渤南区块页岩油地层油基钻井液技术

渤南区块沙三储层以泥页岩为主,层理和微裂缝发育,采用常规水基钻井液水平钻进时,维持井壁稳定的难度很大。室内研究形成了柴油基钻井液和低芳烃油基钻井液配方,考察了其基本性能、封堵性能和抗原油污染性能。研制的柴油基钻井液在渤页平1井进行了现场应用,低芳烃油基钻井液在渤页平2井进行了现场应用。现场应用中未出现因钻井液导致的井下故障,起下钻通畅,无掉块,电测井段井径扩大率均小于3%。室内评价试验和现场应用表明,强封堵油基钻井液具有性能稳定、抑制性强、井壁稳定性好、润滑性强等特点,适用于泥页岩水平井钻井施工。      

适用于深层页岩气储层的高效水基钻井液体系研究及应用

针对深层页岩气储层钻井时易出现井壁失稳的现象,考虑到油基钻井液的环保以及成本压力,结合深层页岩气储层基本特征,室内通过关键处理剂的优选及评价实验,研究出了一套适合深层页岩气储层的高效水基钻井液体系,并评价了体系的综合性能。结果表明,该钻井液体系在140℃下老化后各项性能稳定,具有良好的流变性、润滑性、抑制性和封堵性能,另外,钻井液体系中加入膨润土、钻屑和CaCl_2污染后,各项基本性能变化也不明显,体系抗污染能力较强。现场应用试验结果表明,研制的高效水基钻井液体系性能稳定,施工过程中未出现井壁失稳等井下复杂情况,能够满足深层页岩气钻井施工对钻井液的要求。     

BH-OBM油基钻井液体系研究与应用

为解决复杂地层深井超深井、复杂结构井和页岩气地层水平井钻井中遇到高温高压、页岩井壁失稳、润滑钻具等问题,应用现代分子结构设计理论与方法,从核心处理剂设计与合成着手,注重化学材料间的协同配伍性,形成了具有脂肪酸酰胺基胺为主要结构特征的主乳化剂、辅助乳化剂、润湿剂、流型调节剂,以及吸油膨胀可变形的降滤失剂,构建了全白油、白油包水、全柴油和柴油包水等系列油基钻井液和页岩气地层油基钻井液,最高抗温250℃,最高密度2.40g/cm~3;可实现对不同地层的高效封堵,现场应用50余口井,很好地解决了新疆塔里木、委内瑞拉以及长宁页岩气等市场的井壁稳定、悬浮、润滑、井眼净化和储层保护等技术难题,对高温深井超深井、页岩气地层水平井的安全快速钻井具有重要的意义。     

油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用

威远地区页岩气储层石英含量较高,岩石脆性特征明显,属弱水敏;同时具有较强的层理结构,极易发生层间剥落;页岩强度有显著的各向异性,层理面倾角为40°～60°,岩心易发生沿层理面的剪切滑移破坏,造成定向段和水平段井壁失稳.根据威远地区页岩气储层特性,威201-H3井在定向、水平段应用了油基钻井液体系.该技术重点保证了合理的钻井液密度、强封堵性、低滤失量和良好的携砂能力;同时在实钻中建立了遇仙寺组及以下地层全套岩石流体中水的活度剖面数据库,为钻井液的活度防塌提供了很好的理论支撑.结果表明,该油基钻井液成功应用于威201-H3页岩气水平井钻探,较好地解决了威远地区泥页岩层垮塌的问题.     

国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向

综述了国内外页岩气井井壁失稳机理、稳定井壁主要方法及水基钻井液技术研究与应用现状,讨论了当前中国页岩气井钻井液技术面临的主要技术难题,分析了美国页岩气井与中国主要页岩气产区井壁失稳机理的差异,指出了中国页岩气井水基钻井液技术研究存在的误区与不足,提出了中国页岩气井水基钻井液技术发展方向。      

川西须家河组页岩气水基钻井液技术

油基钻井液是页岩气开发常用的钻井液体系,但存在污染大、费用高等问题,通过改进水基钻井液体系开发页岩气藏可以有效地解决上述问题。对川西须家河组五段泥页岩的工程地质特征进行分析发现,该层属硬脆性泥页岩,膨胀性矿物体积分数低,微裂缝发育,井壁失稳是影响水基钻井液使用的主要因素。通过室内实验优选了抑制剂、封堵剂和降失水剂,形成强抑制强封堵的聚胺仿油基水基钻井液体系。该体系具有较强的抑制封堵性、抗污染性、润滑性和优良的流变性,同时具有较低的中压失水和高温高压失水,在川西XYHF-1井页岩层现场进行了应用。结果表明,该体系能有效防止页岩层吸水膨胀、缩径垮塌,确保钻井施工安全,在川西页岩气藏开发过程中具有广泛的应用前景。     

