吉木萨尔页岩油水平井油基钻井液封堵技术研究与应用

针对吉木萨尔页岩油三叠系韭菜园地层、二叠系梧桐沟组易发生井壁失稳的特点,研发了油基钻井液液体封堵剂,通过在常规油基钻井液中加入油基液体封堵剂,提高了油基钻井液随钻封堵效果;液体封堵剂可将油基钻井液的高温高压滤失量降低至2m L以下,对岩心的封堵率从80.8%提高至99.8%;能够大幅降低井壁表面能和油气水粘附力,实现吼道、天然裂缝及人造裂缝等多尺度传质路径封堵,提高封堵防塌效果,减轻井下掉块情况,降低了井径扩大率。     

油基钻井液用纳米材料CQ-NZC的封堵性能评价

封堵性是油基钻井液的一个重要评价指标,提高油基钻井液的封堵性有助于井壁稳定,促进快速安全钻井.本文通过使用砂芯漏斗来模拟页岩的微裂缝,建立了一种新的评价油基钻井液封堵性能的方法,利用该方法对自制的纳米材料CQ-NZC在钻井液封堵性及其与氧化沥青封堵剂的复合作用开展了实验研究.结果表明,CQ-NZC在与沥青类封堵剂复配使用时,能够更好地降低滤失量、提高封堵性能.通过微观形态分析发现,CQ-NZC与沥青类封堵剂可以在一定程度上聚结,形成堵孔粒子,提升了钻井液体系的封堵性能.     

页岩气油基钻井液井壁稳定技术研究

从页岩特征和井壁失稳机理出发,分析了现有油基钻井液的不足,从油基钻井液封堵、活度匹配、合理流变参数选择等3个方面进行了研究,提出了纳米乳液封堵、粘结固壁、活度拟合、流变参数拟合分析的技术思路,形成了一套适合页岩气地层的油基钻井液井壁稳定技术,为相关体系设计和性能指标控制提供了一种可行性和实用性方案.     

梨树断陷致密承压封堵钻井液技术研究

为解决梨树断陷硬脆性泥页岩地层井壁失稳的问题,根据多元协同井壁稳定理论,提出了以柔性封堵剂配伍刚性封堵剂来提高钻井液封堵能力的技术对策,构建了致密封堵钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液体系可将泥页岩的渗透率降低至95%以上,抑制性能优异。在梨6-11HF进行了现场试验,钻井过程中均未出现井壁失稳现象,试验井段平均井径扩大率仅为8.94%,电测均一次成功。     

油包水乳化钻井液井壁稳定因素分析

实践证实,钻井过程中的井壁不稳定大部分发生在泥页岩地层,引起泥页岩问题的原因有很多,主要是泥页岩的水化和在溶液中的分散问题。油基钻井液抑制性强、井壁稳定效果好,在泥页岩油气藏开发中得到了广泛应用,本文从油包水乳化钻井液的乳化稳定性、封堵性以及活度三个方面阐述各因素对井壁稳定的影响规律。     

易垮塌地层水基钻井液改进技术

南海西部某油田WX地层泥岩、页岩层理发育明细,钻井过程中井壁失稳问题频发,由于井壁失稳导致的钻井复杂情况率高达30%以上,通过分析地层粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析,研究泥岩、页岩层位井壁失稳的主要机理为:研究层位微裂隙发育,钻井液封堵性不足导致水相易进入地层。钻井液抑制性不足,导致粘土矿物水化严重。同时,粘土矿物中水化膨胀导致岩石应力急剧变化,并最终向井筒方向释放,造成缩径、掉块、坍塌和井径扩大等一系列井壁失稳问题。针对研究层位坍塌机理,在现场钻井液基础上,加强了其封堵性、包被性和抑制性,进而研发出以氯化钾和聚氨为抑制剂的高抑制性防塌钻井液体系。对该体系开展了系统评价,结果表明,该钻井液封堵性和抑制性较强,能满足现场工程需求。     

