微粉重晶石改善钻井液性能室内研究

为了改善钻井液的流变性和沉降稳定性,制备出了粒径（D90）小于5 μm 的微粉重晶石。分别在大位移水基钻井液和深井油基钻井液配方中进行了性能评价,室内实验结果表明,与API 重晶石加重钻井液相比,用微粉重晶石和API 重晶石混合加重的水基钻井液和油基钻井液塑性黏度更低,动切力更大,能明显降低钻井液当量循环压耗,在水基钻井液中极压润滑系数能降低8% 以上,用其加重的高密度油基钻井液具有更好的沉降稳定性。因此,微粉重晶石是大位移井和高温高压深井理想的加重材料。      

国外高密度微粉加重剂研究进展

综述了国外高密度微粉加重材料的室内研究与现场应用现状,分析了用微米重晶石、四氧化三锰微粉加重的高密度钻井液的优点以及存在的问题,并进一步探讨了微粉加重材料的发展趋势。国外研究应用表明,高密度微粉加重剂钻井液体系较好地解决了高密度钻井液的流变性与沉降性之间的矛盾,且还具有低摩阻、低扭矩、低循环当量密度等优点,高密度微粉加重剂已成为国外水平井、大位移井、大斜度井等复杂钻井作业的首选加重材料。     

巴什托油气田高密度钻井液技术研究

为解决巴什托油气田在钻井过程中存在的盐膏侵严重、井壁失稳、井底温度高、存在高压层、易漏失等一系列难题,通过优选膨润土加量、抗高温处理剂、加重剂等,开发出一套适合巴什托地区的高密度钻井液体系。该体系密度达到2.20 g/cm3,抗温可达160 ℃,具有良好的热稳定性、抑制性能和抗污染能力。在BK8H井进行了现场应用,施工过程中钻井液性能良好,未发生任何井下事故和井下复杂情况,顺利钻穿440 m的盐膏层,三开井径扩大率为2.33%,而且与该区同类型井相比缩短了钻井周期,表明该高密度钻井液体系完全适应巴什托区块复杂条件下的钻井要求。     

无粘土合成基钻井液：重晶石不沉降，井下漏失大大降低

20 0 1年 ,体系中不含粘土或褐煤的合成基钻井液在墨西哥湾出现 ,其流变性能完全通过控制乳化液特征来调控 ,使得其与公认的固相悬浮机理有了根本的不同 ,也使人们改变了对”好钻井液”成分的看法。到目前为止 ,无粘土乳化钻井液体系已在 80多口井中应用 ,没有出现重晶石沉降问题。通过对长时间静置 (曾在一口井中经历长达 8d的测井时间 )后的钻井液密度变化观察 ,并经很多大斜度井模量动态试验测井数据证实 ,是该钻井液独特的乳化结构和润湿特性避免了重晶石和其他固相的沉降。现场应用数据表明 :使用该钻井液 ,钻井、下套管和固井过程中总…     

加重钻井液防重晶石沉降技术

重晶石沉降往往发生在钻井过程中,而在静置过程中由于钻井液凝胶强度的存在,沉降稳定性较好,而一直以来忽视了动态沉降问题。基于以上问题,提出采用老化罐静态沉降测试法和黏度计动态沉降测试法(改进VST法)来综合评价重晶石的沉降情况。并将重晶石的粒径与沉降稳定性的测试方法相结合,寻求出一种重晶石防沉降技术。实验结果表明:在常规重晶石中复配一定量的超细重晶石,能够较大程度地改善重晶石沉降的问题,尤其是重晶石的动态沉降问题,动态密度差由单一常规重晶石加重情况下的0.436 g/cm3下降为0.011 g/cm3,解决了重晶石沉降问题。     

复配重晶石对水基钻井液性能的影响

通过研究单一种类重晶石和复配重晶石对钻井液性能的影响,发现利用多粒径重晶石复配后的混合材料加重得到的钻井液性能优于所有未经复配的单一种类重晶石加重得到的钻井液液性能;平均粒径不同的重晶石经复配后使钻井液的性能得到极大改善,为此加重颗粒应先复配再进行加重;复配重晶石间粒径差过大或过小都会使钻井液流变性变差,应取一个合适值,以0.89μm和46~60μm范围内的粒径差值最佳。     

