环保钻井液技术的研究与应用

实验优选出了5种具有较好环保性能指标的处理剂,通过配方优化和性能评价,得到了能满足钻井工程要求的环保钻井液。实验研究表明,得到的环保钻井液具有较好的抗温能力、抗盐钙污染能力、抑制分散能力,同时体系的生物毒性、生物降解性好,环保性能指标优良,能起到很好的减小钻井液对环境的危害。通过在广安地区6口井的现场应用表明,环保钻井液综合性能优良、维护处理方便,能很好地满足广安地区各种井型钻井要求,值得进一步推广应用。     

数据挖掘技术在钻井液优化配方设计中应用

利用数据挖掘技术建立了一套快速预测钻井液优化配方的新方法，验证结果表明，应用该方法预测出的钻井液优化配方与实验室优选出的钻井液配方是一致的，该套数据挖掘工具能快速给出符合要求的钻井液配方，指导用户有针对性地进行配方实验，缩短实验时间，降低实验成本，同时极大地提高实验成功率，其基本步骤为：（1）数据准备，从历史数据中选取数据项和行记录作为进行挖掘的数据集，其中包含钻井液性能指标和配方；（2）根据所选数据特征进行模型训练前的处理；（3）数据集训练，先依据钻井液常规性能进行聚类分析挖掘，再对挖掘结果进行预测分析挖掘；（4）利用数据集中没有参与训练的部分数据集对挖掘进行验证；（5）根据给定的钻井液性能要求，挖掘工具给出相应的钻井液配方。     

高温(220℃)高密度(2.3 g/cm3)水基钻井液技术研究

针对钻井工程需求，评价优选出了抗高温钻井液用高温保护剂、降滤失剂、封堵剂等钻井液处理剂，并进一步优选出了抗高温（220℃）高密度（1.80～2．30g／cm^3）水基钻井液配方。室内评价结果表明：该体系具有良好的抑制性和抗钻屑污染性能，抗钻屑粉污染达10％；具有一定的抗电解质能力，抗盐达2％，抗氯化钙达0．5％；具有良好的润滑性能；容易配制和维护。     

悬浮乳液钻井液的研究与应用

为解决江苏油田钻水平井、大斜度井时的原油污染问题,减少钻井工程的原油消耗量,巩固和发展环保型保护储层钻井液技术,开展了石蜡悬浮乳液钻井液技术研究.室内对该钻井液使用的处理剂进行了评价,优选出了钻井液配方.该钻井液已在闪40-21井、闵40-22井、黄88-7井等10口井钻井中进行了试验应用.结果表明,该钻井液具有优良的润滑、防塌和保护油气层性能,抑制性和抗污染能力强,对环境和录井无影响,抗温达120℃,成本适中,取得了良好的钻探效果.     

徐闻X3井抗高温钻井液体系室内研究

徐闻X3井是中国石化的一口重点探井,设计井深5 658 m,设计最大井斜角为34.67°,预计井下温度高达184℃。该地区涠洲组地层的泥岩井段易缩径和垮塌,流沙港组的硬脆性黑色泥岩易垮塌。针对井深、井下温度高、地层不稳定、大尺寸长裸眼井段井眼净化困难等多项钻井液技术难点开展了抗高温钻井液室内研究,利用正交试验方法和滚动老化试验对多种抗高温处理剂进行优选,对优选出的钻井液处理剂进行配伍试验,优化出了抗高温钻井液配方。在180℃温度下,对该抗高温钻井液的高温稳定性能及二开转三开的钻井液的配伍性能进行了评价,结果表明,该钻井液高温性能稳定,二开转三开钻井液性能稳定,且工艺简单,能够满足徐闻X3井钻井施工的要求。     

油气井工作液成本控制优化模型

为了控制油气井工作液成本,可采用低价格的处理剂.但为了达到工作液的性能要求,其处理剂加量较大,因而其成本降低不明显.根据油气井工作液部分处理剂具有多种功能这一特性,在室内测定了采用两种处理剂时的加入量与油气井工作液性能的实验数据,根据数据分布为二次曲面的特点,运用非线性多元最小二乘法及优化理论,建立了试验数据数学关系式和优化模型.利用编制的相应应用程序,可计算出达到应用者期望的油气井工作液性能时处理剂的最少加量和对应的工作液单位成本.经多次现场应用,这种控制成本的新方法,经济效益显著.     

新型海洋环保聚合醇钻井液室内性能研究

针对海上钻井对钻井液体系的环保要求,以各种钻井液处理剂的生物毒性分析为基础,筛选出了优质的钻井液处理剂.并结合海上钻井对钻井液性能的要求,优选出了新型海洋环保聚合醇钻井液配方,并对其性能进行了评价.评价结果表明,优选出的新型海洋环保聚合醇钻井液具有强抑制防塌性能、良好的润滑性能和储层保护能力,生物毒性低,环保性能好,可满足海上快速、优质钻井的需要,应用前景广阔.     

