超高温水基钻井液技术在超深井泌深1井的应用

针对超深井钻井中存在的高温稳定性以及流变性、滤失性控制等钻井液技术难题,通过进行分子结构设计、单体优选和制备条件优化,研制出了抗高温抗盐聚合物降滤失剂和降黏剂,对比评价结果表明,研制出的降滤失剂的抗高温、抗盐抗钙和降滤失性能均优于国内外同类产品;研制出的降黏剂在各种钻井液基浆中的高温降黏效果明显优于国外的降黏剂.结合河南油田泌深1井深层钻井,对钻井液高温稳定性和防塌技术的需求,研制出了抗温达245℃的超高温水基钻井液,其具有高温稳定性强、润滑性好以及页岩抑制能力、封堵能力及抗污染能力强等优点.应用结果表明,应用井段起钻无挂卡,下钻能顺利到底,没有发生长段划眼情况;在井底241℃超高温条件下钻井液性能稳定;钻井周期短,钻井液成本较低.     

泌深1井大井眼钻井液技术

泌深1井是1口重点探井,井深为6 000 m.该井二开(φ406.4 mm)、三开(φ311.2 mm)井眼尺寸大,悬浮携带岩屑困难,而且该井段大仓房组、玉皇顶组玉一段地层中大段红色泥岩造浆性极强,井壁易失稳;地温梯度高,钻井液必须具有抗180℃高温的能力.通过室内实验优选出了聚合物和聚磺钻井液配方.优选出的钻井液流变性、润滑性和抗温能力好,抑制性和携带悬浮岩屑能力强,滤失量低.钻井过程中没有发生井下复杂情况,起下钻畅通,电测、下套管顺利,表明该套钻井液满足了该井大井眼段钻井要求.     

泌深1井抗高温钻井液体系室内研究

泌深1井是中石化重点探井,设计井深6000m。根据邻井资料,预计井底温度可达245℃。该井进入四开4500m后,深部井段泥质含量高,高温造浆、垮塌风险大,且地温梯度高,钻井液必须抗高温且抑制防塌性能好。因此,进行了大量室内实验,优选出抗高温处理剂和抗高温水基钻井液配方,经245℃/16h老化后,该配方流变性好,API滤失量4ml,摩阻系数0.074,抗15%劣土、5%NaCl和0.2%CaCl2等污染能力强,页岩回收率达到88.66%,可以满足该井深部井段地质和钻井需要。实际完钻井深6005m,完钻后钻井液停止循环24h实测井底温度236℃,创国内最高井底温度记录。     

莫深1井抗高温高密度KDF水基钻井液室内研究

莫深1井是位于准噶尔盆地中部马桥凸起莫索湾背斜上的一口超深预探井，设计井深为7380m，预测地层压力系数为2．12，预测井底温度为204℃。针对莫深1井高温高压并存问题，成功研制出抗高温高密度KDF水基钻井液。该体系主要由高温降滤失剂、防卡降滤失剂、抑制性降滤失剂、高温保护剂、高温封堵剂、高温增效剂、包被剂、润滑剂等组成。实验结果表明：密度为2．30g／cm^3的KDF水基钻井液体系在120～220℃范围内，滚动16h、48h及72h后均具有较好的热稳定性、沉降稳定性、流变性、失水造壁性、润滑性及抗污染性能，且配方的重复验证性较好。KDF水基钻井液配方应用范围广，可通过调整体系中处理剂的加量来满足莫深1井深井段不同温度条件下的钻井施工要求。     

坨深6井高密度钻井液技术

坨深6井是胜利油田宁海地区的一口重点预探井,完钻时(井深4 230 m)钻井液密度达1.95 g/cm3.该井上部地层疏松,成岩性差,部分井段存在破裂带,地层承压能力低;下部地层压力系数和井底温度较高,易产生井壁坍塌、压差卡钻和井满等复杂事故.针对井壁稳定、井眼清洁和润滑防卡3大技术难点,经过大量的室内实验,确定了在坨深6井高密度井段使用聚(磺)聚合醇防塌高密度钻井液体系.现场应用表明,该体系流变性较好,抑制能力及抗温能力较强,固相容量高,可加重至钻井液密度为2.0 g/cm3;且工艺简单,操作方便.应用该钻井液体系,较好地解决了该地区井壁的严重失稳问题,保证了钻进施工的顺利进行,基本上能满足胜利油田宁海地区高密度钻井的需要.     

