降滤失剂作用机理研究——对滤液粘度和滤饼渗透率的影响

测定了加入各种降滤失剂的不同钻井液体系的滤液粘度,并对静滤失量与滤液粘度平方根倒数的关系及滤饼形成之后静滤失量与其倒数的关系进行了作图分析。认为淀粉类、NH_4—HPAN和SMP—1主要是通过形成优质滤饼、降低其渗透系数实现降滤失功能,而CMC类则是通过大幅度提高滤液粘度及使滤饼脱水、变得更加薄且致密来实现降滤失功能。     

钻井液用聚合物PAMS的评价与应用

介绍了丙烯酰胺／２－丙烯酰胺基－２甲基丙磺酸三无共聚物ＰＡＭＳ的室内评价和现场试验情况。结果表明,共聚物ＰＡＭＳ热稳定性好,降滤失能力,抑制性和抗温抗盐能力强,防塌效果好,井壁稳定,钻井液材料费用低。     

顺北油气田奥陶系破碎性地层油基钻井液技术

针对顺北多口超深井采用水基钻井液钻遇奥陶系地层时井壁失稳和井漏并存的技术难题,通过井壁失稳机理分析,设计合成了具有三头双尾结构的Gemini型高温乳化稳定剂和支化型流型调节剂,采用微胶囊化处理方法研制了一种可在156℃以上的温度下激发后膨胀5.37倍以上的温度敏感型膨胀性堵漏材料,开发了一种抗高温强封堵低黏高切油基钻井液体系。室内评价结果表明,该体系抗温不小于180℃,所形成的油包水乳化液滴尺寸为1.2～26.9 μm,具有较宽的粒径分布,高温高压滤失量为2.4 mL ;塑性黏度不大于40 mPa·s,动塑比为0.31～0.40 Pa/mPa·s,与传统油基钻井液相比,塑性黏度降低10%～15%,动切力提高15%～25%,表现出优异的低黏高切特性和微裂缝的匹配性封堵能力。该体系在顺北Y井进行了现场应用,破碎性地层平均井径扩大率仅为7.77%,钻井过程中除出现一次短暂的放空性漏失外,未见其他明显漏失,避免了奥陶系破碎性地层井壁失稳,减少了裂缝性储层段油基钻井液损耗,助力了亚洲陆上最深定向井纪录的创造和顺北油气资源的提速、提效开发。      

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

却勒构造高密度欠饱和盐水钻井液技术

却勒构造四开地层存在大段的易水化、膨胀、分散的泥岩、软泥岩、泥质膏岩和盐层。采用抗高温抗污染能力强、抑制性强的高密度(密度为2．15～2．30g／cm3)欠饱和盐水钻井液钻进，在却勒l井和却勒4井的应用中分别出现了高粘度和低切力、高粘度和高切力、泥饼摩阻大的问题，钻井液维护处理难度大。因此，在却勒6井的钻井过程中，对高密度欠饱和盐水钻井液的配制、维护处理进行了调整。现场应用表明，高密度欠饱和盐水钻井液具有抑制性强、流动性好、润滑性好、滤失量低、易维护的特点。该钻井液有效地抑制了泥岩与软泥岩的水化膨胀分散，返出岩屑光洁度高．表面不容易被水侵入，里面发干，整体硬度较高；钻井液固相含量、粘度和切力稳定，维护处理量小。该钻井液只要维护处理得当，完全能满足该地区钻井的需要．     

Investigation of some locally water-soluble natural polymers as circulation loss control agents during oil fields drilling

Eliminating or controlling lost circulation during drilling process is costly and time-consuming. Polymers play an important role in mud loss control for their viscosity due to their high molecular weight. In this paper, three natural cellulosic polymers (carboxymethyl cellulose, guar gum and potato starch) were investigated as lost circulation control material by measuring different filtration parameters such as; spurt loss, fluid loss and permeability plugging tester value according to the American Petroleum Institute (API) standard. The experiments were conducted in a permeability plugging apparatus (PPA) at a differential pressure of 100 and 300 psi, using 10, 60 and 90 ceramic discs. From the obtained data, it was found that the 0.1% from the carboxymethyl cellulose exhibited the best results in the filtration parameters among 0.3% guar gum and 0.6% potato starch. At the same time the carboxymethyl cellulose (CMC) enhanced the rheological properties of the drilling mud better than the two other used natural polymers in the term of gel strength, thixotropy, plastic and apparent viscosity. These results were discussed in the light of the adsorption and micellar formation.     

