大庆油田外围开发井甲酸盐钻井液研究与应用

室内实验研究了甲酸盐的特性，分析了甲酸盐钻井液的作用机理，针对储层特点，确定了应用于大庆外围低压低渗透油田的甲酸盐钻井液体系，并进行了现场试验和推广应用。室内实验和现场应用结果表明，甲酸盐钻井液性能稳定，钻井完井施工顺利，无井塌、井漏、卡钻事故发生，能够满足φ178mm和φ200mm井眼开发井钻井施工要求；抑制性强，井壁稳定效果好，井眼规则，井径扩大率小；机械钻速高，油层浸泡时间短，是一种有利于储层保护和增产的钻井液体系。     

海上钻井多功能水基钻井液研究

水基钻井液迄今仍然是海上钻井的首选钻井液。自20世纪90年代开始应用的正电聚醇钻井液和甲酸盐钻井液均具有良好的使用性能。为适应海上钻井需要而研制的新型正电聚醇-甲酸盐钻井液体系,兼具正电聚醇和甲酸盐钻井液的优点。在地层孔隙压力较低时,主要使用正电聚醇处理剂确保钻井液具有良好的性能;而在地层孔隙压力较高时,则配合使用甲酸盐进行加重,以维持一种性能优良的低固相钻井液体系。实验研究和现场应用表明,正电聚醇和甲酸盐的共同作用可使钻井液具有防塌、润滑、环保和储层保护等多种功能。     

无粘土低固相甲酸盐钻井液

甲酸盐钻井液是一种性能优良的新型钻井液，它具有许多独特的优点。文中用尾气一步法成功合成了优质低成本的甲酸盐，用国产的甲酸盐和降滤失剂建立起了无粘土低固相甲酸盐优化配方，并对其性能进行了评价。结果表明，该优化配方流变性好、抑制性强、性能稳定、固相污染容限高，性能与国外相当，值得推广应用。     

适用于滩海地区的正电聚醇/甲酸盐钻井液

目前,水基钻井液仍然是滩海钻井的首选钻井液.正电聚醇钻井液和甲酸盐钻井液自从20世纪90年代在现场应用以来,均表现出良好的性能.为适应滩海钻井的需要,充分发挥正电聚醇和甲酸盐的优势,研制出了一种新型的正电聚醇-甲酸盐钻井液体系.在地层孔隙压力较低或较高时,分别利用正电聚醇或甲酸盐作为主要处理剂以确保钻井液具有良好的性能并维持较低的固相含量.分析了正电聚醇、甲酸盐的作用机理及其协同增效作用.室内试验评价了该钻井液的抗温性、抑制性、保护油气层性能以及用甲酸盐加重对钻井液性能的影响.该钻井液在埕海4和庄海12井等进行了初步应用,在应用中钻井液粘度变化不大,埕海4井和庄海12井的平均井径扩大率分别为9.19%和6.91%,明显低于邻井;起下钻及下套管正常,无遇阻情况,电测顺利.室内试验和现场应用结果均表明,正电聚醇和甲酸盐的协同作用,可使钻井液具有防塌、润滑、环保和储层保护等多种功能.     

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。      

新型甲酸盐/正电聚醇钻井液研究

充分利用正电聚醇和甲酸盐的协同增效作用，研制了新型甲酸盐/正电聚醇钻井液体系。在地层孔隙压力较低时，主要使用正电聚醇处理剂确保钻井液具有良好的性能；在地层孔隙压力较高时，则配合使用甲酸盐进行加重，以维持低固相钻井液体系的优良性能。在张海5井、张海11井等多口井的应用表明，甲酸盐/正电聚醇钻井液具有抗温、防塌、润滑和储层保护等多种功能，能很好地满足安全、快速钻井的要求。     

