抑制性抗钙盐岩盐与石膏侵污钻井液工艺技术试验研究

石油天然气与盐矿钻探中,常钻遇长段泥岩、页岩、盐岩、石膏、以及膏盐互层和泥盐互层等复杂地层。本项研究形成的钻井液体系,具有超强的抑制性和抗多种高浓度可溶性盐岩对钻井液污染能力,确保在这类复杂地层钻进中井壁化学稳定,有效控制钻屑分散造成污染,维持钻井液性能稳定、流动性好。该体系对地层泥页 岩水化膨胀具有超强抑制性,能有效控制井壁掉块、垮塌与缩径,并抑制泥页岩钻屑水化分散、稳定钻井液性能;在石膏与高纯度复合盐层钻进中,可减少井壁溶蚀、预防形成“糖葫芦”型井眼,并抑制膏盐类钻屑分散、溶蚀,避免钻井液性能恶化;在储层钻进中,能有效保护油气储层,无需添加任何油气层保护剂,就能充当优良的钻井完井液与修井液,是目前国际国内应用效果理想而又价格便宜、配制与维护工艺简单的水基钻井完井液。     

新型聚胺钻井液在都护4井泥岩段的应用

为了解决新疆塔河油田泥岩段缩径阻卡、钻头泥包及井壁失稳问题,都护4井在二开和三开井段应用了新型聚胺钻井液。室内试验表明,新型聚胺钻井液具有强抑制性、优良的润滑性能。都护4井二开井段应用新型聚胺钻井液,有效解决了胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,没有出现任何复杂情况,钻井周期比邻井都护1井缩短了15d。三开井段应用新型聚胺钻井液,解决了大段复杂膏泥岩段泥页岩水化膨胀造成的井壁失稳和缩径问题,井下正常,钻井周期比都护1井缩短了50d,平均井径扩大率仅为4.37%。新型聚胺钻井液在都护4井的成功应用表明,该钻井液可以有效解决胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,保证井下安全,缩短钻井周期,提高钻井效率。     

快速钻井液技术的研究与应用——以准噶尔盆地车排子-中拐地区为例

针对准噶尔盆地车排子-中拐地区钻井过程中井壁坍塌严重、钻井液固相含量高、钻头泥包严重、钻井速度低等问题,优选出一种快钻剂,在此基础上研发出一套快速钻井液体系。评价结果显示：快钻剂KSZJ与现场钻井液体系配伍性好,能很好地吸附于钻柱、井壁及钻屑表面,改善钻井液的润滑性能及抑制性能。现场应用结果表明：该快速钻井液体系具有抑制能力强,性能稳定（抗温达160 ℃,抗盐10%,钻屑回收率超过80%）,润滑、防卡、防塌、防泥包和减阻性能好,机械钻速快等优点;与邻井相比,使用该快速钻井液的井平均机械钻速提高了60%以上,明显减少了井下复杂情况,显著降低了钻井风险和综合成本,对及时发现该区油气资源和保护油气储层也起到了良好的作用。     

适用于页岩气井的强抑制防塌高性能水基钻井液体系

威远地区M井区页岩气水平井钻井过程中易出现井壁失稳、坍塌等问题,而采用油基钻井液时钻屑含油量高、难处理,并且环保压力大。因此,以新型阳离子复合抑制剂DY-Ⅱ为主要处理剂,结合优选的封堵剂、润滑剂,形成一套适合于页岩气井的强抑制防塌高性能水基钻井液体系,并对体系性能进行了评价。室内实验结果表明:钻井液体系具有优良的抑制性和润滑性,页岩滚动回收率达99.2%,极压润滑系数和泥饼黏附系数与油基钻井液体系相当;体系在140℃下老化后流变性能稳定,具有良好的抗温性;采用高效铝基微纳米聚合物封堵剂,能够较好地封堵地层微裂缝,提高井壁稳定性;加入20%钻屑后,体系性能稳定,抗污染能力较强。现场试验结果表明,该体系性能稳定,具有较强的抑制防塌能力,施工过程中未发生井下复杂情况,作业顺利,说明该高性能水基钻井液体系能够满足威远地区M井区页岩气井的钻井需要。     