鸭深1井钻井液技术

鸭深1井是大庆油田在青海省柴北缘区块布置的第一口重点探井,完钻井深为4950.00m。该井上部地层疏松,承压能力弱,部分井段有破碎带,易发生井漏,狮子沟组至上油砂山组上部地层中,泥岩水化分散性强,易出现缩径、井壁坍塌;下部地层温度和地层压力系数高,抗温和维持井壁稳定是关键。全井存在多层高压盐水层,易发生井漏、井涌、井塌等事故。针对鸭深1井地质特点,通过室内实验研究确定,上部地层采用阳离子聚合物钻井液;钻至下部地层将钻井液转化为阳离子聚磺钻井液,提高钻井液的抗温性和稳定性。现场应用表明,该钻井液体系在高密度条件下具有较强的抑制性、防塌性和较好抗盐抗钙能力;减少了复杂事故的发生,保证了钻井施工的顺利进行。     

塔深1井钻井液技术

塔深1井是一口特深科学探索井,设计井深8000 m,完钻井深8408 m,目的层为寒武系。该井钻遇地层复杂,易发生漏失、扩径、坍塌及卡钻等事故,为提高超深井钻井液携岩性能,针对不同开次、优选钻井液类型,一开采用CMC-HV膨润土钻井液以保护井口;二开使用低固相聚合物钻井液,确保大排量,低黏切,强包被,定时或定进尺短起下,从而有效避免阻卡;三开井段使用聚合物磺化防塌钻井液,预防了井壁垮塌和钻屑分散,增强了钻井液的抗温、抗盐水侵能力。四开、五开使用抗高温屏蔽聚磺钻井液技术,克服了高温高压、塌、卡、有进无出严重井漏、固相侵入、膏盐污染、大环空携砂等技术难题,该井的成功完钻为同类井提供了经验。     

莫深1井钻井液技术

莫深1井是位于准噶尔盆地中部马桥凸起莫索湾背斜上的一口超深预探井,完钻井深为7500 m.该井一开选用正电胶聚合物钻井液,利用其高膨润土含量与MMH的特殊流变学特性,解决地表流沙层的井壁稳定与井眼清洁问题.二开选用钾钙基聚磺钻井液,通过强化钻井液的抑制封堵与抗污染能力,解决了因泥岩段水化膨胀、砂岩段形成虚厚泥饼造成的阻卡问题,实现了井壁稳定.三开选用抗高温高密度聚磺氯化钾钻井液,解决了高温高密度钻井液的抗污染问题,实现了深部地层的快速钻进.四开选用抗高温高密度聚磺钻井液,解决了高温高密度钻井液的抗温问题,应用"填充封缝即堵技术",大幅度提高深部地层的承压能力,保证了施工安全.     

泌页HF1井油基钻井液技术

泌页HF1井设计三开在页岩层中钻进水平段,水平段设计长度1 000.00 m。该井定向段应用水基聚合物钻井液,在接近水平段时钻遇泥岩、页岩地层,并发生严重井壁失稳。为防止页岩水化、分散、垮塌及长水平段易粘卡的问题,在该井三开水平井段试验应用了油基钻井液。考虑闪点、毒性和芳香烃含量,选择5号白油为钻井液连续相;根据活度要求,确定质量浓度28.0 g/L的CaCl2水溶液为水相;优选了主乳化剂、辅乳化剂,确定了其加量;通过性能试验,确定了润湿剂、有机土、降滤失剂、提切剂和封堵剂的加量,并最终确定了油基钻井液配方。对配制的钻井液进行了各项基本性能及膨胀率、回收率、抗钻屑污染、封堵效果评价,评价结果较好。该油基钻井液在泌页HF1井三开水平段应用,仅用时6.5 d就钻完实际长达1 044.00 m的水平段而顺利完钻。应用表明,油基钻井液封堵防塌能力强、破乳电压高、性能稳定、滤失量低、流变性好,且具有较强的携岩能力。      

