低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

钱1井硬脆性地层井壁失稳机理及钻井液技术

钱1井位于准噶尔盆地东部区块,施工中井壁失稳严重。通过对地质构造,地层理化性能及电镜扫描、施工用钻井液体系分析,明确了井壁失稳机理;采用优选的胺基硅醇和双膜承压剂,研发了胺基硅醇防塌钻井液体系替代现有的铝胺强抑制防塌钻井液,该体系不仅保持原铝胺强抑制防塌钻井液体系的强效抑制性,还提高了钻井液体系的封堵性能。     

微纳米封堵技术研究及应用

KL3-2油田开发井中东营组下段和沙河街组泥页岩易剥落掉块,导致严重的井下复杂情况。通过X射线衍射、扫描电镜、孔径分布测试、理化性能分析、岩样浸泡实验、岩样自吸水实验等,分析了该地层井壁失稳机理。结果表明:该地层脆性矿物含量高达60%以上,膨胀性黏土矿物含量低,基质微孔隙、微裂缝、层理发育,属于典型的硬脆性泥页岩。钻井液滤液在毛细管力和压差作用下沿微裂缝侵入地层内部,微裂缝、微裂隙的延伸、扩展是泥页岩地层井壁失稳的主要原因。钻井液技术对策为加强微孔、微裂缝的封堵,加强抑制,研选了微纳米封堵剂HSM和页岩抑制剂胺基硅醇HAS,构建了防塌钻井液体系。评价表明,该体系能够有效地封堵泥页岩微孔、微裂缝,阻缓压力传递。现场应用表明,微纳米封堵钻井液能显著改善滤饼质量,降低滤失量,大大减少了钻井液滤液由于压差作用侵入地层,防止由其引起微裂缝、微裂隙延伸、扩展而导致井壁不稳定和各种井下复杂情况的发生。      

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。      

塔河侧钻水平井硬脆性泥页岩井壁失稳研究及对策

考虑到避水与垂深的限制,将塔河侧钻水平井的造斜点设置在石炭系巴楚组或桑塔木组。此外,造
斜段在泥岩段钻进井段较长,钻井液的浸泡作用使井壁极易掉块坍塌,卡钻等复杂情况经常发生。通过黏土矿物、
理化特性、ＣＴ扫描等手段分析了易失稳泥岩的组构特征,易失稳地层属硬脆性泥岩,微裂隙发育。高温高压浸泡
岩心,进行ＣＴ扫描观察微裂隙扩展,并测试其抗压强度评价钻井液的抑制封堵性。采用多元协同的钻井液防塌机
理,兼顾物理化学封堵、抑制泥页岩表面水化、井壁固结以及合理的钻井液密度,开发了可以有效应对硬脆性泥页
岩剥落掉块的强抑制强封堵钻井液。经过ＴＫ２２７ＣＨ井的现场试验,取得良好的应用效果,垮塌掉块明显减少,井
径规则,保证了侧钻水平井在复杂泥岩段的安全施工。     

准中Ⅰ区块提速钻井液技术

准中Ⅰ区块地层岩性复杂,钻井过程中存在上部地层泥包、阻卡严重、西山窑组煤层坍塌及三工河组硬脆性泥岩垮塌等复杂情况,致使机械钻速低,钻完井作业时间长。在分析现用钻井液的基础上,通过优化胺基聚醇防塌钻井液配方,研发了胺基硅醇防塌钻井液,该体系抑制性好,封堵性强。胺基硅醇钻井液在准中Ⅰ区块庄301井和征1-4井进行了现场应用,施工中井壁稳定,全井机械钻速较邻井分别提高18%和50%,钻井周期分别缩短25%和20%,取得了优快钻井的效果。     

雪古2井钻井液技术

雪古2井位于胜利油田沾化东区块,目的层为第三系地层。该井东营组以上地层胶结松散,易水化分散引起井壁坍塌;沙河街组以下地层以泥岩,砂岩、泥页岩、薄煤层为主,地层裂缝发育,易水化膨胀引起坍塌掉块,导致井壁失稳。使用氯化钾聚合醇(KCl-AQUAL)钻井液,井壁稳定,井下正常,较好地解决了这一技术难题。     

英2井井壁稳定钻井液技术

针对英2井不同井段地层岩性特征,优选铝胺封堵防塌钻井液体系,采用合理密度支撑-多元协同抑制-双重封堵防塌技术,配合相应的现场施工工艺,解决了泥页岩水敏性强、长裸眼段井壁失稳、煤层坍塌及石炭系塌漏并存的难题。该井钻探施工顺利。     