南堡5-4井抗200℃高温钻井液的研究及应用

南堡5-4井是部署在南堡油田5号构造海上的第一口深探井,完钻井深为5700 m,预测井底温度约为200℃,常规钻井液难以满足该井钻探的需要.通过对钻井液处理剂和配方的评价与优选,研究出了一套抗200℃高温海水钻井液,其具有良好的抗高温流变性能和热稳定性,可满足海上深井钻井需要.现场应用证明,该抗高温钻井液配方简单,现场处理、维护方便,性能稳定易调整,并可由上部井浆进行转化,保持了钻井液应用的连续性,显示了其良好的经济性.     

深井抗高温泡沫钻井液技术研究与现场试验

常规泡沫钻井液在深部地层高温条件下存在稳定性差、抗压能力弱以及携岩能力差等问题,同时在钻遇油层时容易消泡,为解决该问题,研究了深井抗高温泡沫钻井液。通过研制关键处理剂FPTO-1（发泡剂）、WPTO-1（稳泡剂）和YZTO-1（页岩抑制剂）,并对其加量进行优选,形成了6组深井抗高温泡沫钻井液配方;通过室内性能试验,从抗高温、抗原油污染、抑制性和抗高压性能方面综合评价,优选了钻井液配方。室内试验表明,深井抗高温泡沫钻井液可抗温150℃、抗油30%、抗压28 MPa。该钻井液在哈深2井三开3 837.00~5 173.50 m井段进行了现场试验,结果显示,在温度达到137℃时该钻井液性能依然稳定,并具有良好的携岩能力。研究结果表明,深井抗高温泡沫钻井液突破了常规泡沫钻井液应用井深的极限,且综合性能优良,具有现场应用价值。      

合成基钻井液在四川地区页岩气井的应用

为满足中国页岩气藏勘探开发的需要,开发研究性能优异的合成基钻井液势在必行。经过大量的室内实验,优选出了合成基钻井液处理剂及配方,并对其性能进行了评价。实验结果表明,该合成基钻井液具有优异的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能,并已在四川地区的两口页岩气井中成功应用。     

低密度强抑制钻井液室内研究

针对普光气田千佛崖组以上陆相地层特点,探索室内低密度低固相条件下影响钻井液流变性能的因素,优选适用于低密度强抑制钻井液的提粘切处理剂、降滤失剂。初步确定室内低密度强抑制钻井液体系配方,同时对钻井液体系进行综合性能评价,结果表明该体系具有良好的抑制防塌及悬浮携砂性。     

高性能强抑制钻井液室内试验研究

针对西北油田顺9区块,研究出匹配性能良好、成本低、钻进效率高、同时满足储层保护要求的钻井液。研究表明,在优选出良好的强抑制剂、防塌剂的基础上,以磺化处理剂、聚合物为主处理剂,并加入增黏剂、无渗透处理剂、润滑剂等形成一套高性能强抑制钻井液体系。该体系具有良好的抗污染性能、强抑制性能、流变性能、悬砂携岩能力及储层保护效果,密度可调节,抗温达到150℃以上,成本较低,维护方便,可以满足钻井需求。     

卡森流变模式在钻井液中的应用

卡森模式可以更准确地描述钻井液流变特性。卡森参数η_∞可表征钻头喷嘴粘度,降低η_∞有利于提高机械钻速。优选卡森参数的室内试验中,影响因素主要是单一大分子和中分子处理剂以及氯化钾;采用正交试验法指导优选,最后确定出一套具有优良特性的钻井液配方。选出的配方在现场两口井重点试验,结果表明,卡森模式应用于钻井液是可行的,钻进过程中控制钻井液各项性能的同时可用氯化钾控制η_∞值,从而达到了较高的机械钻速。结论:卡森模式对各类型钻井液的线性回归相关系数均令人满意;优选钻井液配方是实现低η_∞值的主要措施;降低η_∞可提高机械钻速;用η_∞表征钻头水眼粘度只是初步尝试,有待于进一步研究。     

无固相微泡沫钻井液的研究及应用

无固相微泡沫钻井液密度低、携岩性能好、滤失量小,能够降低储层漏失及伤害,最大限度地控制固相侵入,是对低密度钻井液体系的一种完善.介绍了无固相微泡沫钻井液的作用原理,优选了处理剂和钻井液配方,评价了钻井液的性能,由于其不合黏土相,配方设计合理,具有较好的抑制性,克服了普通微泡沫钻井液固相侵入和普通泡沫发泡过多时泥浆泵上水效果不好的问题.并在邵4-平1井进行了应用,获得良好的油层保护效果,该井完井后试油,产油量为30～40t/d,相比邻井提高50％以上.     