高密度钻井液加重材料沉降问题研究进展

钻井液的密度对于地层的压力控制至关重要,而流变性和沉降稳定性控制是高密度钻井液技术存在的主要技术难点之一。传统的加重材料,例如API重晶石在高密度钻井液中存在严重的沉降问题,对钻完井作业造成严重影响。不同粒径、形貌和比重的加重材料对改善高密度钻井液的流变性和沉降稳定性有不同的作用。综述了对API重晶石沉降问题的研究现状以及作为替代API重晶石的微粉加重材料的研究进展。国内外的室内研究与现场应用表明,高密度的微粉加重材料可有效解决高密度钻井液的沉降稳定性问题,并且具有降低摩阻、当量循环密度等优点。但是,微粉加重材料也存在固相控制、泥饼清除困难,微粉颗粒团聚的缺点,研究学者针对这些问题已展开大量研究,并提出相应解决办法。      

钻井液处理剂在重晶石表面吸附行为研究

重晶石在钻井液中的悬浮与聚集状态与钻井液的性能好坏有着至关重要的联系。从钻井液中重晶石与处理剂之间的相互作用着眼,研究了处理剂FV-2、SMC、DJ-1在重晶石表面的吸附状态、吸附类型以及在不同盐度下的吸附量变化。室内实验表明,这些处理剂都能与重晶石产生吸附作用,在重晶石表面成膜,既有物理吸附又有化学吸附,物理吸附普遍存在,化学吸附则与处理剂的化学分子结构有关,但DJ-1为惰性材料,只在重晶石表面产生物理吸附,盐水中FV-2在重晶石表面的吸附量明显下降,而SMC和DJ-1在重晶石表面的吸附具有较好的抗盐能力。     

抗盐钙抗高温的活化重晶石PF—BARA

分析了新型活化重晶石PF－BARA的表面改性机理,活化重晶石改善其在钻井液中的动力稳定性及钻井液流变性的机理,评价了活化重晶石PF－BARA的各项性能,PF－BAR A适用于淡水,海水及饱和盐水钻井液全系,与以前的活化重晶石相比,PF－BAR A不仅具有原活化重晶石具有的抗高钙,高盐的能力,而且抗高温能力进一步提高,适应主密度钻井液的要求,使密度为2．4g/cm^3的钻井液在210C条件下仍具有良好的流变性能。     

超高温高密度钻井液体系的研究与应用

针对大多数采用重晶石加重的高密度钻井液在高温下存在的流变性能调控难、高温高压滤失量大、重晶石沉降等技术难题,从抗温、降滤失、控制黏度和切力、提高沉降稳定性能等方面提出了钻井液体系的设计思路,通过研发超高温封堵降滤失剂SMPFL-UP、超高温高密度分散剂SMS-H等核心处理剂,优选抗高温封堵防塌剂SMNA-1、高温稳定剂GWW、高效润滑剂SMJH-1等关键配套处理剂,经过配方优化及评价,研发出了一套超高温高密度钻井液体系（SMUTHD）,抗温达220℃。SMUTHD密度不超过2.40 g/cm3时,经220℃老化后流变性能稳定,高温高压滤失量小于12 mL,极压润滑系数为0.178,在220℃下静置7 d沉降系数（SF）小于0.54,表现出良好流变性能、滤失性能和高温沉降稳定性能。SMUTHD在顺南蓬1井五开进行了成功应用,累计进尺581 m,井底温度为207.4℃,实钻钻井液密度为1.75～1.80 g/cm3,不同施工阶段井浆的SF均小于0.52,施工期间钻井液性能稳定,井下安全,取心顺利。SMUTHD的成功研发及现场应用,有力保障了深部油气层的勘探发现、增储建产和低成本高效开发,提高了我国超高温高密度钻井液技术的自主化水平。      

高密度钻井液技术研究与应用

针对高密度钻井液在应用过程中存在的问题,通过对膨润土限量进行研究,对加重剂和表面活性剂进行优选,开发出了一系列密度高达2.9 g/cm<'3>的高密度钻井液,其抗温达150℃,抗盐达饱和.室内实验表明,该高密度钻井液具有良好的流动性和悬浮稳定性.其在羊塔克101、迪那22、大北1、和田1、庄2、固1、河坝1和河坝2井进行了应用.现场应用表明,该高密度钻井液性能优良,基本满足了钻井施工的需要.     