河南油田泌页2HF井钻井液技术

河南油田泌阳凹陷是中石化非常规勘探开发的重点区域之一,在该地区已钻的泌页HF1井泥岩段多次发生钻头泥包、页岩段塌卡频繁等问题,为此,泌页2HF井二开造斜段选用聚胺钾基钻井液体系,并通过沥青、石蜡和无渗透剂的有效封堵及合适的钻井液密度对井壁形成有力支撑,解决了因地层分散引起的钻头泥包及页岩垮塌问题;且在三开段选用白油基钻井液体系,有力保障了纯页岩、长水平段水平井施工的安全.全井未发生一次钻头泥包,井壁稳定,起下钻顺利,安全无事故.     

强力包被剂COATER在沙埝地区的应用

江苏油田苏北地区上部三垛组泥岩泥岩易吸水膨胀，分散，下部阜宁组泥页岩易吸水掉块垮塌，在钻井过程中时常出现缩径，起下钻拔活塞，下钻遇阻，大段划眼等复杂情况，影响钻井效益及井下安全。Coater乳液具有较大的分子量，一般为1000万－1500万，能有效地将钻屑包被好，有利于固控设备将钻屑清除。强力包被剂Coater提高了钻井液的抑制性，使泥岩的水化分散得到有效控制，钻井液性能稳定，处理剂加量少，井壁稳定好，井径规则，更利于实现低固相和减少滤液侵入地层，保护油层效果好；Coater单独使用时钻井液滤失量大，泥饼质量差，与PMHA-Ⅱ和FA－368复配使用后，钻井液性能较易控制，处理简单，膨润土含量低；Coater乳液直接加入钻井液中，利用率高，减少了浪费。     

适用于川西地区的硅酸盐钻井液研究

井壁失稳问题是钻井工程中经常遇到的难题.在掌握川西地区井壁失稳特征基础之上,选取该地区具有代表性的岩心进行试验,有针对性地研制出了一套适用于该地区地层的硅酸盐钻井液体系.室内研究表明:所形成的钻井液体系具有流变性好,温度稳定性能强,抑制封堵性好,抗盐、钻屑污染能力强等优点,能够满足川西地区硬脆性泥页岩底层的钻井需要.     

GID钻井液在渤中油田的研究和应用

渤海油田渤中地区明化镇组泥岩中黏土含量较高,水敏性较强,钻井时易发生泵压上升、扭矩增大、憋漏地层或者卡钻等复杂情况.为解决上述作业风险,采用聚胺(PF-UHIB)作为主要的抑制剂,研制开发出了GID钻井液.该钻井液抑制性强,能够有效抑制水敏性泥页岩的水化膨胀,并且抗无用土相侵害能力强,同时具有优良的润滑性和储层保护效果.在BZ28-2S油田的应用表明,GID钻井液性能稳定,具有良好的抗温稳定性和润滑性、低的滤失性,封堵性以及储层保护效果好,起下钻顺畅,井眼规则,能满足大斜度井钻进携砂的要求,能有效地抑制泥岩的水化膨胀和分散,避免钻头泥包和钻屑黏连成块,同时提高了起钻效率.     

甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液性能评价

使用水基钻井液钻复杂泥页岩地层时,如何控制泥页岩的压力传递和流体的侵入是解决井壁失稳的根本性问题。为了获得具有优良抑制性、润滑性、保护储层及环境保护等性能的钻井液体系,用甲基葡萄糖苷MEG和无渗透钻井液转换剂BST-1对青海油田常用的两性离子钻井液进行了改性,并对其性能进行了评价。结果表明,优选出的甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液具有强的页岩抑制能力,钻屑回收率是两性离子聚合物钻井液的3.7倍;有良好的润滑性能,体系的泥饼粘附系数仅为0.0612;抗温达160℃;能抗15%NaCl或0.5?Cl2,且固相容量限高,可用于复杂地层的钻井施工;具有较好的保护储层效果,储层岩心的渗透率恢复值约为83.46%。     

