用高密度甲酸铯盐水完成大斜度井钻井、完井作业及其裸眼地层的评价——2004—2006年Kvitebjφrn气田的实践

Statoil公司选择甲酸铯盐水配制钻井液和完井液,用于开发高温高压的Kvitebjφrn气田。选择甲酸铯盐水主要是为了减少井控问题并提高井的产能。在过去5年中,Statoil公司所完成的高温高压钻井和完井作业已证实了甲酸铯盐水的主要优势,使用同样的流体体系进行钻井和完井还可以简化作业程序,减少浪费,解决不同流体的兼容性问题。Kvitebjφrn气田的难题在于以大斜度井眼轨迹钻穿多个页岩层段进入储层,储层压力高达81MPa,温度高达155℃。到目前为止,在Kvitebjφrn气田用甲酸铯盐水已成功地完成了7口大斜度高温高压生产井的钻井、完井和测井作业,其中2口井以固井尾管完井,5口井以滤砂管完井。此外,还从Kvitebjφrn平台钻了1口大位移探井,钻至Valemon构造。这口井井深7380m,储层段长705m,井斜角69°,也是用甲酸铯钻井液体系成功地完成了钻井作业。在所有这些井中,甲酸铯盐水体系都显示出优良的性能,如非常低的当量循环密度、中等至较高的机械钻速、良好的井眼净化能力、电测时极佳的井壁稳定性。在完井作业中也呈现出速度快、无复杂情况、安全、稳定的特性,已投产井的表皮系数较低,产能较高。     

用高密度甲酸铯盐水完成大斜度井钻井、完井作业及其裸眼地层的评价——2004—2006年Kvitebj(o)rn气田的实践

Statoil公司选择甲酸铯盐水配制钻井液和完井液,用于开发高温高压的Kvitebj(o)rn气田.选择甲酸铯盐水主要是为了减少井控问题并提高井的产能.在过去5年中,Statoil公司所完成的高温高压钻井和完井作业已证实了甲酸铯盐水的主要优势,使用同样的流体体系进行钻井和完井还可以简化作业程序,减少浪费,解决不同流体的兼容性问题.Kvitebjrn气田的难题在于以大斜度井眼轨迹钻穿多个页岩层段进入储层,储层压力高达81 MPa,温度高达155 ℃.到目前为止,在Kvitebj(o)rn气田用甲酸铯盐水已成功地完成了7口大斜度高温高压生产井的钻井、完井和测井作业,其中2口井以固井尾管完井,5口井以滤砂管完井.此外,还从Kvitebjrn平台钻了1口大位移探井,钻至Valemon构造.这口井井深7 380 m,储层段长705 m,井斜角69°,也是用甲酸铯钻井液体系成功地完成了钻井作业.在所有这些井中,甲酸铯盐水体系都显示出优良的性能,如非常低的当量循环密度、中等至较高的机械钻速、良好的井眼净化能力、电测时极佳的井壁稳定性.在完井作业中也呈现出速度快、无复杂情况、安全、稳定的特性,已投产井的表皮系数较低,产能较高.     

甲酸铯钻、完井液的特性与应用

本文介绍了甲酸铯钻、完井液的特性与应用情况,包括:与弹性体相容性、腐蚀性、润滑性、热稳定性、储层保护、环境安全、再生利用等。自1999年作为射孔液应用以来,截至2009年10月,甲酸铯盐水在高温高压井中的应用已达220井次。现场应用表明,使用甲酸铯钻、完井液减少了井下复杂情况与事故的发生、缩短了建井周期、提高了油井产能及石油采收率。     

南海东方气田高密度抗高温钻井液完井液室内研究

南海东方气田地层温度高,储层渗透率低,钻完井过程中钻井液、完井液的高温稳定性及储层保护性能至关重要。针对该问题,通过滚动老化与配伍性试验优选了各类抗高温处理剂,研制出了高密度(2.2 kg/L)抗高温(170 ℃)的水基钻井液体系和甲酸铯无固相完井液体系。采用堵漏试验、岩心流动试验及流变性、滤失性测试等,评价了其综合性能。研究得出,高密度抗高温水基钻井液体系在高温高压条件下流变性、滤失性良好,高温高压滤失量小于15 mL,岩心渗透率恢复率达85%以上,极压润滑系数为0.131,抗盐、抗钙、抗劣土能力分别为5.0%,0.5%和8.0%;甲酸铯无固相完井液体系腐蚀速率仅为0.066 9 mm/a,页岩回收率为87.28%,岩心渗透率恢复率达88%以上。性能评价认为,研制的钻井液完井液体系能够满足海上高温高压气井的钻井要求,为南海东方气田安全高效开发提供了技术支持。      

