水包油钻井液体系的研制与应用

解放128井是塔里木油田的一口超深水平评价井,自钻至井深5280．95m发生井漏后,共发生11次严重井漏,边漏边钻至井深5492．33m下入套管。针对如此复杂情况,决定采用欠平衡钻井技术,以保证300m水平段的钻进任务。针对当时井下钻井液密度为1．12g/cm^2时井涌和井漏同时存在的实际情况,确定采用密度为0．95－0．98g/cm^3的水包油乳化钻井液进行水平段欠平衡钻井。室内对水包油钻井液体系的油水比、乳化剂与增粘剂的种类与用量以及降滤失剂和流变性调节剂的种类与用量进行了优选,并优选出油水比分别为4：6、5：5和6：4的水包柴油钻进液配方和油水比为4：6的水包原油钻井液配方。该低固相水包油钻井液具有密度低、润滑性好、滤失量低、稳定性好等特点,且具有良好的抗温、抗污染能力,配制简单,密度和流变性易于控制。在解放128井水平段采用低密度水包油钻井液进行欠平衡钻井,取得成功,该共获高产油气流。     

低密度钻井液在沈289井的应用

沈289井是大民屯凹陷前进-东胜堡西侧潜山带沈34-沈119东块上的一口预探井，三开实施欠平衡钻井技术。由于潜山油层压力系数仅为0．93，因此必须使用超低密度钻井液。选用了水包油中空玻璃微珠钻井液，对其配方进行了优选并评价了其性能。该钻井液密度可以达到0．83g／cm^3，抗温可达150℃。通过应用该钻井液，该井三开施工中一直处于点火燃烧状态，发现了良好的油气显示，为重新认识和评价潜山构造提供了重要依据，而且钻井速度大大提高。指出，该钻井液适用于在井壁比较稳定的地层实施的欠平衡钻井，同时中空玻璃微珠随着水眼喷射剪切和钻具的研磨会发生破碎，使钻井液密度逐步上升的问题尚待解决。     

抗高温水包油钻井液的研究与应用

根据深井欠平衡钻井技术要求,通过水包油钻井液用主乳化剂、辅助乳化剂和乳化稳定剂的研究,有效地解决了水包油钻井液体系高温乳化能力差、易起泡和乳化剂加量偏高的问题.在此基础上形成了水包柴油和水包白油钻井液体系,该体系具有良好的流变性及抗高温能力,抑制泡沫效果好,防塌能力强,密度在0.89～0.99g/cm3之间可调,抗温能力达到180℃,水包白油钻井液荧光级别<6级.现场应用3口井,应用结果表明,研究的水包油钻井液体系具有较好的抗高温、抗地层水侵、抗CO2污染能力,钻井液性能稳定易于调节,不起泡,对录井、测井无影响,井径规则,有利于安全快速钻井和发现、保护油气层,能够满足深井近平衡、欠平衡钻井和地质要求.     

低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用

华北油田潜山油藏埋藏深,井下温度高,地层压力系数低.为满足该油藏欠平衡钻井的需要,研究出了高油水比水包白油钻井液.经现场应用表明,该钻井液性能稳定,最低密度为0.86 g/cm3,具有强抑制性和防泥岩坍塌能力,与清水的相对膨胀率仅为9.84%,抗温达180℃,抗污染能力好,对储层的损害小,渗透率恢复值大干94%,且较纯油基钻井液成本低,对环境污染小.长6、任东2和衡6探井通过应用该低密度水包白油钻井液,实现了欠平衡钻井,顺利钻穿漏失严重的潜山储层.较好地保护了储层,同时解决了钻井液的抗高温和荧光干扰问题,满足了探井施工录井的要求.     

