类油基水基钻井液体系研究与应用

针对页岩气层等含易坍塌地层储层开发采用油基钻井液时存在的成本高、污染环境等缺点,以聚醚胺基烷基糖苷NAPG为主剂,并配套其他处理剂,研发出一种在抑制及润滑性能方面类似于油基的环保型水基钻井液。室内研究结果表明,该类油基水基钻井液体系在抑制性能、润滑性能方面与油基钻井液相当,抗温达140℃,具有良好的抗土、抗钻屑、抗原油、抗水污染的性能,EC₅₀为128 400 mg/L;无生物毒性,静态渗透率恢复值达90%以上。现场应用结果表明,该钻井液体系性能稳定,抑制防塌能力强,润滑性能好,有效地解决了云页平-6井二开造斜段摩阻大、定向易托压的难题,具有推广应用前景。      

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。      

全油合成基钻井液的室内研究

近年来,以合成基气制油为基液的油包水乳化钻井液已成为海上油田开发井使用的主要钻井液之一,但仍存在一定不足,因此对全油钻井液进行了研究,给出了其基本配方,并对其性能进行了评价.实验结果表明,新型的全油合成基钻井液采用低毒、容易生物降解的气制油为基液,体系不含水,具有电稳定性好、塑性黏度低、滤失量小等特点,且抗钻屑、抗水污染性以及抑制性都很强,对储层保护效果也很好,可用于易塌地层、盐膏层,特别是水相活度差异较大的地层;同时,该体系还具有密度低(可以降到0.8 g/cm3)、低温流变性好等特点,因此也可用于能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井.     

新型无水全油基钻井液

针对油包水乳化钻井液应用中存在的不足,研究了以生物毒性低的白油为基液的无水全油基钻井液。试验结果表明,全油基钻井液体系无水相,电稳定性好（大于2000V）,塑性黏度低,滤失量小（滤液全为油）,具有抗钻屑、抗水污染性能强、润滑性能好、抑制性强及储层保护效果好等特点。使用无水全油基钻井液,有利于提高机械钻速、井壁稳定性和储层保护效果,可用于易塌地层、盐膏层,特别是水相活度差异较大的地层,以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。     

一种环保油基钻井液体系

针对目前油基钻井液存在因所含矿物油和处理剂的生物毒性大,而被限制或禁止排放的问题,制备出生物毒性低的油基钻井液基油,合成高效低毒的一体化乳化剂和新型高凝胶改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了一套环保型油基钻井液体系。该钻井液体系的生物毒性LC₅₀达到15 000 mg/L以上,生物可降解性好;体系的流变性良好,破乳电压达到800 V以上,高温高压滤失量小于6 mL;钻井液体系能抗5%石膏、5%钻屑和15%盐水污染;该油基钻井液应用性良好,油水比可在60/40～90/10的范围内调节,密度可在1.25～2.0 g/cm3范围内调节,抗温可达220 ℃,高温稳定性良好。研究结果表明,环保型油基钻井液具有低毒环保、可降解等优势,抗污染、抗高温、稳定性强、可调节范围广,完全可满足较复杂地层和环境保护要求高区块对钻井液的要求。      

长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术

针对四川长宁区块页岩气水平井应用的有土相油基钻井液存在的流变性差、易诱发井漏等技术难题,开展了无土相油基钻井液技术研究。为提高油基钻井液的电稳定性和悬浮性,研制了复合型乳化剂G326和油溶性聚合物增黏剂G336,并确定了无土相油基钻井液配方。室内试验结果表明,与有土相油基钻井液相比,无土相油基钻井液具有更强的电稳定性和更低的终切力,有利于预防高密度条件下油基钻井液的稠化和复杂地层漏失问题。无土相油基钻井液在长宁区块某平台4口页岩气水平井进行了现场应用,这4口井井壁稳定,无缩径无掉块,起下钻畅通,井眼始终处于良好净化状态,平均机械钻速提高37.8%。研究结果表明,无土相油基钻井液解决了传统高密度油基钻井液因结构强度大而易诱发井漏的问题,满足了长宁区块页岩气水平井安全快速钻井的需要。      

非常规油气藏水平井油基钻井液技术

针对油基钻井液在非常规油气藏勘探开发中存在的悬浮稳定性及封堵能力不好、流变性对温度的敏感性强、复杂条件下流变性控制困难等问题,形成了一套新型油基钻井液体系,该体系采用对温度敏感性小的沥青类降滤失剂和抗高温有机土,用粒径小于6.5μm的超细碳酸钙和细目海泡石复配作封堵材料,用细颗粒重晶石作加重剂,并使用抗高温的润湿剂。通过设计正交实验,优化了油基钻井液配方。室内评价结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性和热稳定性,可泵性及携砂能力满足施工要求,可抗20%岩屑粉、20%NaCl,在130℃静置120 h的上下密度差小于0.02 g/cm3。在中原油田濮1-FP1井水平段的应用表明,该油基钻井液的润滑防卡效果好,无托压现象,通井、电测一次到底;稳定井壁能力强,平均井径扩大率为8.2%;钻井液性能稳定,机械钻速快,平均机械钻速为7.05 m/h。为油基钻井液在非常规油气藏应用提供了技术支撑。     