甲酸铯钻井完井液的特性及应用

钻进高温高压油气井时,由于常规高密度钻井完井液中重晶石含量高、高温下聚合物易降解等原因,常常不能满足高温高压井的开发要求,而甲酸盐具有能在1.0~2.3 g/cm3之间自由调节钻井完井液密度、大大提高聚合物的高温稳定性、不易腐蚀钻具等优点,因此已成为大斜度井、小井眼深井等复杂井的理想钻井完井液体系。阐述了甲酸盐钻井完井液的使用概况、甲酸铯的物理性质、甲酸铯钻完井液的基本性质、甲酸铯钻完井液配方及性能。甲酸铯钻井完井液在国外多口高温高压油气井中的应用实例表明,其配方简单,具有优良的水力性能和流变性能,不仅能很好地满足钻井、完井需要,而且能很好地保护储层,对于解决国内目前高温高压井中存在的问题具有非常好的借鉴作用。     

高密度甲酸钾完井液在酸液中的析出机理及配方优化北大核心CSCD

目的在高温高压碳酸盐岩油气藏开发过程中,高密度甲酸钾完井液与酸液混合会产生白色沉淀物。优化完井液性能,以实现高密度甲酸钾完井液与酸液良好的配伍性。方法通过分析甲酸钾完井液与酸液析出沉淀规律、固相沉淀物组成、甲酸钾在酸液中解离度和KCl在酸液中的溶解度,揭示了甲酸钾完井液在酸液中的析出机理。结果酸液的酸性环境增大了甲酸钾的解离度、降低了KCl的溶解度,溶液中K+与Cl-产生吸附,并最终以KCl晶体析出。结论基于上述析出机理,优化构建了一套完井液配方,密度在1.10~1.50 g/cm^(3)可调,与酸液配伍好,高温稳定性良好。     

国外抗高温高密度甲酸铯/钾钻完井液处理剂与配方

基于卡博特公司的甲酸铯技术手册及发表的论文,综述了甲酸铯钾钻完井液的处理剂、配方及性能,包括处理剂的配伍性及与金属材料、橡胶材料的相容性。     

莺琼盆地高温高压井水基钻井液技术

中国南海莺琼盆地具有温度梯度高、地层压力高、安全密度窗口窄的特点,在高温高压状态下经常出现钻井液流变性控制困难、井漏、电测遇阻和储层污染等问题。根据该区块地层的特点,通过大量的室内研究,在聚磺体系的基础上,引入甲酸钾作为抑制剂,优选了磺化材料及抗温聚合物,在提高抑制性的同时,有效地降低了体系的活度,通过加重剂的优化,改善钻井液的流变性,同时使其具有低的高温高压失水,密度2.4 g/cm3的体系抗温可达200℃。现场应用结果表明,该钻井液体系具有良好的抗温性和流变性,高温高压失水低,泥饼质量好,电测结果显示,该钻井液体系具有良好的储层保护效果。     

甲酸盐钻井液完井液研究与应用

钻进高温高压地层时,常规高密度钻井液完井液因其重晶石含量高、高温稳定性不好及流变性难以控制等原因,常常不能满足现场钻井和完井的需求。为此,在分析甲酸盐的抑制性、增黏性和毒性的基础上,筛选出了以甲酸盐溶液为基液的甲酸盐钻井液完井液配方,评价了其抑制性、抗污染能力和油层保护效果。甲酸盐钻井液完井液性能评价试验及在库1井的现场应用效果表明,甲酸盐钻井液完井液具有密度可调、高温稳定性好、抑制性强、抗污染能力强、低毒且易降解、油层保护效果好等特点,能很好地满足高温高压地层钻井、完井的需要。      