纳米封堵剂Fe_3O_4性能评价与机理探究

在现如今的页岩气水平井钻进过程中,井壁失稳问题是首要解决的问题,而钻井液良好的封堵性能是保证井壁稳定的关键因素,封堵剂则是钻井液良好封堵能力的基础。封堵剂依靠封堵井壁微裂缝来达到稳定页岩地层井壁失稳现象的发生。页岩地层微裂缝和孔隙发育,绝大多数属微纳米级,一般的封堵剂由于其粒径大且形状与裂缝不匹配难以进入裂缝达到封堵效果。由于纳米Fe_3O_4磁性颗粒具备粒径小、分散性高、强顺磁性、低生物毒性和强的化学稳定性等优点而成为封堵剂研究的重点。本文通过模拟泥页岩低渗环境和三轴应力实验来对纳米封堵剂Fe_3O_4进行封堵性能评价与机理探究,通过与纳米封堵剂LAT对比,质量分数为5%的纳米封堵剂Fe_3O_4在3.5MPa,30min条件下的可使清水渗透率下降率达80%以上,且经过纳米封堵剂Fe_3O_4浸泡后页岩岩芯的抗压强度达到了175.6 MPa,接近原始岩芯的抗压强度(182.1 MPa),说明该纳米封堵剂可对页岩地层微裂缝和孔隙进行有效封堵,表现出优良的封堵特性。     

长宁地区页岩气水平井水基钻井液技术

水平井钻进过程中保持井壁稳定是页岩气开发过程的重点与难点所在。我国页岩气水平井钻进主要以油基钻井液为主。油基钻井液在稳定井壁和长水平井段高效钻进方面具有强大优势,但环保性能差和成本偏高,使其不适应当今石油行业的发展趋势,故高性能水基钻井液的研究与推广就势在必行。本文通过分析长宁地区页岩气地质特征和长水平段钻井过程中所需强封堵性与抑制性、良好润滑性及环境友好的要求,提出应用以高性能水基钻井液体系来解决长宁地区龙马溪组水平段井段的井壁失稳问题。     

新型防塌水基钻井液技术研究

利用新型聚胺抑制剂的化学抑制泥页岩水化作用和铝基封堵剂的封堵泥页岩裂缝作用,研制了可有效提高泥页岩井壁稳定性的新型防塌水基钻井液体系。评价实验表明,钻井液泥页岩岩屑回收率高达90%以上,并且具有良好的流变性和滤失性。该钻井液在新疆准格尔盆地一口探井成功开展了现场试验,有效抑制了泥页岩的水化分散,避免了井壁坍塌及卡钻等事故,提高了机械钻速。     

油基钻井液用抗高温树脂类封堵剂的研制

近年来,随着非常规油气的不断开发,钻井所面临的难度逐渐增加,油基钻井液的使用频率也逐渐增加,加强油基钻井液的封堵能力,对于预防井壁失稳具有重要的作用。以苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸十八酯为单体,采用乳液聚合法,制备了一种油基钻井液用丙烯酸树脂类封堵剂。利用中压砂床封堵实验、高温高压静态砂床封堵实验对封堵剂的承压封堵性能进行了综合评价,并且研究了封堵剂对油基钻井液流变、滤失性能的影响。实验结果表明:180℃老化后,封堵剂对不同目数范围的砂床仍均有良好的封堵效果,且具有较高的封堵强度,突破压力可达6MPa。同时,该封堵剂对油基钻井液体系的流变性影响较小,200℃老化后,钻井液仍具有较低的API滤失量和高温高压滤失量,该封堵剂具有优异的抗高温性能和封堵性能。     

防塌封堵剂对油基钻井液性能的影响及机理

为提高页岩地层井壁稳定性,利用自制高温高压金属缝块封堵仪研究了各类封堵剂对油基钻井液性能的影响,并获得有效封堵微裂缝用油基封堵剂及最优复配方案,并分析了封堵剂的封堵机理.研究结果表明,复合树脂和成膜封堵剂对微裂缝的封堵效果较优,高温高压滤失量控制在5mL左右,其中成膜封堵剂对油基钻井液流变性的影响最小;复配封堵剂的封堵...     

