塔河南岸跃满区块三叠系防塌钻井液研究与应用

针对塔河南岸跃满区块三叠系井段井壁垮塌严重的问题,对井壁失稳机理及防塌钻井液体系研究。三叠系地层岩性为泥岩和砂泥岩,黏土矿物含量为28.6%,黏土矿物中伊蒙混层含量45%,岩石吸水后抗压强度下降,现场钻井液密度低于井壁坍塌压力当量密度,这些是井壁坍塌的主要内因。现场钻井液滤失量大、泥饼厚而韧性差,岩屑滚动回收率和线性防膨率低,封堵性差,固相颗粒粒径分布不合理,这些是井壁坍塌的主要外因。通过优选降滤失剂、复合防塌抑制剂,引入防塌封堵剂FTDA等研究出防塌钻井液体系。该体系API滤失量和高温高压滤失量低,泥饼薄而且韧性好;岩屑滚动回收率比现用体系提高15.7%,对砂盘的封堵性提高50%以上。现场应用时钻井液流变性稳定,滤失量低,无卡钻、无掉块现象,平均井径扩大率为10.35%,比该区块平均井径扩大率下降50.24%。该体系的应用为跃满区块三叠系井壁稳定提供一种新的技术思路。      

用动态试验方法研究井壁化学稳定性

结合大庆油田的实际情况,利用高温高压径向动态模拟装置进行了4个方面的研究:(1)高温高压下钻井液的径向动滤失;(2)高温高压下钻井液的防塌性能评价;(3)硬脆性泥页岩防塌剂的防塌机理;(4)防塌钻井液的体系。并对钻井液及降滤失剂、防塌剂在不同温度、压力下的滤失特性进行了试验,分析了径向动滤失形成的泥饼结构。认为在动态条件下钻井液的滤失速率随时间变化趋向一个常数;滤失速率随温度升高而增加,随固相增加而减少,随压差的增加而略有增加;降滤失剂对降低动滤失是有效的。经泥饼分析发现,降滤失剂在花饼形成过程中起重要作用。通过动态防塌装置可以模拟地下条件对泥页岩稳定性进行研究,也可以评价各种防塌剂的效果,认为降滤失剂和封堵剂的共同作用对非膨胀硬脆性泥页岩坍塌的预防有显著效果。     

纳微米防塌钻井液技术的研究与应用

为了解决南堡深层泥页岩因纳微米级孔缝发育而易发生井壁失稳的问题,通过对纳微米级封堵材料的优选,确定了配方为3%膨润土浆+1.2%增黏剂DSP-2+6%降滤失剂SPNH+3%降滤失剂SMP-I+1%降黏剂SMT+0.5%聚胺抑制剂AI-1+0.8%热稳定剂Na_2SO_3+1%微米封堵剂FT3000+5%抑制剂KCl+2%防水锁剂HAR-D+2%纳米封堵剂HSM+3%亚微米固壁剂HGW的纳微米防塌钻井液体系,研究了该钻井液体系的滤失性、封堵性以及防塌抑制性等性能。结果表明,2%纳米级胶束封堵剂HSM与3%亚微米级固壁剂HGW复配使用可使基浆的膜效率从0.21提高到0.38,使纳微米级滤膜的滤失量降低35%以上,同时能降低PPT滤失量和初始滤失速率,大幅度减缓了对泥页岩的压力传递时间。该钻井液体系具有良好的降滤失性、封堵性和抑制性,在150℃下老化16 h后的API滤失量和HTHP滤失量分别为3.7 mL和11 mL,膨润土压片在该钻井液中的24 h线性膨胀率仅为13.29%,泥岩岩屑在该钻井液中150℃下热滚16 h后的回收率高达93.3%。该体系在南堡油田矿场试验中取得了显著效果,井眼质量得到有效改善,未发生垮塌、掉块等井壁失稳情况,机械钻速较邻井提高了35.29%,实现了深层泥页岩的井壁稳定与优快钻井的多重目的。     