甲酸盐钻井完井液在英国北海地区应用成功

1999年12月,甲酸铯钻井完井液在英国北海地区应用成功,D22井井深7353m,水平段5655m。使用密度为1.90g/cm~3的甲酸钾/铯钻井完井液,该完井液具有密度高、无固相、低摩擦和易于处理的特点,为在长的大斜度井段下挠性管柱提供了有利条什。另外在北海中部的22/30C-G,井中,使用密度为2.19g/cm~3甲酸盐钻井液。该井井深6114m,垂直深度5502m,最大倾角15°处于特高高温、高压地层。甲酸铯钻井液     

天然气互换性判别方法研究

超深井多选用高密度饱和盐水磺化钻井液体系,本研究引入高浓度甲酸钾溶液作为钻井液基液,有效减少高密度钻井液固相含量,提高钻井液及关键处理剂的热稳定性,同时加快超深井深部巨厚盐岩层钻井速度、减缓钻具腐蚀,充分发挥甲酸盐钻井液良好的抑制性和泥饼质量,低环空压耗等优势。讨论了重晶石在甲酸钾溶液中的溶解性以及甲酸钾溶液的抗盐抗钙污染能力,研究结果表明,重晶石在甲酸钾溶液中几乎不溶,所以在饱和盐水磺化钻井液中可用30%-70%（w）甲酸盐溶液提高基液密度,然后采用重晶石进行加重是可行的。此外,氯化钠和石膏在甲酸盐溶液中的溶解度均有不同程度的降低,可用于进一步提高磺化钻井液的抗盐抗钙污染能力。     

国外HTHP水基钻井液的研究进展

综述了国外高温高压（HTHP）水基钻井液的研究进展。简介了技术原理和各类HTHP水基钻井液,其中包括盐水基、重晶石加重和四氧化三锰加重HTHP水基钻井液。侧重介绍了甲酸盐基HTHP水基钻井液的原理、技术发展及应用。对重晶石加重和四氧化三锰加重HTHP水基钻井液,重点介绍了控制体系流变性、稳定性和滤失量。还给出了在德国北部、美国塔斯卡卢萨、印尼那图那海、北海、沙特阿拉伯、中国南海等油田的现场应用结果。     

深水高温高压井钻井液技术

LS25-1S-1深水高温高压井实钻井深为4 448 m,完钻层位为梅山组,采用六开井身结构,φ212.7 mm井段为目的层段,压力系数预测为1.70~1.84,安全密度窗口窄,需重点关注井控、防漏和水合物生成的预防;同时由于井底温度约为147℃,而出口温度只有17℃,保持钻井液在高密度下的高、低温稳定性、防重晶石沉降、良好流变性和储层保护是该井段技术重点。以LS区块气源为研究对象,通过利用水合物抑制软件HydraFLASH绘制不同抑制剂浓度下水合物P-T相图,优选出钻进及静止期间水合物抑制配方:（9%~15%）NaCl+5% KCl+10% KCOOH+（0~45%）乙二醇。选用了抗高温降滤失剂HTFL,其加量为0.8%时体系高温高压滤失量小于10 mL,泥饼质量好。研发了一种新型的封堵剂PFFPA,PF-FPA较FLC2000具有更好的封堵降滤失效果。性能评价结果表明,该体系抗温达170℃,高低温流变性平稳,能抗10%的钙土污染,而且沉降稳定性好,封堵能力强,渗透率恢复值在80%以上,储层保护效果好。在现场应用中,通过Drill Bench软件模拟,将排量降至1 400 L/min,此时ECD为1.94 g/cm3,小于漏失压力当量密度（1.96 g/cm3）,ROP为10 m/h,岩屑传输效率仍在85%以上,满足携岩要求。该井顺利完钻,表明该套钻井液技术解决了现场作业难题。      

牛东区块无固相甲酸盐钻井液体系的应用

针对牛东区块油藏压力低、微裂缝发育、储层水敏性强等特点,优选了满足该区块钻井施工及油层保护要求的低密度无固相甲酸盐钻井液体系,在现场40余口井的应用中,有效减少了钻井液漏失,提高了机械钻速,并较好地保护了油层。无固相甲酸盐钻井液体系与聚磺钻井液相比,机械钻速提高了16．5％,单井漏失量减少了52．8％,油层保护效果好,投产初期产液量提高了20．9％。无固相甲酸盐钻井液密度低,抑制性好,对油层伤害小,可以有效减少低压油藏钻井过程中的漏失及保护油气层。     