低毒环保型油基钻井液体系室内研究

为了提高油基钻井液的环保性能,解决其生物毒性高、难于降解等问题,研制了低毒环保型油基钻井液。通过对普通原料油进行脱硫脱芳处理得到新型低毒油基钻井液用基础油,采用复合改性剂和新工艺处理有机土得到新型改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了低毒环保型油基钻井液体系。室内试验结果表明,该钻井液体系的高温高压滤失量为3.2~9.5 mL,沉降密度差最高0.06 g/cm3,破乳电压高达1 190 V以上,水侵和劣质土侵后乳化体系还可以保持稳定,二次岩屑回收率达到99.17%,线性膨胀率仅为1.92%,岩心渗透率恢复率达88.5%~94.6%。研究结果表明,低毒环保型油基钻井液体系的流变性、稳定性、抗污染性、润滑性、抑制性和储层保护性能良好,可满足复杂地层深井、超深井安全高效钻井的需求及环保要求。      

油包水乳状液稳定性影响因素分析

油基钻井液优良的抑制性能及耐高温性能,使其成为钻复杂井的重要解决手段,特别是在钻高温深井和水敏性地层中优势更明显。影响油基钻井液稳定性的因素有很多,其中乳状液的稳定性是油基钻井液的决定性因素。文章介绍了油水比、配制条件、内外相种类等因素对油包水乳状液稳定性的影响机理,重点分析了乳化剂种类和加量对油包水钻井液的影响规律,通过钻屑污染实验分析了固相颗粒进入油基钻井液体系后由于大量吸附了体系中的表面活性剂,导致了钻井液中有效乳化剂质量浓度降低造成的电稳定性下降。     

低密度全油基钻井液体系研究

随着石油开采,油藏的勘探开发难度增大,对钻井液密度要求增高。结合低密度及油基钻井液特点,室内研制出了低密度全油基钻井液体系。该钻井液体系具有很好的流变性,滤失量小(高温高压滤失量为6.6mL),性能稳定(破乳电压≥2000V),并且密度可调控,下限可以低至0.85g/cm3,具有好的抗污染能力,抑制性强及储藏保护效果好,可以应用于复杂敏感性地层,有利于提高机械钻速、井壁稳定性及储层保护。     

国外新型钻井液的研究与应用

综述了国外以环保型水基钻井液、防塌钻井液、无黏土相水基钻井液、抗高温水基钻井液、微泡钻井液为代表的水基钻井液,以全油基钻井液、趋于零滤失量的钻井液、低毒油基钻井液、低固相油基钻井液、抗高温油基钻井液和可逆乳化钻井液为代表的油基钻井液,以及抗高温、恒流变特征的合成基钻井液体系的研究与应用情况。参50     

GW-1油基钻井液增黏剂的合成和性能

随着页岩气的快速发展,各种页岩层地质复杂情况带来的问题相继暴露出来,油基钻井液逐步成为页岩气地层水平井的首选。但是在一定条件下,油基钻井液也面临流变性不好、黏度低、携带岩屑能力差等问题。针对上述问题,通过缩聚法研制了一种GW-1油基钻井液增黏剂。分别采用红外光谱仪、热重分析仪对GW-1的结构及其热稳定性能进行了分析,同时评价了GW-1在油基钻井液体系中的性能。实验结果显示:GW-1增黏剂热稳定性良好,抗高温;GW-1加入到油基钻井液体系后,增黏效果显著,同时还能提升钻井液的电稳定性,大大降低了油基钻井液的滤失量,是一种很好的油基钻井液增黏剂。     

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。     

页岩气油基钻屑萃取处理技术

随着页岩气、致密气等非常规油气的开发,因油基钻井液较水基钻井液有不可替代的优点,油基钻井液的使用规模逐渐增加,但钻井过程中产生的油基钻屑是含油危险废弃物,对环境、生态及安全均产生严重的影响。因此,研发了一种萃取剂CQJ,形成了适合于处理页岩气油基钻屑萃取工艺。该萃取剂CQJ与常规溶剂相比,具有闪点高、挥发性低、萃取效果好、毒性低的优点。对四川页岩气某区块油基钻屑进行了油基钻屑萃取处理中试,累计处理油基钻屑56 m3,取得了良好的效果。结果表明:处理后钻屑含油量平均达到0.76%,其钻屑浸出液指标符合污水排放标准;萃取剂回收率平均达到95.4%,油回收率平均达到91.5%,萃取剂可重复使用,同时回收油性能满足二次配制油基钻井液要求,实现了无害化、资源化,不造成二次污染的目标。      