Solution and drilling fluid properties of water soluble AM–AA–SSS copolymers by inverse microemulsion

The present work had the purpose of developing a new class of polymeric additives for water based drilling fluid. The additives were obtained through the copolymerization of acrylamide, acrylic acid and sodium 4-styrenesulfonate (SSS) by inverse microemulsion polymerization. Solution and drilling fluid properties of water-based polymeric drilling fluids were investigated. Results indicate that SSS content in the polymeric drilling fluids has an important impact on the rheological properties, filtrate loss and filter cake morphologies of the polymeric drilling fluid, and the water-based polymeric drilling fluid has a high value of yield point to plastic viscosity, high viscosity, excellent shear thinning and thixotropic behavior, good thermal stability and salt resistance. Hence, it can be used as polymeric drilling fluid under the salty and high temperature environment.     

聚合物阳离子沥青在吉林油田花九区块的应用

吉林油田花九区块属松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷花敖泡构造,地层层理发育,断层密度大,易发生井漏、井塌、卡钻等复杂情况.现场使用的硅胺聚合物钻井液体系,可满足上部地层钻井施工要求,但在下部施工过程中井壁不稳定现象较严重,常发生井壁掉块、起下钻遇阻、甚至井塌等井下复杂事故.为了解决这些问题,研究并应用了聚合物阳离子沥青钻井液.30余口井的应用结果表明,聚合物阳离子沥青具有较强的抑制能力和一定的降滤失能力,与目前使用的硅铵聚合物钻井液的配伍性良好;能有效降低泥饼的摩阻系数,不起泡、不提粘,钻井液性能稳定;有利于对地层微裂缝的封堵,有效减少漏失量,有利于井壁稳定,避免了因井漏导致的井壁掉块带来的卡钻事故的发生,使测井一次成功率由原来的0提高到了80%以上;明显降低钻井液成本,是一种性能良好的钻井液处理剂.     

一种耐高温交联淀粉钻井液降滤失剂的制备与评价

针对常规钻井液降滤失剂耐高温性能不足的缺点,以玉米淀粉为原料,以三偏磷酸钠为交联剂,采用交联反应的方法,合成了一种耐高温的交联淀粉钻井液降滤失剂,并采用六速旋转黏度计、泥浆失水测定仪等设备评价其性能。实验结果表明：采用三偏磷酸钠为交联剂制备的交联淀粉具有良好的耐温性能,当钻井液中交联淀粉质量分数为1.5%时,在160℃的条件下仍具有较好的降滤失性能,API滤失量为11.0 mL,黏度为33.5 mPa·s,与羧甲基淀粉降滤失剂相比,该降滤失剂抗高温效果明显,且不增黏。在西南油田元坝区块某评价井应用结果表明,在150℃条件下有效降低了钻井液的滤失量,同时控制了钻井液黏度,提高了钻井液整体耐温性能,现场应用效果良好。该研究成果对交联淀粉钻井液降滤失剂的制备具有一定的参考价值。     

有机黑色正电胶钻井液在华北油田的应用

针对华北油田以蒙脱石和伊蒙混层为主的强造浆性地层在钻井过程中存在的问题,选用了不仅具有MMH正电胶钻井液的特性,而且正电性比MMH正电胶高、可油溶、抑制能力以及抗污染能力均优于MMH正电胶的有机黑色正电肢.经过近3年来58口井现场应用表明,有机黑色正电胶钻井液能与多种处理剂配伍,钻井液的滤失量既可以控制在聚合物钻井液要求的范围内,又可以发挥正电胶钻井液的特性;固相、膨润土容量较高,可用于造浆较强以及含膏泥岩的地层;有机黑色正电胶钻井液5正电位高,对粘土矿物抑制能力强,井壁稳定,减少了井下事故复杂的发生,提高了机械钻速,保护油气层效果好.     