阳离子钻井液在吐哈温西区块的研究与应用

根据吐哈温西区块地层情况，在现有钻井液基础上引入阳离子处理剂，将传统聚合物钻井液、聚磺钻井液改良为新型阳离子钻井液。室内对阳离子钻井液进行了性能评价和配方优选，确定出了阳离子钻井液最佳配方。现场应用表明，阳离子钻井液性能稳定，抑制能力强，具有优良的流变性，较强的携带钻屑、防泥包作用，提高了钻井速度；该配方防塌效果好，井壁稳定，井径规则，并与常规处理荆配伍性好，维护处理容易，满足了温西区块钻井施工的要求。     

油基钻井液配制剂研究

针对页岩油气钻井用油基钻井液体系配方优选困难、需要处理剂的种类繁多、不同处理剂间相互配伍性差、主要性能调控难度大、现场配制工艺复杂及成本高等问题,研制了一种新型油基钻井液配制剂,该配制剂具有多种官能团,能满足油基钻井液配制的需要和现场施工性能要求.用该配制剂配制油基钻井液的工艺简单,性能指标易调控.当需要提高黏度时,可以加大油基钻井液配制剂的加量或适当提高盐水加量;当需要降低滤失量时,应增加油基钻井液配制剂的加量或添加乳化沥青等;增加矿物油的加量能降低油基钻井液的黏度;减少盐水的加量,提高破乳电压值.油基钻井液配制剂便于存放,具有较好的封堵性能.     

抗高温累托石水基钻井液

以累托石为造浆材料的基础,通过对抗高温水基钻井液处理剂进行优选,使用KPAM作为主聚物,将SLSP-Ⅱ与SMC复配使用,优化出了抗高温累托石水基钻井液的配方,并对其性能进行了评价.结果表明,该钻井液密度可达到2.1 g/cm3,具有良好的抑制性和抗盐(3%NaCl)、抗钙(0.5%CaSO4)污染能力,抗温可达200℃,在200℃的高温下维持48 h,该钻井液能满足设计要求,可以用于生产.     

强封堵高润滑油基钻井液技术及其应用

针对ZJ气田沙溪庙组砂泥岩互层、泥质层理发育及局部见少量微孔缝导致井壁失稳、阻卡频繁等问题，室内通过优选封堵剂、优化乳化剂等关键处理剂研究形成油基钻井液配方，并对其进行评价。结果表明：该钻井液具有良好流变性、高润滑、强抑制、强封堵以及较强的抗岩屑污染能力，满足现场施工要求。同时，该油基钻井液在ZJ202H井二开井段使用，实钻钻井液性能稳定，滤失量低，钻进中井壁稳定性较好，起下钻摩阻低，机械钻速较高。油基钻井液在ZJ202H井的成功应用，为ZJ气田沙溪庙组长水平井安全钻进提供了有力的技术支撑。     

“零电位”水基钻井液探讨

在应用中,分散型钻井液存在“性能稳定”和“井壁稳定”矛盾要求及钻井液的Zeta电位与所钻地层电性不匹配的问题.具有抑制性的阳离子水基钻井液能有效抑制泥页岩水化分散的问题,但出现阳离子型处理剂和阴离子型处理剂不相容的问题.从理论和试验分析了将高负Zeta电位的钠基膨润土改造成“零电位”土的途径.由正交试验结果确定,以HEC、PEO和AlCl3为膨润土电性改变剂形成的膨润土-水分散体系,可以配成符合钻井液性能要求的体系.以此为基础,不使用阴离子型处理剂,只使用阳离子型、非离子型和高价无机盐作处理剂,优选出了“零电位”水基钻井液的基本配方.     

强抑制性硅磺聚合物钻井液体系研究

随着页岩气等非常规油气藏勘探开发力度的加大,越来越需要一种抑制性强、配伍性好、成本低、化学与生物毒性低的水基钻井液。通过室内试验,综合评价了复合硅酸盐与不同钻井液处理剂的配伍性,优选出了硅磺聚合物强抑制钻井液盐水和淡水基本配方,与其他强抑制钻井液体系的对比评价实验表明,该强抑制性硅磺聚合物钻井液抗温达150℃,抗盐达饱和,有较好的抗钙、镁离子污染和黏土污染的能力,具有较好的防塌效果,有利于维持井壁稳定。同时,该体系钻井液在现场配制工艺简单,成本较低,当根据需要调整到合理的设计性能后,体系具有很好的流变性,钻井液性能稳定,维护简便,携砂能力好,有利于井眼清洁,具有广泛的应用前景。