致密油水平井用高效封堵油基钻井液体系的研制与应用

油气勘探开发逐步向深层、非常规等油气藏发展,在辽河致密油等非常规油气资源开发中,面临大段泥页岩井壁坍塌、超长水平段岩屑携带困难、摩阻大等难题。本研究构建了高效封堵油基钻井液体系,该体系的微纳米封堵性、抑制性、抗温性和抗污染性能均满足现场施工要求,可有效解决微裂缝普遍发育地层井壁失稳、垮塌及携岩等难题。在辽河重点风险探井钻探现场应用表明,该体系表现出良好的封堵和防塌能力,低温稳定性较好,为非常规致密油地层钻探提速和规模开发发挥了至关重要的作用。     

页岩气油基钻井液体系性能评估及对策

油基钻井液已成为开发页岩气水平井的关键技术之一,具有稳定井壁和保持井眼清洁的功能。通过评价中石油川渝地区油基钻井液体系的流变性、封堵性、固相含量和稳定性等性能,并结合这些井的井下复杂情况原因分析,得出封堵性是保持井壁稳定的关键,提高钻井液φ₆值和排量可以改善井眼清洁,有害低密度固相含量的增加是导致钻井液性能恶化的主要原因。针对井壁失稳、井眼清洁和性能维护等问题,建立了纳-微米封堵评价方法,确定了有害低密度固相含量计算方法,并形成了页岩气油基钻井液技术规范,有望为页岩气水平井的开发提供技术支持。      

川南页岩气地层油基钻井液技术难题及案例分析

随着川南页岩气产区开发力度不断加大,钻井过程中长水平段起钻倒划眼、卡钻以及井漏等复杂事故已成为严重制约页岩气开发效率提升的拦路虎。对龙马溪页岩地层的地质特征、孔缝分布情况进行了总结分析,系统阐述了页岩地层微孔缝封堵、钻井液流变性控制、水平段润滑防卡、钻井液密度优化、钻井液低密度固相控制以及油基钻井液防漏堵漏等油基钻井液技术难题。最后,通过对典型案例分析,对系列页岩气地层油基钻井液技术难题进行了详细展示,并指出合理的钻井液施工密度、良好的流变性与携岩能力以及适当的工程措施等对预防井漏、保障井下安全具有重要支撑作用。     

川南页岩气地层油基钻井液技术难题及案例分析

随着川南页岩气产区开发力度不断加大,钻井过程中长水平段起钻倒划眼、卡钻以及井漏等复杂事故已成为严重制约页岩气开发效率提升的拦路虎。对龙马溪页岩地层的地质特征、孔缝分布情况进行了总结分析,系统阐述了页岩地层微孔缝封堵、钻井液流变性控制、水平段润滑防卡、钻井液密度优化、钻井液低密度固相控制以及油基钻井液防漏堵漏等油基钻井液技术难题。最后,通过对典型案例分析,对系列页岩气地层油基钻井液技术难题进行了详细展示,并指出合理的钻井液施工密度、良好的流变性与携岩能力以及适当的工程措施等对预防井漏、保障井下安全具有重要支撑作用。     

生物柴油钻井液研究与应用

针对油基钻井液目前存在的配制成本高、易污染环境、有一定的安全隐患等缺点,以具有可再生性能、安全性能和环境保护性能的生物柴油作为基油,研制出了全生物柴油基钻井液和生物柴油油包水钻井液.评价结果表明,全生物柴油基钻井液配方简单,流变性能良好,具有良好的抗高温(180℃)和抗水侵(10％淡水或10％饱和盐水)、钙侵(3％ Ca2+)、劣土侵(10％钠膨润土)能力;油水比为8∶2的油包水钻井液密度达1.92g/cm3仍具有良好的流变性能和乳化稳定性;毒性低,对卤虫幼体的半致死浓度为36 114 mg/L,符合一级海区和二级海区生物毒性要求.生物柴油油包水钻井液在胜利油田渤页平1-2井中进行了应用,该体系性能稳定,在高密度情况下流变性能良好,施工过程中起下钻通畅,完井管柱下入顺利.     

低切力高密度无土相油基钻井液的研制

传统的油基钻井液采用有机土作为增黏剂来增加悬浮重晶石的能力,是一种含土相的油基钻井液,高密度条件下含土相油基钻井液流变性控制困难限制了其应用的范围。为此,以新研制的复合型乳化剂(G326-HEM)为核心,构建了无土相油基钻井液体系,并对该配方进行了优选和性能实验。结果表明:1无土相油基钻井液体系无须使用辅乳化剂、润湿剂,具有配方简单,高密度条件下流变性好等特性;2与含土相钻井液相比,高密度条件下塑性黏度、终切力低,降低了高密度钻井液因黏切高诱发井漏的风险,可节省10%的基础油;3塑性黏度和动切力随着油水比的降低而升高,不同密度下的油基钻井液选用不同的油水比;4无土相油基体系配方对基础油的适应性较广,可广泛应用于合成基、矿物油基钻井液。结论认为,该成果较好地解决了无土相体系在高密度条件下的电稳定性弱、悬浮稳定性差的难题,为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。