哈深斜1井钻井液技术

为了解哈山前缘冲段带二叠系含油气情况,探讨在山前高陡构造钻遇大位移井的可行性,在哈山山前构造带部署了预探井哈深斜1井。为确保哈深斜1井钻探成功,研发了铝胺抑制防塌钻井液体系。评价实验表明,铝胺抑制防塌钻井液体系抑制性及封堵性好,润滑性能强。现场通过合理密度支撑-多元强化抑制-双重封堵防塌-润滑防卡措施,辅助相应的钻井液现场维护处理工艺,解决了高陡地区钻遇大位移井所遭遇的井壁失稳,井眼净化及润滑防卡的难题,顺利钻达目的层,钻井时效比预计提高了10%。     

碱探1井超高温水基钻井液技术

碱探1井是位于柴达木盆地中央鼻隆带碱山构造的一口重点风险探井,钻探的主要目的是探索碱山构造基岩含气性,该井完钻井深为6343 m,实测井底最高温度达到235℃,为目前国内陆上钻井井底温度最高记录之一。该区块地层存在裂缝发育、长段膏泥岩层、高压盐水层、高浓度CO₂、高地温梯度,施工过程中井塌、井漏、溢流、膏泥岩层蠕变缩径等复杂因素相互交织。室内通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温下的滤失性控制等方面的技术攻关,在有机盐钻井液的基础上,通过对国内外超高温降滤失剂、封堵防塌剂、润滑剂、热稳定剂等的筛选及优化,形成碱探1井抗240℃超高温有机盐水基钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化72 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内、润滑系数小于0.1、砂床侵入深度小于12 cm。另外,该井四开、五开钻遇微裂缝及基岩风化壳,裂缝多次发生漏失,优选耐温性能良好的刚性、柔性及胶质封堵材料,形成了碱探1井超高温堵漏技术配方,漏失井段承压能力逐步提高,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用,顺利完成了柴达木盆地第一超高温井碱探1井的钻探保障任务。      

干热岩抗高温环保水基钻井液体系

传统能源储量日益减少,干热岩类新型能源的开发变得尤为重要。然而干热岩井底温度较高、井深较深且存在造斜井段、其周边有自然保护区,对钻井液的高温稳定性、环保性有着严格的要求。如果能设计高效的抗高温钻井液体系,将会对干热岩的开发起到事半功倍的效果。因此对30余种处理剂进行常规性能测试与热滚老化实验,通过控制变量、正交实验等方法,根据干热岩特征对钻井液的组分、含量进行设计筛选,得到一套干热岩抗高温钻井液体系,并对该体系在不同温度、密度、老化时长的条件下进行抗温性能测试。实验结果表明,该钻井液体系在240 ℃高温下依然有较好的高温稳定性;该体系采用聚合物类处理剂,其内部形成的网架结构稳定,不易被高温破坏,同时针对地层特点而设计的泥饼薄且有韧性、对井壁侵蚀性较小;除此之外还采用了白色无污染原材料,不含磺化、油基成分,性能环保,对周边环境污染性小。      

双靶点大斜度延伸井水基钻井液技术

老斜454井是位于胜利桩西地区的一口双靶点、大斜度评价井.该井完钻井深为3 790 m,垂深为2 940.2m,水平位移为1 238.4 m,造斜点井深为2 312.84 m,全井最大井斜为78.83°.针对该井地层特点,采用了聚合醇强抑制水基钻井液,其具有良好的流变性,润滑防卡性,抑制、携岩能力强,有效预防了井壁失稳,满足了大斜度延伸井的钻井要求.在应用过程中得到以下经验:在钻遇严重造浆地层时,高分子量聚合物絮凝包被剂与固控设备的配合使用,对钻井液流变性能的稳定起着决定性作用;在大斜度长裸眼段施工中必须坚持短程起下钻,及时修整井壁,以钻井液的净化保优化.该井钻井液工艺技术为桩西地区大斜度延伸井实现安全、快速施工提供了参考.     