环保型β-环糊精聚合物微球高温降滤失作用机理

高温高压条件下钻井液滤失性的调控是保证钻井安全顺利的关键。针对传统降滤失剂环保性与高温降滤失性能难以兼顾的问题,以β-环糊精为单体,环氧氯丙烷为交联剂,通过反相乳液聚合法制备了环境友好的β-环糊精聚合物微球（β-CDP）。评价了不同温度热滚后的API滤失性能和高温高压滤失性能,并与几种典型的抗高温降滤失剂进行了性能对比,综合探讨了其滤失控制机理。研究表明,β-CDP在温度低于160℃时,降滤失性能优良;当温度超过160℃后,降滤失性能随着温度的升高进一步增强,240℃热滚后降滤失性能仍然突出,表现出与传统降滤失剂显著不同的特征。当温度低于160℃时,β-CDP主要通过吸水膨胀、增加泥饼压缩性、提高黏土分散稳定性等作用降低滤失量;当温度高于160℃时,β-CDP发生水热碳化反应,降解生成微纳米碳球以及与黏土颗粒相互作用生成纳米复合物,能够对泥饼的微纳米孔隙进行填充,有效降低泥饼的渗透性。β-CDP特有的这种"温度响应"特征,实现了将高温破坏处理剂的不利因素转变成滤失控制的有利条件。     

抗高温降滤失剂HUC研究与应用

针对大庆油田榆树林地区开发井所钻地层造浆严重,井壁易大段剥落、坍塌等问题,在易塌井段钻井液选用抗高温降滤失剂HUC进行处理。室内及现场试验证明,HUC具有良好的降滤失作用,能改善泥饼质量,减少井下复杂情况,而且与不同的钻井液体系配伍性好,解决了该地区的钻井难题。     

纳米微球保护储层钻井液研究及应用

致密砂岩气藏具有特殊的储层特性,在钻井施工中极易受到损害,且损害难以解除。临兴区块是典型的低孔渗-致密、低丰度、不含硫干气气藏。为防止储层损害,在该区块钻井完井液中引入了封堵剂Micro-ball和CARB,API滤失量降至5mL以下,防塌、封堵性能优良,对易坍塌地层的岩屑回收率大于93%。纳米微球聚合物封堵剂Micro-ball是一种纳米级高分子聚合物,能对储层的微小喉道形成暂堵,可形成超低渗透率的内泥饼;多级惰性封堵剂CARB是一种粒径多级分布的可酸溶的惰性处理剂,其粒径范围一般大于储层孔喉,其在井壁表面可快速形成薄而脆的外泥饼,封堵效果好,泥饼易于清除。LX-xx5-1H井水平段采用裸眼-压裂方式完井,施工中该体系保持了良好的润滑性能,有效解决了钻进托压问题,未出现任何黏附钻具的情况;有良好的抗污染能力,性能稳定,维护简单;具有良好的流型和强抑制性,未发生坍塌掉块情况,多次起下钻十分顺利;压裂试气产量达到预期效果。      

聚合物阳离子沥青在吉林油田花九区块的应用

吉林油田花九区块属松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷花敖泡构造,地层层理发育,断层密度大,易发生井漏、井塌、卡钻等复杂情况.现场使用的硅胺聚合物钻井液体系,可满足上部地层钻井施工要求,但在下部施工过程中井壁不稳定现象较严重,常发生井壁掉块、起下钻遇阻、甚至井塌等井下复杂事故.为了解决这些问题,研究并应用了聚合物阳离子沥青钻井液.30余口井的应用结果表明,聚合物阳离子沥青具有较强的抑制能力和一定的降滤失能力,与目前使用的硅铵聚合物钻井液的配伍性良好;能有效降低泥饼的摩阻系数,不起泡、不提粘,钻井液性能稳定;有利于对地层微裂缝的封堵,有效减少漏失量,有利于井壁稳定,避免了因井漏导致的井壁掉块带来的卡钻事故的发生,使测井一次成功率由原来的0提高到了80%以上;明显降低钻井液成本,是一种性能良好的钻井液处理剂.     