可降解甲酸盐钻井液的研究与应用

大邑构造位于四川盆地龙门山冲断推覆构造带,主力气藏为须家河组二段,是一个低孔、低渗、常压、非均质极强、裂缝发育的致密砂岩储集层,并含有泥页岩夹层,储层保护工作难度大。针对常规钻井液固相多、抑制性差等特点,室内通过配方优化,研制出一套满足须二储层钻井施工及储层保护的甲酸盐无固相钻井液体系。经过性能评价,该体系具有优良的固相容纳能力和润滑能力,抗温达130℃,降解恢复率达94.49%。在DY6井、DY5井进行了现场应用,结果表明,可降解甲酸盐钻井液具有较好的气层保护性能,解决了井壁稳定问题,适合小井眼钻井,是适合大邑构造须家河组二段储层保护的一项新技术。     

甲酸盐钻井液在海拉尔油田试验获得成功

根据海拉尔地区的地质特征和储层特点提出使用甲酸盐钻井液体系,目的是保护海拉尔地区砂岩、砂砾岩、泥岩裂缝及变质岩缝洞4种不同储集层。甲酸盐钻井液体系由增粘剂、降滤失剂、防塌剂和甲酸盐组成。在巴2井和巴3井的现场试验表明,用清洁盐水配制的甲酸盐钻井液性能稳定、流变性合理、携屑能力强、抑制性好,钻井液性能均易维护控制。甲酸盐钻井液具有固相含量低、密度低(<1.13g/cm~3)和粘度低的特点,     

甲酸盐基钻井液完井液体系综述

介绍了国外对甲酸盐基钻井液完井液的研究、开发及现场应用情况。甲酸盐基钻井液是适应多种钻井新技术的发展，如大斜度井、水平井、多支侧钻井尤其是小眼井深井的钻井需求在90年代后期逐步形成的。组成体系的甲酸盐主要有甲酸钠、甲酸钾及甲酸铯，由它们配成的盐液密谋最高达2.3g/cm^3。甲酸盐基钻井液完井液比以前常用的盐液无固相钻井液完井液具有更优越的特性，可以说是其换代类种，以甲酸盐液为基液组成的钻井液完井液具有许多优异特性：可以随意调节密谋以适应各种实际的需要；具有很好的高温稳定性和极强的抑制性；与其它常用钻井液处理剂和储层流体具有良好的配伍性；对钻井设备的腐蚀性较低；无毒易降解，对环境无污染；保护电动 效果好，并具有增加产能、延长产期的良好作用；具有较好的流动特性，很大程度地降低了摩阻压力损失，有利于提高钻速、缩短钻井时间、节约钻探费用。因此甲酸盐体系逐步为勘探作业者所接受，并在现场大量应用中取得了可观的技术效果和经济效益。     

甲酸盐无固相钻井液对测井曲线的影响及校正

甲酸盐无固相钻井液具有保护环境、储层保护、抑制地层等优点.但是,由于甲酸盐钻井液密度较大,并且含有大量负离子,使得甲酸盐钻井液对测井曲线具有不同程度的影响,这为测井识别油水层、确定含油饱和度带来了一定的不确定性,增加了测井评价的难度.结合甲酸盐无固相钻井液密度大及侵入地层较深等特点,分析了该钻井液对井径测井曲线、密度测井曲线以及电阻率测井曲线的影响.使用有机盐钻井液体系钻井,对砂岩井段的井眼半径影响不大,对泥质含量相对较高的井段和泥岩段,由于井壁的垮塌现象减少,在这种情况下,单纯地靠观察井径的大小很难对岩性进行评价.甲酸盐无固相钻井液密度较大,侵入地层较深,在侵入地层特别是侵入的砂岩储层中密度测井值较高;由于钻井液电阻率低于地层电阻率,使得视电阻率较低,为油气解释造成了困难;随着浸泡时间的延长,甲酸盐钻井液对地层的影响也不尽相同,所以在钻后及时测井显得尤为重要.通过室内实验,得到了某地区甲酸盐钻井液的电阻率校正方法,并利用该方法处理了某油田的几口井,实际效果是可靠的.     