高温高密度油基钻井液处理剂性能研究

介绍了一套适用于南海莺琼盆地的高温高密度油基钻井液体系，对其中各种处理剂对体系性能的影响进行了研究。结果表明，所研究的高温高密度油基钻井液体系及其处理剂不仅具有较好的高温稳定性，而且在高达2．3g／cm^3的密度下体系的流变性稳定．满足钻井工程的需要。     

微粉加重剂与普通重晶石复配加重油基钻井液性能

针对超高密度油基钻井液固相含量高给钻井液性能调控与维护带来不便的问题。用激光粒度分析仪和扫描电镜分析了微粉重晶石、微锰矿粉、普通重晶石的粒度分布和微观形态,研究了微粉加重材料与普通重晶石按不同比例复配加重得到的超高密度油基钻井液的性能变化,同时通过改变处理剂加量对超高密度油基钻井液加重配方进行了调控。研究结果表明,微粉加重材料与普通重晶石按不同比例复配后加重的超高密度油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和失水造壁性,微粉重晶石与普通重晶石的最优复配比例5:5~6:4,微锰矿粉与普通重晶石复配时,微锰矿粉所占复配比例越大,其体系性能越好。考虑到加重材料的成本,室内采用微粉重晶石与普通重晶石3:7、微锰矿粉与普通重晶石2:8的复配比例加重超高密度油基钻井液,在此基础上通过调节有机土和乳化剂的加量、改变内相来优化加重配方,形成了性能良好的超高密度油基钻井液体系。     

缅甸PSC-101井高密度钻井液技术

PSC-101井位于缅甸PYAY油田，该油田地质情况复杂，地层压力系数高、气层活跃、地层造浆严重。根据地层特点和对钻井液技术难点的分析，在该井的一开、二开井段使用PAC141钻井液体系，三开和四开井段使用两性离子聚磺钾盐钻井液体系。现场应用表明：两性离子聚磺钾盐钻井液体系抗温性能、抑制性能好，各项性能可控，固相容量限高，可加重至2．3g／cm^3，基本上可以满足缅甸PYAY油田的钻井需要；且工艺简单，操作方便。对钻井液施工过程中存在的问题也进行了探讨。     

复杂深井高密度阳离子钻井液体系优化研究与应用

针对玉门酒东油田白垩系深部井段钻井液在高密度、高井温、高矿化度条件下流变性不易控制、现场维护难度大、钻井复杂事故多、完井电缆测井成功率低等问题,室内优选出了钻井液封堵剂JHS-01和抗高温降滤失剂JY-1B两种钻井液处理剂,优化形成了改进型高密度阳离子钻井液配方。室内评价表明,该钻井液在密度2.00 g/cm³时的漏斗黏度为77 s、动切值为7 Pa、终切值为8 Pa,120 ℃ HTHP滤失量为10 mL,黏切值低,封堵造壁性能良好,抑制性、抗温、抗污染等性能符合要求。现场应用表明:该钻井液与改进前邻井相比,漏斗黏度由88～110 s降至78～86 s、动切值由23～28 Pa降至12～20 Pa、终切值由14～26 Pa降至6～16 Pa,钻井液流变性明显改善,120 ℃ HTHP滤失量9～11 mL,泥饼薄(2.5 mm)且致密,封堵造壁性能良好,钻井无复杂事故,电缆测井一次成功,满足酒东高密度复杂深井钻井要求。      

超高密度重晶石钻井液体系的研究与应用

针对超高密度钻井液体系使用铁矿粉加重,进而导致对钻井设备、钻具及套管磨损严重的问题,研究开发了一套超高密度重晶石钻井液体系。该体系通过在迪那204井上的现场应用表明,该钻井液性能优良,较好地满足了井下安全,减磨效果明显,循环压耗低,很适用于高压窄窗口气层钻进,达到了预期的效果。     