无固相甲酸盐和高温交联钻完井液体系的研究应用

报道了两种无固相钻完井液的研发和应用。以甲酸盐作加重荆的无固相钻井液，最高密度达1．90g／cm^3，以岩屑回收率和防粘土膨胀率表示的抑制性高于油田使用的聚合物钻井液和有机硅钻井液，被30％钻屑粉污染后性能变化较小，用80g／L的钠钙镁盐水和淡水配制的钻井液性能元差别；用该钻井液在井深3620m、井温12012的边缘评价井（欢633井）不稳定储层钻进，钻速比邻井提高30％；用该钻井液在锦150块井深分别为1874m和1836m的两口井储层钻进顺利，实现了不压裂投产。产量比对比井提高30％以上。专为勘探井马古3井研发的高温交联元固相钻井液，密度1．01～1．02g／cm^3，抑制性和耐温性与上述甲酸盐钻井液相同而耐固相污染能力尚可，其中的提粘剂与交联剂在井底温度（120-150℃）反应后，携岩能力提高，耐热性高达15012；使用该钻井液并借助无渗透油层保护技术，在马古3井实现了欠平衡（负压）钻井，钻井液性能稳定，钻进顺利。该井试油时日产油41m^3。这两种无固相钻完井液体系与充气、泡沫、油包水和水包油、两性聚合物、甲基葡糖苷等技术结合而实现了系列化。表3参2。     

马1C井欠平衡钻井液技术

马1C井是在马1井上实施欠平衡钻井的一口套管开窗侧钻井。马1井是吐哈油田三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖构造带牛圈湖1号背斜上的一口预探井。通过对马1C井的地层岩性、储层特性、地层稳定性和可钻性、地层压力等多方面分析，室内对马1C井欠平衡钻井液进行了试验研究，确定出低密度油基钻井液的配方。经现场应用表明，低密度油基钻井液密度为0．87－0．88g/cm^3，在欠平衡钻进过程中处于负压状态，达到了保护油气层的目的；钻井过程中始终有溢流发生，3次自动点火成功，着火持续时间最长达35min，火焰最高约6m；岩屑返出均匀，无坍塌现象，机械钻速最高达30m/h，是马1井对应井段机械钻速（8．5m/h)的3．5倍；低密度油基钻井液性能稳定，较好地保护了油气层，确保了马1C井套管开窗和欠平衡钻井施工顺利。     

现场废弃油基钻井液的优化研究

针对新疆油田完钻废弃的油基钻井液进行了室内优化研究,将密度为1.23g/cm3的钻井液优化成密度为2.3g/cm3的钻井液.通过进行配方优化实验发现:随着白油比例的增大,流动性有所好转;添加辅助乳化剂之后,黏度明显增大,流变性变差;稀释剂与优化体系不配伍,破坏体系的沉降稳定性;最终优选出最佳优化配方为:33％井浆+67％白油+5％主乳化剂+4％润湿剂+3％MOTEX+0.5％流型调节剂+重晶石(密度为2.3g/cm3),该钻井液流变性良好,滤失量低,乳状液稳定,具有良好的抗钻屑和地层水污染能力,抗温达到200℃,能够满足高温高压井以及复杂井段的钻井技术要求.     

抗温180℃水包油钻井液研究及应用

针对低压储层钻井保护油气层的要求,通过室内研究形成了油水比为7：3～3：7的水包油钻井液,密度在0．88—0．97g／cm3可调,抗温达180℃,具有良好的乳化稳定性和流变性,防塌能力强,在城深7井和城深9井的现场应用结果显示,研究的水包油钻井液性能稳定,具有良好的抗高温、抗CO2污染能力,有利于安全快速钻井和发现、保护油气层,能够满足深井近平衡、欠平衡钻井的要求。     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