聚合醇硅基防塌钻井液在王101井的应用

王101井是大港油田小集区块王27断块下降盘官106井断鼻高部位构造上的一口评价井,完钻井深3773m.大港油田沙河街组大段泥岩、泥质粉砂岩和生物灰岩易造成井壁坍塌、划眼、井漏;孔店组石膏层易污染钻井液,泥页岩吸水膨胀,导致粘度和切力增大、流动性变差、产生剥落掉块,钻井过程中易发生井壁坍塌等事故.针对不同的地层特点,采取相应的施工方案.即一开采用膨润土浆钻至井深103 m;二开采用聚合物钻井液钻至井深1743 m;三开地层复杂,在1743～2733 m井段采用硅基防塌钻井液,2733～3774 m井段采用聚合醇硅基防塌钻井液.钻至井深2837 m,进入油层时,在聚合醇硅基防塌钻井液中加入0.25%单封、1%细目碳酸钙、0.25%酚醛树脂、0.5%润滑防塌剂.现场应用表明,聚合醇硅基防塌钻井液润滑、防卡效果好,抗岩屑污染能力强,流变性能好,阻止了泥页岩水化分散,井壁稳定,井眼规则,井径扩大率为4.16%.该钻井液体系保证了王101井钻井施工的顺利进行.     

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。      

天长深层泥页岩井壁失稳机理及防塌对策

天长地区深层泥页岩钻井中发生井壁失稳,造成起下钻遇阻、长时间划眼、电测阻卡、填井侧钻等复杂事故,大幅增加钻探成本,影响钻井速度和电测资料的获取,延误该区深层油气藏勘探开发进程。为此,通过对已钻井资料及坍塌层组构特性分析,探讨了阜宁组泥页岩井壁失稳机理,研究提出整体抑制、分级封堵、协同增效的钻井液防塌对策。在室内研究基础上,采用聚胺、聚醚多元醇及纳米封堵剂与江苏油田常用复合金属离子聚合物钻井液体系复配,建立了强抑制强封堵聚醚醇胺钻井液体系配方。室内研究与现场应用表明,该体系能有效抑制天长地区深层阜宁组硬脆性泥页岩井壁失稳,为深层硬脆性泥页岩地层钻井施工提供了钻井液技术借鉴。     

大安地区井壁稳定机理与硅醇成膜防塌钻井液技术

吉林油田大安地区大208区块青山口组地层为大段硬脆性泥页岩,矿物组分以伊利石和伊/蒙间层矿物为主,钻井过程中极易产生剥落掉块和井壁坍塌,导致划眼和起钻遇卡等复杂情况.以往在该区块施工主要采用硅铵聚合物钻井液,钻至青山口组掉块严重,完钻起钻遇卡,下钻遇阻划眼,测井一次成功率很低,延误了钻井、完井周期,造成了一定的经济损失.为了有效解决这一困扰钻井生产的技术难题,首先针对该地层岩样进行了井壁失稳的机理研究,确定了相应的稳定井壁的钻井液防塌技术对策,并在室内实验基础上选用了强抑制性硅醇成膜防塌钻井液体系.现场试验表明,强抑制性硅醇成膜防塌剂与其他处理剂配伍性好,钻井液性能稳定,具有良好的抑制性和流变性,现场维护处理简单.该体系的推广应用,有效解决了该区块井壁稳定问题,提高了钻井速度,能够满足该地区的钻井施工.     

桩西地区东营组以下水平井钻井液技术

针对桩西地区东营组以下水平井沙河街组井段极易发生剥落掉块及垮塌的地层特点和大井斜长位移情况下钻井液携岩、防塌、润滑减阻等技术难点进行了研究,明确了该地区钻井液施工技术的关键,制定出了上部地层使用强抑制聚磺钻井液、下部地层使用封堵防塌润滑钻井液的施工方案.在桩11-平2井使用聚磺醇封堵防塌润滑钻井液体系后,断裂带破碎泥岩垮塌减轻;产生破碎性地层垮塌后,采用了高黏度、高切力的钻井液,在φ444.5 mm大井眼中通过循环打捞掉块的方法,解除了极其危险的井下复杂;桩147-平1井4 647～4 894m井段泥岩剥蚀掉块经过反复破碎后,呈细粉末状仍被钻井液带出,在面临报废该井眼的情况下,解除了井下复杂.实践表明,东营组以下水平井钻井液技术能够解决桩西地区水平井钻井施工中的技术难题,在该地区水平井施工中应用该钻井液技术收到了良好的效果.     