大港油田埕海二区钻井液技术研究

针对大港油田埕海二区沙一段大位移钻进过程中常出现的倒划眼、卡钻和井塌等复杂钻井问题,对该地层进行了黏土矿物分析和泥页岩理化性能实验,得出该井段中硬泥页岩地层微裂缝发育和易发生水化膨胀是导致井壁失稳问题的主要原因。根据井壁失稳机理,研制出一套高性能水基钻井液。评价实验结果表明,该体系抑制性强,能抑制岩屑分散及中硬泥页岩的水化膨胀,并能显著降低由钻井液侵入导致的对泥页岩强度的影响;具有较强的抗温(120℃)和抗污染能力。该体系总体性能与目前现场使用的国外一种高性能钻井液体系性能相当,能满足大位移钻井的需要。     

准噶尔盆地南缘高性能水基钻井液研究及应用

准噶尔南缘安集海河组地层压力系数高,伊/蒙黏土含量高。钻井过程中普遍存在钻头泥包、井壁垮塌、钻井液的膨润土含量值增长快、性能稳定周期短等技术难题,常规井用的高性能钻井液不能满足该地层安全钻井的需要。开展了南缘山前构造井的强抑制高性能水基钻井液研究,评价了胺基抑制剂SIAT、胺基硅醇HAS和键合剂HBA三者的协同抑制性能和两种微纳米封堵剂的封堵性能。通过正交实验,形成了一套强抑制高性能水基钻井液体系,对体系的抑制性、抗污染能力和抗温性能进行了评价。现场应用表明,强抑制高性能水基钻井液性能稳定,钻井过程中无钻头泥包现象,钻屑代表性好,井壁稳定,电测和下套管作业安全。      

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展

PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量文献,从钻井液类型及性能、钻头结构、钻头水力学参数和PDC钻头其他处理等4项技术方面,总结论述了预防和减少PDC钻头泥包的新成果、新方法和新动态。进而认识到:①从微观层面研究泥页岩岩屑与钻头表面的黏附机理是研究泥包机理的未来方向;②通过向水基钻井液中添加化学添加剂以使其具有油基钻井液的性能的方法具有可取性;③预测泥包的钻头结构参数和水力学参数的确定需要大量的实验研究;④建立井底流场特点与钻头泥包的量化关系是今后数值模拟的研究方向。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。      

长北大井眼大斜度井段钻井液体系改进与实践

长北区块率先在长庆区域二开井段采用Ф311.1 mm大井眼,在生产实践中存在以下钻井液技术难题:二开大井眼段大斜度段井壁稳定问题、大井眼防漏堵漏问题、大井眼井壁润滑和煤层段坍塌等问题。从长北项目开始至今,本着环保第一、降本增效的主旨对钻井液进行了一系列的优化和改进。先后使用了清水聚合物体系和低固相三磺聚合物体系。但是由于这两种体系对斜井段的抑制性和防塌性不足,导致黏土分散、膨胀、垮塌和钻头泥包问题。本文介绍了一种在上述体系的基础上,经过不断的优化和改进,形成的应用于长北区块Ф311.1 mm斜井段的强抑制防塌一体化钻井液体系。室内实验数据和现场应用表明,该钻井液体系具有维护简单、防塌抑制性强的特点,大幅度降低了生产成本、最大化的延长了井壁的坍塌周期,增加了井壁稳定性和预防了PDC钻头泥包,在使用过程中创造了多项钻井纪录,节省了大量的非生产时间,创造了很可观的经济效益。     

安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL

针对渤海地区钻进过程中遇阻遇卡,起下钻困难,密度难以控制,机械钻速低等问题,采用了安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL,ULTRADRILL新型钻井液的合成聚合物不含铬及其它对环境有害的物质.该钻井液主要由两种基本的页岩抑制剂和钻速增效剂组成.该钻井液能提供优异的页岩抑制性、润滑性和井眼稳定性;滤失量小、滤饼薄,可防止钻头泥包;携砂能力强,流变性易于控制;具有较广的密度和盐的选择性.现场应用表明,ULTRADRILL钻井液性能稳定,具有独特的流变性能,滤失量小、泥饼坚韧、致密而光滑;钻井过程中悬浮携砂能力强,钻速快,井壁稳定.该钻井液容易降解,且无生物毒性,满足了海洋环保的要求.     