强抑制水基钻井液在长页岩井段的应用

随着近年来勘探开发的深入,大斜度定向井、水平井、特殊工艺井的增加,当大斜度穿越长段页岩时,频繁遭遇了井壁失稳难题,严重影响了安全钻井,并给钻机工艺造成重大损失。常规水基钻井液和油基钻井液均不能有效解决页岩气探井及开发井钻井过程中的井眼坍塌难题。结合国内外强抑制水基钻井液现状,研发出一套具有优良封堵性的专用钻井液,并在现场应用,取得成功。     

涪陵破碎性地层井壁失稳影响因素分析及技术对策

柴油基钻井液体系具有良好的井壁稳定能力、低摩阻、低失水等特性,并在涪陵页岩气水平段得到广泛应用,但是随着涪陵二期垂深大于3 500 m的深层页岩气开发,采用油基钻井液体系钻进,出现一系列井下复杂情况,如掉块、起下钻通井遇阻卡,电测遇阻,甚至埋钻具填井事故,因此,有必要对油基钻井液环境下的页岩井壁失稳问题进行研究分析。以焦页XX井为例,从地质、钻井液、工程三方面进行综合研究分析,认为破碎性页岩地层本身的力学不稳定性是造成井壁失稳的主要因素,并提出一些建议性措施:钻井液的密度要保持高位,同时提高油基钻井液的封堵能力,保持高油水比例,工程和地质相结合,尽可能减少穿越该复杂地层。     

涠洲W油田全油基强封堵钻井液技术

涠洲W油田涠二段易垮塌地层所用常规油基钻井液油水比和破乳电压低,乳化状态稳定性不够,易引起地层泥页岩水化分散,给井壁失稳和储层保护造成困难。在分析涠二段硬脆性灰色泥岩垮塌机理基础上,通过提高油水比来提高钻井液的乳化稳定性、优化复合粒径封堵材料,构建了全油基强封堵钻井液体系。室内性能评价结果表明,优化后的全油基钻井液乳化稳定性强,塑性黏度小、滤失量小、封堵承压效果好,抗水和土污染能力强。全油基强封堵油基钻井液体系已在涠洲W油田11口定向井中取得成功应用,解决了超千米长裸眼涠二段易垮塌地层井壁失稳问题,同时储层保护效果良好。本文研究成果可为类似硬脆性泥页岩易垮塌地层钻进和储层保护提供借鉴。     

页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用

针对页岩气水平井钻探过程中井壁失稳风险大、钻井液性能要求高和商业开发降本提效的迫切需求,基于页岩储层特征、水平井工程施工要求,构建、研制了一套性能稳定的低油水比油基钻井液体系。室内试验表明,该油基钻井液具有良好的热稳定性、抗污染性、封堵性和乳化稳定性,而且塑性黏度较低、切力适中、流变性能较好,可以满足页岩气水平井钻井的要求。低油水比油基钻井液在涪陵页岩气田5口井进行了现场应用,通过采取低油水比胶液维护、固相控制和随钻封堵等配套措施,实现了将油水比控制在70/30以下,较该气田以往油基钻井液基础油用量降低15%,获得良好的降本效果。页岩气水平井低油水比油基钻井液能有效降低涪陵页岩气田钻井成本,有力支撑了页岩气低成本商业开发,对国内其他地区页岩气开发也具有借鉴意义。      

四川盆地威远地区页岩气水平井优快钻井技术

从国内第一口页岩气水平井开钻至今,国家级页岩气示范区之一的威远区块已经完钻多口页岩气水平井,在钻探过程中,面临着表层井漏、机械钻速低、井眼轨迹控制难度大、井壁垮塌、油基钻井液条件下固井质量差等问题。针对上述问题,从井身结构优化、PDC钻头优选、井眼轨迹控制、油基钻井液优选、油基钻井液条件下的固井技术等方面进行了研究和实践,取得5项成果:1形成的水平井非标尺寸井身结构,对273.1mm套管的下入深度适当加深,起到了解决井漏、封隔易垮塌层的作用,而且各个井眼的尺寸均缩小,更有利于提高机械钻速;2优选出适合威远页岩气水平井的钻头序列,形成了"PDC+螺杆"的提速方式;3形成了水平井钻探的轨迹控制技术,提高了储层钻遇率;4优选出适合页岩水平段钻进的油基钻井液,保证了井壁稳定和井眼清洁;5形成了油基钻井液条件下的固井技术,解决了水平段固井质量差的问题,提高了后期储层分段改造的效果。所获成果为今后该区块开展页岩气丛式水平井钻井奠定了基础。     