钻井液用防塌润滑剂FRH-B的研究与应用

以改性沥青、降滤失剂、页岩抑制剂、表面活性剂、润滑剂为基础材料，制备了防塌润滑剂ＦＲＨＢ。考察了ＦＲＨＢ的抑制性、润滑性及对低、高密度钻井液性能的影响，简要介绍了ＦＲＨＢ的现场应用情况。本文结果表明，该防塌润滑剂有显著的抑制作用，可显著降低钻井液的滤失量和泥饼摩擦系数，在钻井液中具有良好的配伍性。     

强抑制性聚合醇防塌钻井液在大安地区的应用

吉林油田大安地区大208区块青山口组地层为大段硬脆性泥页岩,矿物组分以伊利石为主,存在异常高压,钻井过程中极易发生剥落掉块和井壁坍塌,导致划眼和起钻遇卡等复杂情况.优选出了以强抑制性聚合醇PLG为主要防塌剂并配合使用PA-1防塌降滤失剂的强抑制性聚合醇防塌钻井液体系.在大19-2井和大1-4井的现场试验表明,强抑制性聚合醇与其它处理剂配伍性好,该体系性能稳定,具有良好的抑制性和流变性,现场维护处理简单.该体系的6口推广应用井钻井、完井周期明显缩短,起下钻均很顺利,完钻测井一次成功,未出现起钻遇卡和下钻划眼等复杂情况,有效地解决了该区块井壁稳定问题,提高了钻井速度.     

钻井液用高效桥联型防塌剂的研发及现场应用

井壁失稳一直是钻井过程中未能彻底解决的问题。根据防塌剂与钻井液中的黏土及地层矿物吸附联结的作用机理,采用AM、AMPS和一种强吸附单体M,通过以过硫酸钾作引发剂,在60℃反应4 h,合成了一种抗温达150℃的高温桥联型防塌剂QFT,产物为白色黏稠状,QFT分子量约为（8~60）×104 g/mol,有效含量为10%。该防塌剂具有强抑制、降滤失及对基浆黏度影响小的特点,对其进行了性能评价和机理分析,并介绍了其现场应用情况。与清水相比,3% QFT水溶液使泥页岩岩心线性膨胀量降低44.56%,泥页岩岩屑150℃滚动回收率提高34.1%,回收率大于KCl及KPAM和FA-367;在清水中浸泡10 min后完全分散开的岩心,在QFT溶液中浸泡24 h仍保存完整。X-射线衍射分析结果说明,QFT由于分子量较小,可以进入黏土层间,阻止水分子进入黏土层。含有QFT的基浆老化后黏土颗粒粒径较小,比表面积较大,说明该防塌剂可以通过与黏土的桥联吸附,阻止基浆中固相颗粒高温聚集,保证基浆中具有一定量的细颗粒,有利于形成薄而致密的滤饼,老化后3% QFT可以使4%基浆的API滤失量降低48.33%。钾钙基钻井液体系中引入QFT后,有效地降低了滤失量,现场的泥岩岩屑滚动回收率在95%以上,且120℃下浸泡后的人造岩心强度比原体系提高14%以上。通过在红山嘴H160井的应用,表明该防塌钻井液体系能够防止井塌等复杂事故。此外,由于该体系有良好的降滤失及抑制性,试验井钻井周期比邻井H170-X井缩短43%,钻机月速提高了70%,显著提高了钻井时效,降低钻井成本。      

胜利油田页岩油水平井樊页平1井钻井技术

东营凹陷页岩油资源丰富,但油气地质条件复杂,钻井过程中常发生坍塌掉块、油气侵等井下复杂情况,为了勘查东营凹陷博兴洼陷北部沙四纯上亚段页岩含油气情况,部署了页岩油水平井樊页平1井.根据勘查目的,首先对该井进行了工程设计;然后结合樊页平1井钻遇地层的地层岩性,分析了钻井技术难点;针对钻井技术难点,研究形成了井眼轨道优化技术...     