欠平衡水平井王平1井饱和盐水水包油钻井液技术

王平1井是江汉油田的第一口中曲率水平井，储层岩性为盐间非砂岩层，水平井段采用欠平衡钻井技术。该井钻井液技术难点为：抑制岩盐析出，防止井径扩大；井身设计为“马鞍”型，且靶区共有5个靶点，使得钻柱与井壁的接触更加紧密，摩阻与粘附力增大；大斜度井段和水平段的携岩问题和井眼的清洁问题较为突出；如何降低饱和盐水钻井液的密度，满足欠平衡钻井施工的要求，保护好油气层，是该井能否钻探成功的关键。应用结果表明，饱和盐水水包油钻井液有效地抑制了盐岩层的溶解和坍塌，保证了井眼轨迹的平滑，而且钻井液润滑性能好，起下钻、电测和下套管作业均畅通无阻；由于应用了新型处理剂PMPH，保证了钻井液具有较高的切力，增强了悬浮和携带岩屑的能力，避免了岩屑床的形成；钻井液密度始终在1．35－1．51g/cm^3范围内，满足了欠平衡钻井对密度的要求。王平1井投产后初产量为65t/d，稳产量为12．2t/d。     

LZCQ／3离心式真空除气器

ＬＺＣＱ／３离心式真空除气器是用来除去气侵钻井液中直径小于０．８ｍｍ的小气泡的除气设备。它采用水平离心力场和负压双重作用原理来达到除气目的，其处理量为３ｍ３／ｍｉｎ，除气效率为９５％～９９％，可有效地除去侵入钻井液中的气体，避免因气侵造成的井涌、井喷和盲目加重钻井液而引起的井漏等恶性事故。这种除气器具有安装、操作、维护保养方便，无故障工作时间长等特点，可兼作搅拌器用于搅拌罐内钻井液，代替离心泵倒罐。     

新型水基微泡沫钻井液的室内配方优选和性能评价

分析了微泡沫在水溶液中的具体结构及微泡沫钻井液分散细、稳定性好的原因。通过室内试验优选出了水基微泡沫聚合物钻井液的配方，并对其密度、流变性、稳定性和滤失性等性能进行了评价试验，总结出压力、温度和剪切速率等对其性能的影响规律。根据优选配方所配制的微泡沫水基聚合物钻井液性能稳定、密度低（循环当量密度维持在0．93～1．04kg／L），具有保护储层的功能，不需要增加钻井设备，能满足近平衡或欠平衡钻井的要求。     

抗高温高密度海泡石钻井液体系

为了开发深部的油气藏，在钻进事需要使用性能更为优良的加重钻进液。为此，研制了一种新型的抗高温高密度水基钻井液体系。     

国内外超高温高密度钻井液技术现状与发展趋势

简要介绍了国内外超高温井的情况,从油基钻井液、合成基钻井液及水基钻井液三方面介绍了国内外超高温高密度钻井液的研究与应用现状,并指出了超高温高密度钻井液的发展方向。国外早期超高温钻井液以水基钻井液为主,近年来油基和合成基钻井液应用越来越多,尽管钻遇的井底温度已经超过300 ℃,但钻井液最高密度没有超过2.40 kg/L。国内超高温高密度钻井液以水基钻井液为主,与国外相比,尽管应用的温度没有国外高,但钻井液密度高,已经突破2.50 kg/L。相对而言,国外在超高温高密度钻井液方面更注重高性能专用产品的开发,而国内尽管在超高温钻井液处理剂研究方面已经开展了大量的工作,但没有形成系列产品,大部分研究局限在实验室,超高温高密度钻井液多在传统处理剂基础上,或采用国外产品形成,钻井液的综合性能还不能满足现场需要。国外超高温高密度钻井液已经成熟,目前的研究重点是改善钻井液的环境可接受性。我国应在专用产品开发的基础上,形成配套的钻井液体系,并围绕环保、高效、经济的目标进行油基和合成基钻井液研究。      

CY-1无渗透钻井液处理剂的室内试验研究

为解决钻井过程中经常遇到的压差卡钻、钻井液漏失、井壁垮塌及地层严重损害等问题，保证安全、快速钻进的同时，节约钻井成本，提高油气产量，人们研究开发了一种提高地层承压能力的新型钻井液体系，其中零滤失井眼稳定剂和防漏堵漏零滤失井眼稳定剂是其两个关键处理剂。研制了一种提高地层承压能力的CY-1无渗透处理剂，并对其性能进行了室内试验研究及评价，结果表明，CY-1处理剂与国内外同类产品相比，能快速形成封堵膜，降低钻井液的滤失量，提高砂床和砂岩的承压能力，而且成本较低，效益显著。     