超低摩阻水基钻井液在页岩气水平井的应用

油基钻井液具有优异的抑制性、封堵性、润滑性,是目前页岩气井作业的主要钻井液类型,但其对生态环境造成严重影响、过高的成本及废弃钻井液和钻屑处理压力限制了其在钻井中的应用。涪陵焦石部署4口水平井,钻探目的层为龙马溪组-五峰组,目的层含大段泥页岩,裂缝发育,易水化分散、垮塌漏失风险大。针对涪陵水平井要求低摩阻及地层泥页岩易发生井壁失稳的特点,研究了一套超低摩阻水基钻井液体系。该体系具有较好的流变和抑制性能,同时具有和油基钻井液相当的润滑性能。现场应用表明,超低摩阻水基钻井液实现了页岩气井水平段全流程高效安全作业,与同区块油基钻井液相比机械钻速提高了24.7%,每米钻时降低了6.2%,水平段起下钻1～2次,而油基钻井液需要2～3次,其中涪陵X4井水平段长2235 m,创完钻时国内页岩气水平井水基作业记录。该超低摩阻水基钻井液在涪陵页岩气的成功应用有望实现页岩气水基钻井液替代油基钻井液作业。     

国内页岩储层钻井液技术研究进展

随着页岩气资源的大力开发,近年来页岩储层的钻井作业不断增加。水平井结合水力分段压裂技术是实现页岩油气高效开发的关键,在美国、加拿大、澳大利亚等国家得到广泛应用。然而页岩储层中的水平钻井作业会遇到频繁的井下复杂,如页岩固有的井壁稳定问题、微裂缝引起钻井液漏失问题、长水平段导致的摩阻扭矩过大和井眼净化问题。因此,开发页岩气要求钻井液具有较好的页岩抑制性、封堵能力、润滑性以及携岩能力,以克服钻井过程中可能遇到的问题。为此,文章调研了具有较好性能的油基钻井液、水基钻井液、防塌堵漏的纳米钻井液,并对近几年国内页岩油气开发中钻井液的成功应用情况进行了分析,以期为国内页岩储层的钻井液技术发展、安全钻井作业以及页岩气的高效开发提供参考。     

强抑制性水基钻井液在长宁区块页岩气水平井中的应用

近年来,随着新环保法的颁布和环保观念的增强以及降低钻井成本的压力,页岩气储层井段常采用油基或合成基钻井液钻进使用范围越来越小,研发并应用页岩气水基钻井液成为当前开发页岩气的热点和重点攻关技术。通过分析页岩气储层地质特征,针对其页理发育、孔隙度低、渗透率低、微裂缝发育、强分散性、易剥落掉块和垮塌的特点,以及长水平段深井钻井防黏卡、强封堵防塌、低摩阻、良好润滑性等工程需求,以抑制性、封堵能力、润滑性和流变性为核心和重点研究对象,自主研发出一套页岩气水基钻井液配方,并在四川盆地长宁页岩气区块试用。应用结果表明,该钻井液配方精练,维护处理简单,性能稳定,具有优良的抑制性、封堵性、润滑性和流变性,以及滤失量低等特点,完全满足长宁区块页岩气水平井地质和工程需求,为优质安全快速钻井提供了有力的技术支持。该页岩气水基钻井液可取代目前页岩气钻进中常用的油基和合成基钻井液,既可节约钻探成本,又能大幅降低环保压力,具有广阔的推广应用前景。     

白油基油包水钻井液在JHW00421井水平段的应用

针对吉木萨尔页岩油区块水平井长水平段施工中存在的钻具拖压,通井、电测、下套管遇阻等技术难题,开展了水平段油基钻井液现场应用研究,通过在JHW00421井水平段的现场应用表明,油基钻井液抑制性强、高温稳定性好,能有效防止井壁坍塌和井眼缩径;润滑性能良好,能够大幅度提高井壁润滑性能,降低钻进、起下钻、下套管和电测过程中的摩阻,极大程度提高了长水平段水平井的延伸能力。     