胜科1井四开超高温高密度钻井液技术

胜科1井井深超过7000m,井底温度为235℃,压力超过100 MPa.该井地层情况复杂,存在盐岩、泥页岩及盐膏泥混层,钻井液性能难以调控.该井四开(4155～7026 m)钻进使用了聚磺封堵防塌钻井液、高密度聚磺非渗透钻井液和超高温钻井液.应用结果表明,这3种钻井液的高温稳定性、润滑性和剪切稀释特性良好,在高固相情况下仍具有良好的流变性和低的高压滤失量,能经受住各种可溶性盐类及高价离子的污染,配制和维护处理方便,各种钻井液之间的转换非常顺利,没有出现任何井下复杂情况.该套钻井液技术有效地保证了胜科1井的安全、快速钻进.     

抗260℃超高温水基钻井液体系

通过引入抗高温降滤失剂MP488、高温流型调节剂CGW-6,使超高温钻井液流变性得到控制,通过采用抗盐高温高压降滤失剂HTASP-C,使超高温钻井液高温高压滤失量得到有效控制,形成了抗温达260℃、密度为2.35g/cm3的淡水钻井液配方,并对其进行了抗温机理分析和性能评价。结果表明,该淡水钻井液抗Na Cl污染可达饱和,页岩滚动回收率达94.1%,抗钻屑、膨润土污染能力强,具有良好的沉降稳定性,在密度为2.0~2.5 g/cm3时表现出较好的适应性,能够满足钻井液抗温260℃性能要求。     

泌深1井钻井设计与施工

根据泌深1井钻遇地层和地温梯度,对井身结构、钻井液体系进行了优化设计。该井第四次开钻以抗高温和防塌为主,采用封堵-抑制-合理的钻井液密度支撑的协同防塌技术,采用超高温水基防塌钻井液体系。该井钻井施工顺利,有效防止和解决了井壁掉块和高温的问题,全井没有发生任何井下复杂情况和钻井事故,完井电测一次成功,完钻循环静止24 h后实测井底温度高达236 ℃。      

新型抗高温水基钻井液研究

乳化钻井液的性能能够满足高温高压井钻井的需要,但其成本较高且不利于环境保护.通过用化学改性的阳离子丙烯酸酯共聚物和高分子量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)控制钻井液具有相对较低的黏度和较好的剪切稀释性,并选用四氧化三锰作为加重材料,获得了一种可与多种添加剂配伍的抗高温高密度水基钻井液.该钻井液在180℃温度下仍具有良好的流变性和滤失性能,且该钻井液抗盐、钻屑和水泥污染能力强,其页岩稳定性和润滑性好.     

准噶尔盆地超深井达探1井钻井液技术

目前达巴松区块共完成11口探井,二开、三开使用的是钾钙基聚磺钻井液体系,在钻探过程中频繁出现缩径、垮塌、井漏、溢流等复杂事故,同时存在起下钻阻卡严重、钻井液受污染后性能极不稳定等问题。通过优选包被剂和添加胺基抑制剂,整体提高了体系抑制分散能力,解决了达探1井白垩系和侏罗系膏质泥岩极易水化膨胀造成井眼缩径垮塌的问题;通过利用体系强抑制、完善配方的封堵防塌能力、使用合理钻井液密度,杜绝了侏罗系西山窑组和八道湾组地层由于煤层发育容易发生垮塌、井漏的问题;通过KCl与NaCl的复配,提高体系的抑制性能和抗污染能力,体系回收率从原来的91.6%提高到97.5%,抗NaHCO₃污染能力从5%提高至10%以上;优选复配合理的随钻堵漏剂和采用近平衡钻进,解决了可能发生的井漏问题。达探1井在井眼尺寸增大的情况下,钻井速度相比邻井大幅提升,平均机械钻速提高了35.48%;全井复杂事故率为零;各次完钻电测和下套管均一次成功;钻井月速为1105.86m/台月,较达1井提高51.23%,较达9井提高28.1%,较达10井提高48.12%。