南海西江油田古近系泥页岩地层防塌钻井液技术

为了解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井过程中出现的井下掉块和阻卡等问题,进行了防塌钻井液技术研究。通过地层矿物组分、理化特性和力学参数分析,明确了古近系泥页岩地层井眼失稳机理;建立了维持井壁稳定的钻井液密度与岩石黏聚力关系图版,确定了保持井壁稳定的最低岩石黏聚力;为提高泥页岩经钻井液浸泡后的强度,优选了抑制剂和封堵剂并确定了其加量,得到了新防塌钻井液配方。研究发现,钻井液滤液进入地层引起泥页岩强度降低,是该油田古近系泥页岩地层井眼失稳的主要原因;在KCl–聚合物钻井液中加入2.0%聚铵盐、0.5%纳米二氧化硅和3.0%碳酸钙配成的新防塌钻井液,泥页岩岩样在其中浸泡10 d后黏聚力可达8.8 MPa,满足预计工期内岩石内聚力大于8.7 MPa的要求。研究认为,新防塌钻井液具有较好的抑制性、封堵性和良好的防塌效果,能有效减小井径扩大率,从而解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井中出现的井眼失稳问题。      

塔河区块超深水平井钻井液优选与应用

塔河油田托甫台井区白垩系巴什基奇克组、卡普沙良群组地层稳定性差,井壁失稳严重,井下故障较多.通过分析该区块的地质特点和井壁失稳原因,结合超深水平井对钻井液的特殊要求,优选出适用于TP237H井的钻井液体系并制定了相应的现场维护处理措施.实钻表明,该井二开使用的强抑制钾基聚合物钻井液、钾钙基聚磺硅醇复合防塌钻井液,解决了该区决上部地层易分散,钻井液流变性差,中部白垩系棕红色泥岩、膏质泥岩吸水膨胀缩径、坍塌、阻卡等施工难题,实现了井壁稳定.三开聚磺多元复合防塌钻井液有效抑制了下部井眼的剥落垮塌和井径扩大,提高了二叠系地层的承压能力.四开低渗透聚磺混油钻井液采用液、固体润滑剂复配,降低了摩阻和扭矩,实现了深部地层小井眼水平段的快速钻进,达到了优质、安全、顺利和保护油气层的目的.     

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。     

非渗透钻井液在渤930井泥岩裂缝易塌地层的应用

为了解决渤930井三开中生界和古生界地层硬脆性泥岩易剥蚀掉块、垮塌等问题,研制了非渗透钻井液体系。对该区块中生界、古生界复杂泥页岩地层的井壁不稳定问题进行了分析,找出了该地层坍塌的主要原因是由于伊利石水化膜厚、水化斥力大、裂缝发育引起的。针对该技术难点进行了分析,研制了非渗透乳化钻井液体系配方,该配方通过在钻井液中加入了由一系列可溶于油和水的改性聚合物混合而成的油层保护材料FLC2000,强化防塌措施。针对不同地层,制定了不同的钻井液维护要点。现场应用表明,三开选用的非渗透钻井液体系能快速形成渗透率很低的封堵层,阻止流体进入微裂缝,有效防止该地区泥岩裂缝地层坍塌掉块。非渗透钻井液成功解决了该区块的坍塌掉块问题,可进一步在该区块推广应用。     

多元防塌钻井液技术在TK1108井的应用

在开发塔河油田盐下油气藏钻井中,针对石炭系和三叠系泥页岩坍塌掉块的问题,提出了以无机盐和有机聚合物相结合提高钻井液的抑制性,以封堵型防塌剂和聚合铝协同作用封堵微裂缝,阻止压力传递的技术思路,研发出了强抑制、强包被、强封堵的多元防塌钻井液体系。该体系能很好地抑制泥页岩造浆和硬脆性地层的剥落掉块,有效地防止在砂岩井段形成厚泥饼,减少缩径和压差卡钻的可能,能很好地减少对水敏、盐敏和碱敏性储层的伤害,油气层保护效果好,能很好地解决胶结力差地层的稳定性问题。该体系在TK1108井进行了现场应用,效果良好。     

顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术

鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9 016.85 m（垂深8 603.00 m）。该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHP–1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8 588.00 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHP–1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴。      

强抑制防塌钻井液在管3井的应用

管3井是位于苏北盆地苏154区块的一口重点探井.该井上部地层蒙脱石含量高,遇水极易水化膨胀、分散,造浆严重;下部地层主要为伊蒙混层且夹杂层理发育的泥页岩,伊蒙混层的不均匀膨胀及泥页岩的剥蚀掉块,使该井极易发生井壁垮塌掉块、缩径、卡钻等复杂事故.针对该地层特点,分别复配了强抑制及防塌型钻井液.上部地层采用强抑制性钻井液,控制地层造浆.下部地层采用防塌型钻井液,有效地控制了地层的坍塌掉块.该套钻井液性能良好.同时使用好固控设备,降低钻井液的固相含量.现场应用表明,该钻井液具有良好的抑制防塌、润滑防卡及油气层保护能力,满足了钻井工程的需要.