甲酸铯盐水与钻井液处理剂配伍性研究

甲酸盐钻井液体系早已在国内外广泛使用,目前我国主要使用甲酸钾和甲酸钠钻井液体系,而对甲酸盐的另一种稀有金属盐——甲酸铯体系则尚未见到进行现场应用以及与钻井液中增黏剂、降虑失剂等处理剂配伍性研究的报道。为研制甲酸铯钻井液体系,并为优选合适的甲酸铯钻井液处理剂提供依据,进行了一系列甲酸铯盐水与钻井液的增黏剂、降滤失剂配伍性实验研究;考察了甲酸铯盐水与增黏剂、降滤失剂的配伍效果并对配伍后的性能进行了实验评价。结果表明:黄原胶、Antisol FL-10、Dristemp及ExStar HT与甲酸铯盐水具有较好的配伍性,可用于甲酸铯钻井液体系;而Driscal-D在甲酸铯盐水中发生交联成片状,配伍性较差。     

环保型钻井液的研究现状

钻井液在钻井过程中起着不可缺少的重要作用,然而随着勘探与开发的油井不断增加,废钻井液污染环境的问题日趋严峻。因此,国内外钻井工作者已经开始研究及开发新型环保钻井液体系,如甘油钻井液体系、烷基葡萄糖苷钻井液体系、硅酸盐钻井液体系、甲酸盐钻井液体系、合成基钻井液体系、聚合醇钻井液体系、化肥钻井液体系、有机盐钻井液体系等。对各种环保型钻井液的特点进行了分析,并对其发展方向进行了预测和探讨。     

无毒环保型高性能水基钻井液室内研究

由于油基钻井液存在使用成本高、环保处理难度大等弊端,使用水基钻井液替代油基钻井液已成为大势所趋。针对页岩地层对钻井液性能的要求,以无氯、无重金属离子、无黑色材料等环保指标为基本原则,优选了胺基聚醇和乳液大分子作为环保型高性能水基钻井液的包被抑制主剂,配合甲酸钾进一步提高体系的抑制性,并通过高效封堵剂提高体系对页岩地层纳微米孔缝的封堵能力,构建了无毒环保型高性能水基钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液在密度为1.22~2.18 g/cm3范围内均具有优良的流变性及滤失造壁性能,该体系静置24 h后上下密度差为0.03~0.06 g/cm3,沉降指数低于0.508,悬浮稳定性好,触变性高,钻井液样品API泥饼黏滞系数最低达到0.026 2,润滑性能好,并兼具较强的抑制性和抗岩屑污染性能,5.0%及8.0%英国评价土或古巴VDW**井岩屑污染前后的塑性黏度、动切力、静切力的变化率均控制在25%左右,能够满足不同压力系统页岩地层钻井的需要。      

甲酸盐钻井液技术在吐哈油田水平井的应用

吐哈油田目的层属低压、低渗储层,储层物性差,地层易破碎,粘土矿物含量高,页岩水敏性高,易发生漏失和坍塌。针对吐哈油田储层特点和水平井对钻井液的特殊要求,从改善润滑性、携岩能力、降滤失效果等方面对传统甲酸盐钻井液进行优化改造,形成满足吐哈油田水平井钻井需要的体系,并对体系性能进行评价,还制定出了合理的维护处理方案。现场应用表明,甲酸盐钻井液具有抑制性强、密度可调范围宽、流变性容易调控的特点,提高了井壁稳定性,解决了大井斜段水敏性地层的坍塌问题,而且对储层污染程度低,所形成滤饼容易被清除,保护油层效果好。     

废弃水基钻井液用新型破胶絮凝剂的研制与应用

以丙烯酰胺(AM),甲基丙烯酰氧氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体合成了新型破胶剂BZ-CAF,其是一种有机高分子阳离子聚合物,不含金属离子,能够在破坏钻井液的胶体稳定性的同时,最大限度地不影响重新配制钻井液的性能。以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了助凝剂BZ-AAF,其是一种超高分子阴离子聚合物,带有大量的负电荷。对产品性能进行了评价,并对破胶絮凝原理进行了分析。经过BZ-CAF和BZ-AAF处理后分离的液体的COD去除率达到94.03%,色度去除率达到93.83%,油类去除率达到85.86%。分离之后得到的液体可以直接配制钻井液,性能稳定,和清水配制的钻井液性能相当。在大港油田5口井的现场应用表明,该技术能有效地保护环境,节约水资源,为废弃水基钻井液处理提供一种新方法,应用和推广前景较好。     