反渗透水基钻井液体系在东海油田的应用

针对东海油田N-1井岩层特征及井壁易失稳问题,借鉴油基钻井液活度平衡和乳液封堵的井壁稳定策略,研发了一套低活度、强封堵、强抑制、稳定井壁的反渗透水基钻井液体系。该体系成功应用于东海油田N-1井,三开应用井段钻进时钻井液密度比邻井对应层位至少低0.02～0.05 g·cm~(-3),井径扩大率仅2.18%;起下钻7次,均十分顺利;储层段API滤失量小于3 mL,水迁移驱动力为负或接近0。该反渗透水基钻井液体系具有良好的稳定性,为稳定井壁提供了可靠的解决方案。     

页岩水平段水基钻井液技术

龙马溪-五峰组页岩地层页岩脆性矿物含量高,微纳米级孔隙裂缝和层理发育,常规水基钻井液无法满足钻进需要,针对龙马溪五峰组页岩裂缝发育等特性,提出吸附封堵提高承压,强抑制强润滑三管其下形成减弱水基钻井液对页岩强度弱化影响长效机制,构建了JHGWY-1高性能水基钻井液,该体系具有较好的封堵性,160℃热滚后保持良好的流变和低失水量,具备较强的抗污染能力,在涪陵焦页××井等3口井三开代替油基钻井液应用,在三开钻、完井过程中,该体系表现出良好的封堵性、润滑性及及时封堵裂缝抑制裂缝扩展的能力,完井作业顺利,固井质量良好,说明该水基钻井液能够满足涪陵页岩区块钻完井工程需要。     

大位移井油基钻井液技术应用

近海富含油气资源,通常采用大斜度、大位移井进行开发,其地质资料显示,地层地质情况复杂,泥页岩水化分散性强,井壁稳定性差。水基钻井液在二开、三开、四开常发生划眼、塌、卡、缩颈等问题,存在抑制性、井眼清洁、摩阻扭矩控制等难题。长城钻井液公司研发出具有自主知识产权的油基钻井液体系,室内实验显示,该体系稳定,抗污染能力强,泥页岩抑制性强,润滑性能优于水基钻井液。从现场施工的4口井来看,复杂地层的抑制性难题、井眼净化难题和摩阻扭矩控制难题都得到有效解决,事故率明显降低,施工效率得到提高。     

长宁地区页岩气水平井防塌钻井液体系设计

长宁地区页岩气膨胀性好、层理发育、胶结性差,易引起井壁失稳问题,针对上述问题本文提出页岩气水平井钻井液防塌技术。对长宁地区岩石的矿物组分和微观结构迚行分析,结果表明矿物组分以石英、长石等脆性矿物为主,含量主要分布在36.85%～49.42%,压实程度高,结构紧密,微裂缝发育。脆性矿物含量高及微裂缝发育是引起井壁失稳问题的原因所在,故从抑制页岩黏土矿物水化和封堵微裂缝两个角度出发来解决该地区井壁失稳问题。本文将上述两种关键处理剂与其他处理剂迚行合理复配,形成了一套防塌钻井液体系。实验结果表明,该体系可有效抑制黏土表面水化,滚动回收率高达97%,并对该地区微裂缝迚行有效封堵,防止钻井液固相颗粒和滤液侵入地层,降低钻井液动滤矢量,体系抗温能力可达120℃,满足长宁地区安全、高效、经济钻井的需求。     

新沟致密油水平井水基钻井液性能优化评价

新沟油区水平井的水平段短,且目前现场所用混油硅酸盐体系会出现井径扩大率偏大现象,对于水平井施工具有较大潜在风险,为此,研制出一种多功能抑制封堵剂,以优化混油硅酸盐体系的抑制性、润滑性和封堵性,优化后的混油硅酸盐体系的各项性能均达到了新沟油区致密油1500米以上水平井钻井作业需求对钻井液的性能要求。同时,为提高后续致密油长水平井开发的高润滑、强抑制、优良经济性等,研制出了低油水比油基钻井液体系。针对该油区优化和研制的两种钻井液体系,有效保持井壁稳定和井下安全,为该区块致密油藏后续的低成本、高效开发提供了技术支持。     