深水聚胺高性能钻井液试验研究

聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液,在深水钻井领域具有广阔的应用前景。为降低钻井液成本,在研制聚胺强抑制剂的基础上,考虑水合物抑制及低温流变性等因素,通过优选处理剂,构建了适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系,并对其进行了综合性能评价。结果表明,该钻井液可抗150 ℃高温,且低温流变性优良,2 ℃和25 ℃的表观黏度比和动切力比分别为1.36和1.14;其抑制页岩水化分散效果与油基钻井液相当,体现了其强抑制特性;在模拟1 500 m水深的海底低温高压(1.7 ℃,17.41 MPa)条件下,具备120 h抑制水合物生成的能力;抗钙、抗劣土污染能力较强;无生物毒性,能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达到了用于深水钻井的同类钻井液水平,可满足深水钻井要求。      

聚合醇饱和盐水钻井液体系室内研究

聚合醇饱和盐水钻井液体系是一种适用于易垮塌、缩径,易漏易喷的大段盐膏层钻井和压力系数高的地层钻井的体系.该体系的主处理剂为聚合醇CFH-2、强封堵剂和抗高温抗盐降滤失剂OCl-PT等,采用密度为5.0 g/cm3的高密度铁矿粉或铁矿粉与重晶石的复配物(复配比例为3∶1)加重.聚合醇CFH-2具有可生物降解性,既能提高体系的抑制性、润滑性及储层保护性能,又可满足环保要求;抗高温降滤失剂OCl-PT能有效地降低饱和盐水体系在高密度(2.32 g/cm3)下的高温高压(130 ℃)滤失量(小于8 mL).聚合醇饱和盐水钻井液具有良好的抑制性、润滑性和储层保护效果,可有效抑制粘土矿物的水化分散,防止盐岩层的溶解,解决大段盐膏层、盐岩层易缩径、垮塌的问题;具有较好的失水造壁性、热稳定性以及悬浮稳定性,抗粘土侵和Ca2 污染的能力强.     

钻井液研究与使用应考虑的环境问题

在深井钻井和海洋钻井中,钻井液中的各种化学添加剂和油基钻井液用量日益增多,对自然生态环境造成一定的危害。现在世界各国环境保护日益受到重视,这对钻井液体系及其添加剂的研究和使用提出了新的要求与挑战。钻井液及其添加剂的危害,主要表现在所含物质有毒和难生物降解,评价方法主要是采用生物毒性测试和生物降解性测试。对生物毒性测试,文中主要介绍了美国石油学会(API)制定的钻井液96h生物鉴定试验、加拿大的显微毒性试验和其它生物毒性试验,以及生物降解性试验。     

塔河油田TK431井钻井液技术

塔河油田三叠系、石炭系井眼失稳问题一直是该油田勘探与开发的技术难点。TK431井是在该地区实施的一口解决该井段井眼失稳问题的试验井。分析地层坍塌原因后提出，TK431井钻井液密度设计值为1．42g／cm^3，选择抑制封堵固壁型钻井液体系，二开采用PF-PLUS钻井液，三开采用PEM钻井液，四开采用PF-VIS钻井液。选择抑制型钻井液，可提高钻井液滤液的抑制性，减小泥页岩的水化膨胀作用；采用封堵固壁技术，可封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的。该井钻井液润滑性能良好；包被抑制性良好，钻屑成形度高、棱角分明；防塌效果好，井径规则，没有明显的大肚子井段；性能稳定、维护处理简单；机械钻速快，辅助时间短，钻井周期较短。现场应用表明，该井实际最高使用钻井液密度为1．37g／cm^3，通过采用高包被、强抑制和综合防塌相结合的方法，有效地稳定了井壁，成功地解决了三开井径扩大问题；存在问题是设计和实际应用费用较高，尤其是三开费用是其它井的2～4倍，全井钻井液费用也是同一区块其它井费用的1．5～2．0倍多。