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。      

海洋深水钻井油基钻井液气体溶解度计算

在深水钻井过程中,泥线上、下井筒温度差异较大,受温度、压力的影响,气体会溶解于钻井液中,也会从钻井液中逸出,气体在环空中存在的状态对环空压力的影响较大。为此,以天然气在水和油中的溶解度计算模型为基础,建立了气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度计算理论模型,分析了深水环境下气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度随温度、压力的变化。计算结果表明,随着压力的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度随之增加; 随着温度的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度减小。在相同条件下,油基钻井液气体溶解度远大于水基钻井液气体溶解度。     

保护裂缝性气藏的超低渗透钻井液体系

理论分析和油田现场钻井实践表明,钻井液中液相及固相颗粒侵入裂缝是造成裂缝性气藏储层伤害的主要因素。将理想充填暂堵理论扩展应用到裂缝性气藏的储层保护,把理想充填暂堵剂与成膜剂进行复配优化,利用"迭加增效"作用优选出了保护裂缝性气藏的新型超低渗透水基钻井液。室内评价试验表明:该钻井液体系流变性能优良,易于调整和控制,抗高温能力强,泥饼致密、光滑,可在井壁形成一层致密的隔离层(非渗透膜)。API滤失量可控制在2.3 mL以下,高温高压动态累计滤失量≤0.3 mL,可显著提高裂缝性气藏的储层保护效果。     

用强抑制性钻井液体系钻巨厚泥岩地层

针对新疆准噶尔盆地莫北油田中生界白垩系吐谷鲁组（300-3850m)泥岩地层水化膨胀缩径严重，阻卡频繁，地层造浆性强，钻井液流变性控制困难。电测1次成功率低的问题，采用了甲酸盐钻井液和钾钙基钻井液体系，并配合相应的钻井工程技术措施。现场应用表明，这两种钻井液体系具有较强的抑制性，有效地减轻了泥岩地层的水化膨胀，明显减少了由膨胀缩径引起的井下复杂情况，井壁稳定。井径规则；控制了钻井液的流变性，减轻了泥岩地层的缩径阻卡，保证了裸眼完井作业的顺利实施，提高了电测1次成功率；通过强化钻井工程技术措施。缩短了钻井周期，提高了钻井时效，节约了钻井成本，实现了二开裸眼完井，提高了经济效益。     

提高油基钻井液在页岩气地层抑制防塌性能的措施

针对四川页岩气水平井钻井作业中使用油基钻井液不断出现的井下复杂情况,在分析四川威远龙马溪页岩地层特点的基础上,从钻井过程因素、地质因素以及钻井液因素,重点从油基钻井液技术的角度,对如何提高四川页岩气地层油基钻井液抑制防塌能力进行探讨。①研究具有乳化与降滤失作用、提黏度和切力同时具有乳化作用、封堵同时具有降滤失的多功能处理剂,调整好钻井液性能,尽可能降低高温高压滤失量。②采用油水比为85∶15～95∶5的油基钻井液。③使用封堵技术,注意流变性能的变化,主要是黏度、切力和塑性黏度的增加。④油基钻井液内相中的盐使用甲酸钾,或者进一步增加CaCl₂溶液浓度,降低内相溶液的水活度。⑤在甲酸钾或者CaCl₂溶液中加入插层抑制剂,如胺基抑制剂等,提高油基钻井液滤液的抑制能力。      

正电胶钻井液保护天然气藏室内研究

针对中原油田保护油气层技术现状和陕北富县风险探区低孔、低渗储层特征，提出了合理保护天然气藏的新观点。借助OFI-170-50高温高压动失水仪、YPM-02高温高压页岩膨胀模拟试验仪等仪器，对比分析了正电胶钻井液体系强抑制、防水锁的天然气藏保护效果，为钻井完井液保护深层气现场施工提供一定的理论依据。