集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的新型钻井完井液

超低渗透钻井完井液缺乏架桥的刚性粒子,形成的滤饼强度值低,在裂缝宽度大于50 μm时,滤饼强度不足5 MPa,且返排恢复率低,对裂缝性储层的保护具有一定局限性.选取四川盆地致密砂岩岩心,开展了集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的钻井完井液保护裂缝性储层能力的实验评价.结果表明,在3.5 MPa正压差下,该钻井完井液对500 μm以内不同宽度级别的裂缝均有很好的封堵效果,且滤饼强度均可承受15 MPa的压差,返排恢复率也有所提高,特别是酸洗后返排恢复率在80%以上.该钻井完井液充分利用超低渗透钻井液动态降滤失剂的降滤失性和较宽的封堵范围,并具有屏蔽暂堵技术的高强度、高返排恢复率的优点,拓展了利用固相颗粒保护裂缝性储层的能力.     

强应力敏感裂缝性致密砂岩屏蔽暂堵钻井完井液

传统的保护裂缝性储层的钻井完井液设计以裂缝的静态宽度为依据,极少关注由应力敏感性引发的裂缝动态宽度变化行为,导致暂堵材料粒径小于储层动态缝宽,无法有效控制漏失而严重损害储层。以泌阳凹陷深层典型致密砂岩储层为研究对象,基于岩心观察和测井资料获取静态缝宽,并开展应力敏感实验,研究应力变化对静态缝宽的影响;通过有限元法模拟确定应力扰动下动态缝宽变化,进而优选屏蔽暂堵钻井完井液配方。实验表明,根据动态缝宽优选的屏蔽暂堵完井液封堵时间不超过5 min,返排恢复率达80%,滤饼承压能力达15 MPa,高质量滤饼可以快速封堵裂缝,有效预防井漏发生。钻井作业过程中储层保护试验成功与失败的案例说明,强应力敏感裂缝性储层保护必须考虑动态缝宽参数,且暂堵粒子粒径上限应随着钻井完井液密度的增加而适度放大,才能覆盖最大动态缝宽范围。      

保护深层气钻井完井液技术

根据中原油田深层气储层特征、矿物组分，对深层气储层潜在伤害因素进行了分析得出，在进入目的层的不同钻井液体系中加入新型表面活性剂ABA和特性暂堵剂CXD进行改造，改造后的钻井完井液能够在井壁快速形成憎水性油膜屏蔽环，阻止滤液侵入储层，从而起到了更好地保护气层的作用。并探讨了保护深层气储层的钻井完井液技术，该技术使钻井液滤失量低，抑制性强，高温下性能稳定，能有效降低滤液与储层气体之间的表面张力，岩心渗透率恢复值高，更好地保护了气层；降低水锁效应和水敏效应，减少钻井液对储层的损害，提高深层气的勘探开发效率．     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井完井液体系统损害评价

目前国内外对碳酸盐岩裂缝性油气藏的损害机理和保护方法的研究，大多集中在对裂缝性储层损害机理的认识，裂缝性储层的应力敏感，水锁效应以及纤维状暂堵剂在裂缝性储层中的屏蔽暂堵方法等方面，由于碳酸盐岩裂缝性储层本身的复杂性和特殊性，使得较孔隙型砂岩储层的损害机理和评价方法相差甚远，因而对钻井完井液体系的评价也发生了很大变化，在阐明碳酸盐岩裂缝性储层损害评价新方法的基础上，对四川在用的11种钻井完进液体系作了评价，并对损害机理进行分析。     

优选暂堵剂粒度分布的新方法

为了实现屏蔽暂堵式钻井完井液能在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,就要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的最佳匹配关系,寻找出一种科学、合理的暂堵剂优选方法.阐述了优选暂堵方案的理想充填理论和d90规则.依据连续颗粒堆积理论所提出的理想充填理论对提高钻井液的暂堵效果具有指导意义,颗粒堆积效率越高,越有利于形成致密的泥饼,对储层的暂堵效果也越好.在此基础上提出了一种优选暂堵剂颗粒尺寸及其分布的图解新方法.依据该方法开发的配套软件能够根据相关地层参数,快速、准确地对暂堵剂产品进行合理的选择.实验结果表明,根据理想充填理论和d90规则建立的优选暂堵剂颗粒尺寸的图解新方法在原理上更加合理,优选出的复配暂堵方案能有效地形成致密泥饼,可达到十分理想的保护储层的效果,与传统方法相比,更有利于对中、高渗储层的保护.     