柴参1侧1井钻井液技术

柴参1侧1井是在柴参1井直井眼内侧钻出的一口井．所钻地层为泥岩层段，成岩性差且裂隙发育，地层破碎．极易水化剥落及坍塌，在井深3600m左右有断层存在．极易发生井漏、井壁失稳及坍塌，柴参1井在钻井过程中井壁垮塌严重。柴参1侧1井通过应用聚合醇钻井液顺利钻达目的层，在钻进过程中未发生一次因井眼坍塌而引发的井下复杂及事故；与柴参1井相比。该井井径扩大率较小，大部分井段的井径扩大率都在16％左右；在钻进过程中钻井液密度控制为1．22～1．23g／cm^3，全井处于近平衡钻井状态，取全了各种资料。现场应用表明，聚合醇钻井液是一种强抑制性体系，通过优选聚合醇等各种防塌处理剂．满足了不同井深的需要；其防塌封堵性、润滑性和流变性良好。满足了柴参1侧1井的钻探要求．很好地保护了油气层。     

抗盐钻井液在舞阳盐矿Y4井的应用

为了解决盐膏层钻井难的问题，针对河南省舞阳地区的含盐地层和舞阳Y4井钻井液应用中暴露的问题，通过对盐水钻井液配方及添加剂作用机理的研究和盐水钻井液优配原则分析，设计出了一种高矿化度和强抑制性的饱和抗盐钻井液体系，添加剂仅为低黏Na-CMC、SMP-II、水解聚丙烯腈钾盐和磺化沥青4种，成功完成了Y4井的钻探施工。     

官深1井超高密度钻井液技术

在全球范围内,官深1井是继官3井之后的第2口使用超高密度钻井液成功进行钻进作业的案例,该井采用2.50kg/L以上的超高密度钻井液顺利完成了835.3m的φ316.5mm井眼。为了安全顺利地完成官深1井的钻井作业,针对超高密度钻井液体系技术难点进行了大量室内实验,研制并开发了高固相分散剂SMS-19和超低黏胶体稳定剂SML-4,最终得出了抗污染能力较强并具有良好沉降稳定性的超高密度钻井液体系配方。利用该超高密度钻井液体系先后顺利实施了3个高压流体层的提密度压井作业,且在钻遇第3个高压流体层（下三叠统嘉陵江组二+三段）以后,一次性将钻井液密度由2.55kg/L提高到2.85kg/L以上并顺利转入了正常钻进。考虑到超高密度钻井液在技术上的特殊性,现场维护时采用优选筛布规格、优化胶液配伍及维护量、保持合理pH值、适时调节膨润土含量以及合理控制低密度固相含量等手段,确保了钻进作业期间超高密度钻井液体系始终保持良好的流变性能。     

精细控压钻井技术在海上平台（地面井口）的应用

精细控压钻井技术是近年来发展起来的一项新技术,主要应用于窄安全密度窗口、不确定性压力系统地层的安全钻进,在国内外控压钻井技术发展基础上,研发出国内自主知识产权的精细控压钻井系统,实现井筒压力闭环精细控制。目前该系统已在海上平台（地面井口）成功实施了12口井的控压钻井作业,其中A井在漏速较大的情况下实现了安全钻井,说明一定漏速下也可以实施控压钻井,现以A井为例进行总结,以期为后续类似作业提供借鉴。     

玛湖油田MaHW1602水平井低活度钻井液技术

玛湖油田MaHW1602井地层条件复杂,目的层三叠系百口泉组含硬质泥岩、疏松砾岩等,水平段钻进过程中易发生坍塌掉块等井下故障。由于该地区近年使用的“去磺”钻井液存在防塌性不足的问题,为此,在分析该井地层特点及钻井液难点的基础上,通过室内试验优选了活度调节剂、封堵剂和抑制剂,形成了非磺化低活度钻井液体系。室内试验结果显示,低活度钻井液封堵率超过90%,平均水活度为0.863,满足现场钻井要求。该钻井液在MaHW1602井三开井段进行了现场应用,疏松易塌井段无明显的井径扩大现象,井眼规则,平均井径扩大率6.5%,且钻进中无明显托压现象,电测、下套管顺利,未出现钻井液性能突变、下钻或开泵漏失等问题。研究与应用表明,低活度钻井液具有较好的封堵和防塌性能,能够满足玛湖油田长水平段水平井安全钻进的需求。      