乳化柴油钻井液在SN98井欠平衡钻井中的应用

在分析地质概况、储层损害因素及各种欠平衡钻井液体系性能评价的基础上,SN98井三开负压井段优选了乳化柴油钻井液(密度稳定在0.84～0.86kg/L),并给出了其配方及性能指标。现场应用证明,该钻井液体系能满足欠平衡钻井的要求,具有较好的稳定井壁能力,机械钻速提高2～4倍,值得推广应用。     

海上复杂易垮塌地层高性能油基钻井液研发与应用

南海西部北部湾盆地涠西南油田涠洲组地层受构造应力及地层高含硬脆性泥页岩影响,井壁失稳风险极高,传统油基钻井液在钻进涠二段过程中不断出现起钻困难、井壁失稳和固井质量差等诸多问题。在分析传统油基钻井液应用情况的基础上,通过对乳化剂、封堵剂以及提切剂等处理剂优选,研发了新型高油水比（95∶5）高性能油基钻井液体系,该钻井液具有良好的井壁稳定、封堵能力以及优异的ECD控制能力,抗劣质土污染可达15%,岩心被钻井液损害后渗透率恢复值在90%以上,返排压力为0.4 MPa,具有良好的储层保护能力,并可提高机械钻速和起下钻效率。现场应用结果表明,高性能油基钻井液钻进涠洲组二段地层时,钻井液流变性稳定,封堵性强,井眼清洁效果好,ECD值低,未发生井漏现象,井深2 500 m钻井周期为8.09 d,较前期开发井钻井周期降低48%,储层保护效果良好。为今后北部湾海域类似油田开发提供了良好借鉴。      

油基钻井液在百色油田的应用

百色油田那读组储层具有岩石胶结疏松、水敏性极强的特征,为了提高井壁稳定性及保护油气层,提出了使用油基钻井液。文中通过广泛技术调研形成油基钻井液基础配方,并对其进行常规性能、抗污染性、抑制性及润滑性评价;针对基础配方黏切偏低,对配方中的提切剂加量进行了优选,形成了一套油基钻井液体系方案,并在该区块第1口水平井K8-6HF井进行了首次应用。现场应用表明,油基钻井液性能稳定,失水低,泥饼质量好,井壁稳定性好,封堵防塌能力强,携岩性好,满足现场施工要求,为解决该区块井壁失稳及油气层保护问题提供了新的工艺技术。     

适合页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系

针对威远地区页岩气井W-X1井长水平段钻进时存在井壁失稳、漏失以及摩阻较大等问题,以多氨基页岩抑制剂HCA-3、复合封堵剂和高效润滑剂RMLUB-1为主要处理剂,研制了一套适合该区块页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明:该钻井液体系具有良好的流变性能、较低的滤失量以及较好的润滑性能,能够满足页岩储层水平井钻井施工对钻井液性能的基本要求;该钻井液体系与其他水基钻井液相比,其能够更好地降低页岩岩样的Zeta电位值,具有更强的抑制能力;该钻井液体系的高温高压PPA滤失量和滤失速率均与油基钻井液相当,并且能够较好地阻缓压力传递,具有较强的封堵能力;此外,该钻井液体系还具有较强的抗污染能力,加入不同的盐、钻屑粉和膨润土后,体系性能变化不大。强抑制防塌水基钻井液体系在威远地区W-X1井三开水平段成功进行了应用,现场各分段钻井液性能稳定,施工过程顺利,未出现井壁失稳、起下钻遇阻等复杂井下情况,井眼稳定,且提高了钻井效率,取得了良好的施工效果。      

页岩气水基钻井液在YS-AB井现场试验与认识

针对川南页岩气井地层特点和前期页岩气水基钻井液应用情况,通过引入插层抑制剂、双疏抑制剂、键合润滑剂、封堵剂4种核心功能性处理剂对页岩气水基钻井液进行优化,室内评价表明,页岩气水基钻井液性能与油基钻井液接近。在昭通YS-AB井顺利完成该井直井段、造斜段和水平段钻井作业,该页岩气水基钻井液具有良好的抑制性、封堵性,岩屑返出成型,井壁稳定;但对于井眼轨迹变化较大井段,润滑性在工程表象上与油基相差较大。通过对2015年以来页岩气水基钻井液试验应用情况的综合分析,提出了针对川渝地区页岩气水基钻井液存在问题与认识误区,建议适度放宽高温高压滤失量的要求,降低塑性黏度,适当提高结构黏度,强化悬浮稳定性,缓解水平段"岩屑床"与"重晶石床"的形成,以降低钻具摩阻、扭矩。