一种环保型合成基钻井液在页岩气水平井中的应用

页岩失稳坍塌是目前困扰中国页岩气水平井大规模钻探的关键因素之一。合成基钻井液因其强抑制性强,在国外被广泛用于页岩气水平井钻井。借鉴国外的相关经验,选用气制油 Saraline 185作为基础油,通过室内实验得到了合成基钻井液的基本配方,再采用醋酸钾替代氯化钙作为水相抑制剂,既增强了体系的抑制性又简化了配制工艺。之后对其基本性能开展了实验评价：加重至2.40 g/cm³的钻井液流变性能良好,破乳电压较高;在130 ℃条件下热滚老化实验,测量其性能并与热滚老化前的性能对比,流变性及破乳电压变化都不大。在四川盆地对外合作的富顺区块成功进行了3口页岩气水平井的应用试验,在长达2 000 m的大斜度及水平井段中,返出的页岩岩屑棱角分明,粉碎后的岩屑内部干燥,起下钻井眼顺畅,斜井段平均机械钻速5.33 m/h,复合钻进平均机械钻速8.8 m/h。完井作业的电测、下套管、固井顺利,表明该钻井液完全满足上述区块页岩气钻井的需要。     

MEG钻井液页岩抑制性研究

在钻井过程中,由于钻井液滤液的侵入,地层中的粘土矿物发生水化膨胀和水化分散作用,削弱了岩石的力学强度,致使井壁发生失稳。MEG钻井液是一种具有成膜作用的水基钻井液,对页岩具有较好的抑制作用。文中简单阐述了MEG钻井液页岩抑制性机理,分析研究了影响MEG钻井液页岩抑制性的因素,实验验证MEG钻井液的成膜作用。MEG钻井液主要是通过半透膜效应、封堵作用、渗透作用及去水化作用抑制页岩的水化分散和膨胀,当 钻井液中MEG浓度足够大时,MEG分子吸附在井壁岩石或钻屑表面上形成一层憎水膜,阻止钻井液滤液向地层或钻屑中渗透。研究表明,MEG浓度大于30％时,其抑制页岩的能力优于浓度为3％的KCl溶液;钻井液中MEG的加 量是影响钻井液抑制性的主要因素,并且钻井液中加入无机盐后,无机盐与MEG协同作用使MEG钻井液的页岩抑制能力提高;钻井液中MEG浓度越高,膜效率越好,MEG浓度大于50％时,页岩内水份渗出。

     

阳离子乳液聚合物钻井液在页岩气井的应用

常规聚合物钻井液在页岩气井钻井过程中易出现各种井下故障。经对页岩气井井下故障和页岩岩心分析研究,决定选择阳离子乳液聚合物钻井液钻进页岩地层。通过室内试验,对阳离子乳液钻井液的常规性能、抑制性、抗岩屑污染能力、润滑性和储层保护性等进行了评价,并在湘页1井和彭页1井进行了现场应用。应用表明,2口井施工过程中无阻卡现象,平均井径扩大率小于8%,钻井液抑制性能、润滑性能、储层保护性能等均满足页岩地层钻井施工要求。应用还表明,阳离子乳液聚合物钻井液可解决页岩地层井壁失稳和储层损害问题,缩短钻井周期,节约钻井液成本。该钻井液的成功应用,为页岩气井的勘探开发提供了宝贵的参考经验,其在页岩气井钻井施工中具有良好的推广应用前景。