元坝124井超深井钻井提速配套技术

元坝124井是元坝地区的一口重点探井。由于元坝地区陆相地层石英含量高、研磨性强、可钻性差,导致单只钻头进尺少,机械钻速低,钻井成本高。为此,首先评价了元坝地区前期的钻井提速技术:气体钻井技术、“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井技术、控压钻井技术和“PDC钻头+螺杆钻具”复合钻井技术。并在此基础上,根据元坝124井所要钻遇地层的特征,制定了该井的钻井提速配套技术方案:一开采用气体钻井技术,二开采用“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井技术,三开采用“PDC钻头+螺杆钻具”复合钻井技术。实钻表明,该钻井提速配套技术方案可行,能够大幅提高机械钻速,缩短钻井周期。该井平均机械钻速2.80 m/h,钻井周期253.84 d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口井。      

满深1井奥陶系桑塔木组高性能防塌水基钻井液技术

满深1断裂带奥陶系桑塔木组为泥岩、泥灰岩地层,裂缝发育,井壁坍塌风险极高,给安全钻井带来了极大挑战。满深1井钻进至井深7 392.54 m（桑塔木组）时钻遇走滑断裂带,发生坍塌卡钻,处理难度大,最终选择回填侧钻。为此,分析了桑塔木组地层特点,研究应用了高性能防塌水基钻井液技术:选择合理的钻井液密度,强化对井壁的力学支撑,并采用复合降滤失措施降低水敏性泥岩地层的水化;在引入多氨基井壁抑制剂的同时,提高K+质量浓度,实现多元抑制防塌;提高钻井液的抗温能力、润滑性能及封堵性能,以满足桑塔木组对抑制、封堵防塌及抗高温稳定性的要求。现场应用表明,该井侧钻过程中钻井液性能稳定,K+质量浓度保持在35 000 mg/L左右,150 ℃温度下的高压滤失量由11.3 mL降至8.0 mL,桑塔木组钻进过程中未发生井眼失稳情况,顺利钻至三开中完井深,套管一次下到设计位置。这表明,高性能防塌水基钻井液防塌效果显著,达到了预期目标。      

控制压力钻井技术在缅甸Yagyi-1x井的应用

控制压力钻井技术是通过精确控制井底压力,解决复杂地层钻井难题的一项先进钻井工艺,能够提高钻井效益,降低钻井成本。缅甸D区块钻井液密度安全窗口窄,地层倾角较大,裂缝、孔隙发育,易发生井涌、井漏、垮塌等复杂情况。Yagyi-1x井是部署在缅甸D区块的一口评价井,五开井段采用控制压力钻井技术,通过精确控制钻进、接单根、起下钻等不同工况下的井底压力,成功解决了该井段安全密度窗口窄的问题,同时减小了压持效应,提高了机械钻速。     

二连油田水平井钻井液技术

二连油田砂岩油层薄,产状变化较大,水平井段钻进存在携砂困难、摩阻控制难度大、易产生岩屑床等技术难点,优选出了有机黑色正电胶聚合物混油钻井液,以期利用其较强的抑制性、悬浮携屑能力、稳定性和低摩阻的特点,达到实现安全快速钻井的目的。现场应用结果表明:该钻井液携砂效果好,抑制能力和润滑防卡性能强,钻井液性能稳定,维护处理简单;蒙平1、林4平1和林4平2三口水平井都没有发生与钻井液有关的井下复杂事故;林4平2井地层产状变化较大,整个水平段为波浪型,但水平段井身质量和固井质量均达到了设计要求;蒙平1井钻井周期为35d,同时伴有水侵发生,施工中未出现垮塌现象,表明该钻井液能满足二连油田水平钻井施工的需要。