具一定的降滤失性能。通过红外光谱分析、扫描电镜观察,并结合聚DMDAAC和聚乙烯醇的稳定井壁机理讨论了WSC-1的作用机理:WSC-1通过离子键与氢键强吸附在井壁岩石表面,抑制了黏土矿物水化、分散,且在聚乙烯醇的“多点吸附”作用下形成吸附膜,封堵裂缝并减少自由水向地层中的渗滤,有效强化了井壁。      

活性泥页岩快速钻井钻井液技术

为解决活性泥页岩水化分散而导致井眼缩径、井壁垮塌、钻头泥包、起下钻不畅、卡钻等井下复杂问题,以聚胺抑制剂和防泥包快钻剂为主要处理剂,研制出一套适宜于活性泥页岩钻井的快速钻井液体系。钻井液抗高温流变性能实验表明,钻井液能抗温150 ℃以上,通过钠膨润土造浆试验、岩心耐崩塌试验、钻屑滚动回收和泥岩黏附聚集试验,表明其抑制性能和润滑性能接近于油基钻井液,可解决强造浆活性泥岩钻井出现的钻井液黏切升高、流变性能恶化,能有效防止泥岩井壁失稳、钻屑分散、钻头泥包、泥岩黏附和聚结。钻井液体系抗污染性能好,且生物无毒,满足排放标准。在南堡17-×1511井的成功应用表明,该钻井液体系一定程度上有效解决了水敏性活性泥页岩安全快速钻进问题,可进一步推广。     

缅甸D区块高陡高压地层封堵防塌钻井液技术

缅甸D区块地层属高陡高压地层、断层多,地层水敏性强且裂缝发育,钻井过程中多井发生井壁坍塌,其中,P-1-1井最具代表性,该井由于井塌造成的卡钻高达32次,井径扩大率达100%。使用常规的KCl聚合物钻井液体系及套管封隔技术等均不能解决井塌难题。为此,通过室内实验研究,优选出以微米级乳化沥青为防塌剂、以KCl和聚合醇为主抑制剂、以聚阴离子纤维素为降滤失剂、以磺化聚合物为高温稳定剂的微米乳液防塌钻井液体系。该体系与优化前的钻井液相比,页岩膨胀率降低15%,页岩回收率提高50%。结合提高钻井液密度,优化钻井液流变性能,降低钻井液API滤失量等配套技术措施,在D区块现场应用取得了较好的防塌效果,易塌井段井径扩大率由100%降低到20%,钻井时效提高了35%,钻井成本降低20%。该套钻井液技术解决了缅甸D区块高陡构造、高压地层井壁坍塌问题。      

塔河油田TK431井钻井液技术

塔河油田三叠系、石炭系井眼失稳问题一直是该油田勘探与开发的技术难点。TK431井是在该地区实施的一口解决该井段井眼失稳问题的试验井。分析地层坍塌原因后提出，TK431井钻井液密度设计值为1．42g／cm^3，选择抑制封堵固壁型钻井液体系，二开采用PF-PLUS钻井液，三开采用PEM钻井液，四开采用PF-VIS钻井液。选择抑制型钻井液，可提高钻井液滤液的抑制性，减小泥页岩的水化膨胀作用；采用封堵固壁技术，可封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的。该井钻井液润滑性能良好；包被抑制性良好，钻屑成形度高、棱角分明；防塌效果好，井径规则，没有明显的大肚子井段；性能稳定、维护处理简单；机械钻速快，辅助时间短，钻井周期较短。现场应用表明，该井实际最高使用钻井液密度为1．37g／cm^3，通过采用高包被、强抑制和综合防塌相结合的方法，有效地稳定了井壁，成功地解决了三开井径扩大问题；存在问题是设计和实际应用费用较高，尤其是三开费用是其它井的2～4倍，全井钻井液费用也是同一区块其它井费用的1．5～2．0倍多。     

桩1291HF大位移井钻井液技术

针对桩129-1HF井摩阻扭矩大、携岩困难、井壁失稳突出等问题,在分析大位移井钻井中钻井液技术难点的基础上,通过评价悬浮剂CDXW的悬浮能力和携岩能力、高效润滑剂 BH-1 在常温和高温高压条件下的润滑效果,以及优化粒度级配、优选页岩抑制剂,形成了铝胺基聚磺钻井液,并对其性能进行了评价.结果表明,铝胺基聚磺钻井液的API滤失量小于3mL,高温高压滤失量小于10 mL,动塑比在0.5以上,黏附系数小于0.05,说明该钻井液抗温性能好,携岩能力强,润滑性能可以满足大位移井的润滑要求.桩129-1HF井使用铝胺基聚磺钻井液钻进的井段,起下钻正常,没有发生井下故障,三开油层段平均井径扩大率仅为3.85%,钻井周期比设计周期缩短了22.09 d.这表明铝胺基聚磺钻井液具有良好的携岩能力、润滑性和抑制性,能有效解决大位移井井眼清洁效果差、摩阻和扭矩大等问题.