暂堵剂图解优化新方法在钻井液设计中的应用

为使钻井完井液在井壁上形成超低渗透的泥饼,需要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的匹配关系,寻找一种科学、合理的暂堵剂优选方法。国内外普遍采用的"1/3架桥规则"和屏蔽暂堵方法主要依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸,这对均质储层较为有效,但难以有效封堵非均质储层中较大尺寸的孔喉。在研究连续颗粒堆积效率最大值原理、理想充填理论和d90规则的基础上,提出了一种暂堵剂颗粒图解优化的新方法,研发的配套软件能够快速、准确地根据储层孔喉尺寸的分布对具有不同粒径分布的暂堵剂产品按一定比例进行合理的复配组合,得到最优的粒径分布,指导钻井液的暂堵优化设计。现场应用表明,利用该方法优选出的复配暂堵剂钻井完井液能有效形成致密泥饼,封堵非均质储层中不同粒径的孔喉,有效阻止钻井液中固相颗粒和滤液侵入油气层。与传统方法相比,对储层岩样的侵入深度较浅(<2 cm),具有更高的岩心渗透率恢复率(>83%)与更低的突破压力梯度(1.05 MPa/m),储层保护效果显著。     

保护微裂缝性油气层的钻井完井液

针对钻井完井液对裂缝性油气层的损害特点,建立了评价钻井完井液对裂缝性油气层损害程度的方法,并用该方法建立了保护微裂缝性油气层的钻井完井液体系的设计准则和新型屏蔽暂堵技术。结果表明,该评价方法较全面地考虑了裂缝性油气层的特点,并能对裂缝性油气层的损害程度进行系统评价。新型屏蔽暂堵技术对微裂缝性油气层具有很好的保护作用,暂堵剂种类在两种以上,暂堵剂颗粒粒径为平均裂缝宽度的0.9—1.0,分布范围较宽,加量一般在3.0％左右。     

应用屏蔽暂堵技术提高致密砂岩气层测井识别能力

致密砂岩气层低孔低渗、低初始水饱和度和裂缝发育等特征使其极易受到钻井完井液损害。钻井完井液侵入诱发的水相圈闭损害将使测井数据不能反映地层真实情况,导致气层测井响应弱或无,错判漏失气层。屏蔽暂堵技术在井壁形成薄、韧和渗透率近于0的滤饼,能减少和防止固相侵入和水相圈闭损害。以鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏为研究对象,通过屏蔽暂堵钻井完井液室内评价和现场应用前后常规测井资料分析指出,屏蔽暂堵技术改善滤饼质量、井径和井壁粗糙度,为测井数据提供良好的采集环境,提高气层测井响应和测井解释含气饱和度,促使了高产气层发现。通过毛细管自吸实验揭示出水相圈闭损害是暂堵技术前未发现盒2+3高产气层的原因。     

赵46井保护油层完井液

针对赵46井裂缝性砾岩储层的特点,采用了以单向压力封闭剂DCL-1和低荧光油溶性暂堵剂YD-1为主处理剂的钻开油层完井液体系。现场应用表明,该屏蔽暂堵完井液性能稳定、流变参数合理、携砂能力强、润滑性好,密度始终小于1.18g/cm~3,暂堵率为98.84％,反排解堵率达94.57％,满足了赵46井油层钻井和保护油层的需要。     

钻井液屏蔽暂堵技术在陕北探区的应用试验

针对陕北探区储层地质特性，认为实施钻井液屏蔽暂堵技术有利于保护储层，为此开展了有关应用试验研究。首先在室内进行了屏蔽暂堵剂和储层保护剂的筛选和性能试验，然后将选定的保护剂应用于富古4井的现场试验中，取到了保护储层的良好效果。     

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。      

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。     

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。