强抑制聚合物体系解决川渝地区大井眼段钻井液回收利用率低的问题

川渝地区大井眼段中途完钻后钻井液密度、黏度和劣质固相含量等均大幅上涨,无法回收利用,需报废处理,增加了处理成本和安全环保风险。分析了该地区大井眼段岩样矿物成分,其中伊利石、伊/蒙混层占岩样中黏土矿物的70%以上,黏土矿物中的交换性阳离子钙、镁离子被吸附在颗粒表面,使黏土颗粒具有较高的物化活性及亲水性,遇水后极易水化膨胀和分散。采用川渝磨溪地区沙二段泥岩进行抑制性评价实验,由于钙离子通过降低水的活度和压缩黏土颗粒的双电层来抑制水化,区别于钾离子的抑制机理,得出钾钙协同抑制效果优于单一离子的抑制效果,优选出钾钙离子的最佳配比。通过继续引入插层、疏水抑制剂,得到钾钙抑制结合插层、疏水抑制的综合抑制性能最强。在抑制剂评价基础上,优选出抗盐聚合物WN2-2,最终优化形成了适用于川渝地区大井眼段的强抑制聚合物钻井液体系。该体系具有极强的抑制性,极大限度地抑制了黏土的水化分散,对比现场3口井磨溪009井、磨溪022井、磨溪019井的应用情况,采用强抑制聚合物钻井液体系的磨溪019井,钻井液回收利用率从0大幅提升至75%,现场应用效果明显。     

强抑制聚合物体系解决川渝地区大井眼段钻井液回收利用率低的问题

川渝地区大井眼段中途完钻后钻井液密度、黏度和劣质固相含量等均大幅上涨,无法回收利用,需报废处理,增加了处理成本和安全环保风险。分析了该地区大井眼段岩样矿物成分,其中伊利石、伊/蒙混层占岩样中黏土矿物的70%以上,黏土矿物中的交换性阳离子钙、镁离子被吸附在颗粒表面,使黏土颗粒具有较高的物化活性及亲水性,遇水后极易水化膨胀和分散。采用川渝磨溪地区沙二段泥岩进行抑制性评价实验,由于钙离子通过降低水的活度和压缩黏土颗粒的双电层来抑制水化,区别于钾离子的抑制机理,得出钾钙协同抑制效果优于单一离子的抑制效果,优选出钾钙离子的最佳配比。通过继续引入插层、疏水抑制剂,得到钾钙抑制结合插层、疏水抑制的综合抑制性能最强。在抑制剂评价基础上,优选出抗盐聚合物WN2-2,最终优化形成了适用于川渝地区大井眼段的强抑制聚合物钻井液体系。该体系具有极强的抑制性,极大限度地抑制了黏土的水化分散,对比现场3口井磨溪009井、磨溪022井、磨溪019井的应用情况,采用强抑制聚合物钻井液体系的磨溪019井,钻井液回收利用率从0大幅提升至75%,现场应用效果明显。      

新型无固相钻井液体系研究新进展

甲酸盐钻井液是一种新型无固相钻完井液体系,具有密度易调且范围宽（1.0～2.3 g/cm3）、高温稳定性好（225 ℃）、抑制性强、可增强页岩井壁稳定的特性,高密度下具有优良的流动性。为解决我国西部地区山前构造带复杂深井高密度钻井液使用成本高的难题,调研了国内外甲酸盐钻井液技术。提出采用密闭循环或经净化后回收再利用的方法来降低甲酸盐钻井液的使用成本,并加入少量适合的加重剂以形成滤饼来保护井壁的稳定,降低了深井、超深井钻井液的使用成本。该研究成果为我国西部地区山前构造带复杂深井、超深井钻井液体系的选择提供了依据。     

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。