水平井高密度钻井液润滑减阻技术研究及现场试验

高密度水基钻井液在水平井钻井中普遍存在润滑性较差、摩阻较大等问题,为此研究了润滑减阻技术。分析了高密度水基钻井液润滑减阻性能的影响因素,研制了以长链脂肪酸植物油为原料的润滑剂RHJ-1。性能评价结果表明:RHJ-1能使5.0%膨润土浆的极压润滑系数降至0.040;密度2.10 kg/L的钻井液加入RHJ-1后,其润滑系数最低可降至0.105,抗温能力达到150 ℃;钻屑加量为10.0%和15.0%、RHJ-1加量增大至4.0%时,钻井液的润滑系数最大降低率达55.58%。为了保证水平井钻井时高密度钻井液的润滑减阻作用,还采取了控制固相含量、利用加重剂 “轴承”效应等多种技术措施,形成了水平井高密度钻井液润滑减阻技术。该技术在西南某深层页岩气区块WY23-4HF井进行了现场试验,完钻时起钻摩阻仅300 kN,完全满足水平段钻井的润滑减阻要求。研究结果表明,水平井高密度钻井液润滑减阻技术可行,效果良好,值得推广应用。      

重晶石粒度级配对加重钻井液流变性的影响

利用粒度分级的重晶石粉,对重晶石粉粒度级配对加重钻井液性能的影响进行了研究。首先通过分析粉末颗粒堆积理论获得了理论重晶石粉粒度级配方案,进而通过实验考察了不同的重晶石粉粒度配比对加重钻井液流变性的影响。结果表明,钻井液密度越高,重晶石粉粒度级配对钻井液流变性的影响越明显;理论级配公式所计算配比与实验所得配比比较接近;通过优化重晶石粉粒度级配可以改善加重钻井液的流变性,通过实验和分析得到重晶石粉最优粒度配比为:(0.154～0.038mm)∶(小于0.038mm)为34∶66。     

高密度超微重晶石完井液在塔里木油田超深井的应用

塔里木油田山前构造井深一般为6 000～8 000 m,地层压力大,井下温度高,井身结构复杂,试油周期长,要求试油完井液在高密度、高温条件下,具有良好的沉降稳定性和高温流变稳定性,而目前使用的完井液主要由钻井液改造而成,普遍存在高温固化、加重剂沉淀、处理剂高温交联和分解的技术难题.因此研制出一种新型的高密度超微重晶石完井液,该体系采用超微粉体(0.1～10 μm)加重,重晶石经过表面改性处理后,粒子表面形成双电层,使超微粉体颗粒间静电斥力增加,固相颗粒沉降趋势大大减弱,而且体系中无黏土,所使用的稳定剂、分散剂抗温性好、组分简单,所以该完井液在高密度、高温条件下,具有良好的沉降稳定性和高温流变稳定性.该完井液已在一口井进行试验应用,效果表明其基本满足了塔里木山前井高温、高压、试油周期长的应用环境需要.     

川东地区深井高密度聚合物钻井液技术问题的研究

为了解决川东深井高密度聚合物钻井液面临的技术问题,根据川东地区高密度钻井液的技术要求与技术现状,结合国内高密度聚舍物钻井液的研究情况,经过大量反复的现场实践,确定了川东深井高密度聚合物钻井液现实可行的技术路线——适度分散的强抑制、强封堵特性的钾钙基沥青树脂两性离子聚合物高密度钻井液,其典型配方为:预水化新浆(或上部井段聚合物低固相钻井液) XY27(或再复配SK—4等低分子量聚合物) SMp KHm CaO 沥青类处理剂 润滑防卡剂 加重剂。此体系在保持磺化高密度钻井液优点的同时又较好地解决了磺化高密度钻井液和聚合物不分散高密度钻井液未能解决的问题,收到了显著的技术经济效益,为研究建立复杂地区深井聚合物高密度钻井液体系提供了有益的参考。