聚合醇对威远地区页岩地层坍塌压力影响研究

井壁稳定是页岩水平井高效钻进的重要基础,解决井壁稳定的核心在于降低钻井液密度,从而降低地层坍塌压力。通过运用三轴岩石强度测试仪RTR-1000来研究聚合醇封堵剂及改进钻井液体系对威远地区页岩力学和抗压强度特性的影响。将经不同质量分数聚合醇及钻井液体系浸泡24h的页岩岩心表现出的应力-应变规律及浸泡前后页岩岩石坍塌压力变化规律与常规钻井液体系评价体系相结合,对聚合醇质量分数及体系进行优选和优化。得到使得威远地区井壁稳定的钻井液体系。实验结果表明:经不同的质量分数聚合醇浸泡后岩心的抗压强度有着不同程度的降低,聚合醇的最佳加量为质量分数8%,经该质量分数浸泡后的岩心抗压强度与原始岩心抗压强度接近,将钻井液体系中添加该聚合醇产品,利用其浊点效应对岩心微裂缝与微节理进行封堵,同时也能起到抑制页岩水化的目的,改进后的钻井液能明显提高岩心的抗压强度,钻井液密度降低值为0.12~0.35g/cm3,为发展低密度钻井液技术提供新的方法与思路。同时在现用钻井液中加入质量分数8%聚合醇和质量分数7%KCl后,页岩岩心强度获得极大提升,表现出与原始岩心相近的变形和破坏规律特征。故可在维持井壁稳定性的基础上降低钻井液密度,为钻速的提高提供了可能。     

冀东油田深层泥岩钻井液防塌性能评价方法研究

冀东油田深层泥岩主要是以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥岩;在钻井过程中,泥岩的剥落掉块容易引起井壁失稳,经常造成井壁坍塌掉块、钻具阻卡、电测遇阻等井下复杂情况。针对冀东油田深层泥岩的理化特性和硬脆性泥岩的坍塌机理,研究了钻井液封堵性评价方法;通过高温高压滤失速率、纳米微孔滤膜测试技术和泥岩压力传递测试技术,来评价钻井液体系对硬脆性泥页岩微-纳米孔喉的封堵效果。这些方法对提高钻井液对硬脆性泥岩的封堵能力有一定的指导作用,可以用于现场施工过程中对井壁失稳预防及处理,指导钻井液防塌性能的现场监督管理和调整维护。     

影响钻井液封堵性能因素研究

当钻井液与井壁地层接触,如果钻井液泥饼质量和封堵性能不好,滤液侵入地层会导致孔隙压力升高和地层岩石力学性质发生变化。由于孔隙压力升高和地层岩石力学性质的变化,改变了井筒围岩的应力分布,引起井壁岩石强度的降低,导致地层坍塌压力的升高,当井壁岩石所受到的周向应力超过岩石的剪切强度时,就会发生井壁坍塌。可见提高钻井液封堵性能,减少滤液侵入,有利于抑制地层水化,控制井壁坍塌压力的升高,保持井壁稳定。本文从室内实验着手,开展影响钻井液封堵因素的研究,通过大量实验得出钻井液对地层的封堵效果受以下等因素控制。     

龙马溪页岩气钻井用高性能水基钻井液的研究

焦石坝页岩气工区的龙马溪地层极易发生坍塌掉块,采用油基钻井液能够较好地解决现场井壁失稳难题,但存在配制成本高、钻屑后处理压力大等技术瓶颈难题。以阳离子烷基糖苷(CAPG)、纳微米封堵剂等为主剂,通过钻井液体系构建及配方优化,形成了CAPG高性能水基钻井液优化配方。该钻井液具有较好流变性,高温高压滤失量仅为4.0 m L;钻井液可有效抑制黏土的水化膨胀分散,不破坏页岩的结构,保持地层的原始性和完整性,表现出优异的井壁稳定性能;当密度达2.32 g/cm3时,钻井液极压润滑系数和滑块摩阻系数仍小于0.1,表现出较好的润滑性能;钻井液连续老化30 d后,流变性能保持稳定,静置72 h均未发生沉降现象;钻井液具有较好的抗污染性能;钻井液无生物毒性。对CAPG高性能水基钻井液和油基钻井液分别从抑制、润滑、降滤失、储层保护及生物毒性等方面进行了对比,两者性能相当,且CAPG高性能水基钻井液具有油基钻井液所不具备的环保优势。