中原油田新型钻井液体系和防漏堵漏技术

对近几年来中原油田开发的新型钻井液处理剂、堵漏材料及以此为基础研制的新型钻井液体系和防漏、堵漏技术的室内研究和现场应用进行了介绍,提出了钻井液体系和防漏、堵漏技术存在的问题及今后的发展方向。     

金属有机共聚物降滤失剂PAJC的合成及性能

由丙烯酰胺、丙烯酸、马来酸、层状金属氢氧化物合成了金属有机聚合物ＰＡＪＣ,研究了影响共聚反应的主要因素、所得共聚物的结构及作为降滤失剂在钻井液中的抗盐、抗钙、耐温性能。在本实验条件下ＰＡＪＣ的抗盐、抗钙、耐温性能均优于降滤失剂ＣＭＣ。     

海上低渗储层自降解暂堵液研究与应用

针对南海西部涠洲RRX油田低渗储层修井漏失造成水敏、水锁伤害的问题,通过单因素实验分析及药剂协同复配,研发了一套自降解暂堵液体系。室内实验结果表明,该体系流变性能优异,滤失量低,无需替入破胶液,6 d自降解率超过50%;气-液表面张力低于20 mN/m,防膨率超过95%,岩心模拟实验渗透率平均恢复值为90%。在现场应用过程中,零漏失,零污染,可解决低渗储层修井过程中的储层保护难题。      

金属有机共聚物降滤失剂PAJC的合成及性能

由丙烯酰胺、丙烯酸、马来酸、层状金属氢氧化物合成了金属有机聚合物PAJC,研究了影响共聚反应的主要因素、所得共聚物的结构及作为降滤失剂在钻井液中的抗盐、抗钙、耐温性能。在本实验条件下PAJC的抗盐、抗钙、耐温性能均优于降滤失剂CMC。     

Evaluation of economic viability of beneficiated barite from deposits in north-eastern Nigeria for use as weighing agent in drilling mud formulation

Exploitable deposits of barite exist in northeastern Nigeria but are not harnessed because their qualities are not to a standard required for drilling mud formulation. The work presented here is a preliminary result obtained from the beneficiation of barite samples from these deposits with the aim of attaining a level that can be used in drilling mud formulation. Results of elemental, mineralogical, and mud densities, cation exchange capacity (CEC), and filtration loss were obtained using Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA), X-Ray Diffraction (XRD), and other API 13B-1 recommended measurements before and after beneficiation. Barium composition of raw and laboratory-treated samples (GMB, IBI, BOK, DUM, and GAM) in percentage (%) are 50.5 ± 0.2, 55.6 ± 0.2, 57.9 ± 0.2, 57.6 ± 0.2, 0.097 ± 0.004, and 54.6 ± 0.2, 58.3 ± 0.2, 56.3 ± 0.2, 52.4 ± 0.2, 0.0845 ± 0.007, respectively while major impurity (Fe) is highest (1.52 ± 0.01) in sample GAM and lowest (0.025 ± 0.002) in sample DUM. The densities (g/m³) obtained after preliminary beneficiation increased to 3.89, 3.39, 4.28, 4.32, and 2.56 for samples GMB, IBI, BOK, DUM, and GAM, respectively. Filtration loss of 5 % W/V barite-mud formulation reported 12.2 ± 1.4 and 4.95 ± 1.7% more loss than two API-13A grade barite. The filtration loss reverses at 10 % W/V barite-mud formulation, with test barite reporting on average 3.22 and 1.15% improved filtration control against the API-13A barites. Mud formulation with loss additives reported significant filtration control with 23.6, 23.6 and 8.54% improvement over API 13A grade for beneficiated BOK, DUM and IBI samples. Similarly, the same formulated samples reported identical CEC values against API-Helicon and improved values against API-1 at 4.67, 7.29 and 4.67% respectively. Even at this stage BOK, DUM and IBI were improved to level that can be used in drilling mud formulation with samples DUM and BOK having the best potential (low impurity and high density). These results show that barite deposits from north-eastern Nigeria have great economic potential.     

溶洞堵漏用遇水增稠承托液的室内研究

处理大溶洞、大裂缝引起的失返性漏失,目前主要采用水泥浆进行堵漏。施工中,在注入水泥浆之前,需注入起承托作用的高黏度承托液,保证水泥浆停留洞口,从而达到堵漏目的。目前常用的承托液主要以高黏度稠浆为主,极易被地层水冲稀,无法起到承托目的。通过室内合成高分子聚合物YSZC-1,并将YSZC-1与油基液体复配,形成一种遇水增稠型油基承托液,该承托液黏度可调,能满足现场施工要求。遇水增稠的特性从根本上避免了承托液被冲稀导致溶洞堵漏失败的可能。该承托液与清水、水基钻井液混合后,表观黏度呈指数级上升,承托液与水基钻井液按照体积比1:1混合时,混合后承托液黏度最大,体积比上升至1:9时承托液表观黏度仍然达到133 mPa·s,具有很强的抗稀释性,在150℃,老化16 h,表观黏度无明显下降。该承托液抗盐能力达到饱和,抗Ca2+能力在5%左右,具有很好的抗盐性,与水泥浆有较好的相容性,不会造成水泥浆“闪凝”影响施工安全,能满足溶洞堵漏对承托液的各项要求,提高溶洞堵漏成功率。      

川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井,完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点,通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液,并在该井四开井段取得了成功应用。最后,对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述,如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等,主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液,逐步降低膨润土含量;②通过固控设备严格控制固相含量;③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度,并严格控制滤失量,保证钻井液pH值不低于10;④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能;⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂,从力化耦合角度防止井壁失稳;⑥易漏地层应严格控制钻井液密度,适当减少排量及提高黏度和切力,可加入不同粒径可酸化的封堵材料,进行屏蔽暂堵。      

钻井液固相和滤液侵入储层深度的预测模型

对于中高渗透砂岩,导致储层损害的主要因素是钻井液固相和滤液的侵入。为了确定钻井液固相和滤液侵入深度,根据质量守恒方程和径向摩阻公式,在考虑内泥饼的情况下,建立了钻井液固相和滤液动态侵入储层的深度模型。并将室内API滤失实验和动态岩心污染实验的结果应用到该模型中。预测结果表明,随着岩心渗透率的增加,钻井液固相侵入深度也逐渐增加,利用理想充填暂堵技术能减小钻井液固相的侵入深度。影响钻井液滤液侵入深度的主要因素有压差、滤液黏度、外泥饼渗透率、外泥饼厚度、内泥饼渗透率以及储层渗透率变化。     

聚有机硅胺强抑制剂LGA-1的室内研究

选用含不饱和键的羟基硅油、多烯多胺单体、氧乙烯基和氧丙烯基单体等原料合成聚有机硅胺抑制剂LGA-1,对比评价了LGA-1、NH-1和FCC200的抑制性及其对现场浆性能的影响。结果表明:3种抑制剂对膨润土的体积防膨率都超过83.0%,FCC200最高(87.2%),其次是LGA-1(85.2%);高温下LGA-1对膨润土的造浆抑制率最高(85.9%),其次是FCC200(73.2%)。LGA-1,FCC200对现场浆均有降黏和降滤失作用,而NH-1增黏增滤失;3种抑制剂均能提高现场钻井液的钻屑一次滚动回收率和滤液体积防膨率,且钻屑完整性好。LGA-1抗温可达160℃,盐对其性能影响较小。作为一种有机硅表面活性剂,LGA-1具有消泡和抑泡的作用,在现场浆中的起泡率仅为3.7%,有效解决了常规聚胺抑制剂起泡严重的问题。     

超深井钻井液完井液HCO_3~-和CO_3~(2-)污染规律和处理方法

在中原油田十几口超深井目的层钻进中,钻井液完井液均受到过不同程度的HCO3-和CO32-化学污染。通过室内研究和现场应用,总结出HCO3-和CO32-的污染规律、性能特征及针对性处理措施。要正确鉴别钻井液的老化与受化学污染的不同。对HCO3-和CO32-污染的准确判别和及时处理,可减少处理剂用量,缩短处理时间,确保井下安全。HCO3-和CO32-污染的最大特点是,钻井液气泡多,颜色暗黑,粘度高,用稀释剂处理无效或效果差,切力呈上升趋势,性能极不稳定,触变性强。判定为HCO3-和CO32-污染后,必须进行滤液分析,并根据滤液的pH值、泥饼质量和滤失量等数据,拟定处理方案,通过小型试验确定Ca(OH)2加量,在1～2个循环周内加入;控制pH值为11.0～11.5是处理该污染的关键;同时,在满足携屑能力的前提下尽量降低粘度和切力,保证钻井液有良好的流变性。