改性钻井液的屏蔽暂堵保护油气层技术研究

分析苏皖油田金湖－来安凹陷地层,一些井在实施改性钻井液的屏蔽暂堵保护油气层的不科学、不合理的基础上,有针对性地指出在设计和施工中认识观点的９个误区。基于该区域油气储层岩石孔喉特征,结合该技术原理和技术要点,提出了技术准备,技术设计和实施要点。     

MTZ油田保护油气层钻井液完井液技术

MTZ油田位于高集凹陷北斜坡带西部，构造南翼的Z2断块产层为Ef^2和Ef^1。Ef^2和Ef^1砂岩为中低孔中低渗透储层，孔隙压力系数为0．94－0．98,储层属中偏强水敏，极强盐敏，弱速敏，基本无酸酶，根据储层特点及对钻井完井过程中油层损害因素的分析，研究了系统保护油气层技术。系统保护油气层技术包括，选用抑制必强的两性离子聚合物钻井液体系，采用屏蔽暂技术，加入3％－4％超细碳酸钙及2％磺化沥青粉（软化点为70－80℃）；应用低密度水泥浆（密度为1.47g/cm^3)，使用S27降失水剂、SEP－1晶格膨胀剂和CO－124防气窜膨胀剂等外加剂；用PDC四刮刀钻头，加快钻速，缩短浸泡时间；用加有3％聚季胺的防膨液作为射孔液，压井液，在MTZ油田推广应用32口井，取得了较好的经济效益和社会效益，平均每口井浸泡时间缩短8．15d，平均机械钻速提高32．4％。固井格率为100％，完井电测一次成功率由60％提高至72％，平均完井作业时间缩短4d；单井产量至少提高20％，平均采油强度相对提高19．05％，平均日产量提高39．29％。     

提高可循环泡沫钻井液保护油气层效果研究

通过对可循环泡沫钻井液进行微观分析，并考察其对油藏岩石润湿性的影响，探讨了可循环泡沫钻井液保护油气层的机理。为进一步提高可循环泡沫钻井液的油层保护效果，优选出两种配伍性较好的油层保护添加剂：特定浊点的聚合醇和一定级配的暂堵剂。实验结果表明．泡沫钻井液中加入适量暂堵剂和聚合醇后，渗透率恢复值从66．54％增加到84．30％，油气层保护效果显著提高，而且它们对体系的稳定性和流变性没有不良影响。聚合醇与暂堵剂协同作用，既能保持泡沫钻井液体系独特的性能，又能充分发挥各自的保护油气层作用，实现了3者的有机统一，有效提高了该特殊钻井液体系的油气层保护效果。     

大港油田滩海地区防塌及保护油气层钻井液体系试验研究

从钻井液体系配方研究入手，针对大港油田的地层特性，研究出2套钻井液体系配方，并对2套钻井液体系的防塌性、油层保护性进行了室内评价，评价结果表明，2套钻井液体系具有较好防塌效果及油气层保护效果。     

腐植酸在油田中的应用

腐植酸分子由多环芳核与多种活性官能团构成,具有多种功能:酸性、界面活性、亲水性、阳离子交换能力、络合能力及吸附分散能力.基于其分子的亲水性、络合能力以及吸附分散能力,目前腐植酸类产品在油田上的应用基本是作为钻井液添加剂(降滤失剂、页岩抑制剂和降粘剂),其产品具有降滤失、降粘、防塌功能,且具有较好的耐盐和耐高温能力.综述了腐植酸作为钻井液添加剂的应用状况,并分析了其在油田上的应用前景,如作井眼防垢缓蚀剂、杀菌剂、牺牲剂、深部调剖剂.     

塔河油田钻井液体系优化

针对塔河油田的地层特征，研究适合塔河油田储集层的钻井液、完井液和防漏堵漏技术方案，有针对性地优选钻井液性能参数．使钻井液能有效地抑制泥页岩地层的水化膨胀和膏盐地层的污染、预防卡钻等其它井下复杂情况的发生，对提高该油田的钻井速度和储层的保护十分重要。通过对一开、二开、三开、四开井段的钻井液进行筛选试验，优选出密度小于1．20g／cm^2的低密度聚合醇防塌钻井液，密度大于1．20g／cm^3的聚合醇防塌钻井液和抗盐抗钙钻井液3套体系，以及相应的维护处理措施。一开井段，加入适量的包被剂和增粘降滤失剂，配合一定量的清洁剂，确保大井眼中携岩能力，井眼规则，提高固井质量；二开井段降低滤失量、粘度，提高絮凝能力，加强固相设备的使用；三开井段以聚合物抑制为主，加大抑制型聚合物用量，加入抗钙镁及抗温处理剂，补充防塌剂、降滤失剂、包被剂等，提高钻井液粘度，避免强紊流．减少对井壁的冲刷，控制好滤失量；四开井段防止井壁剥蚀掉块，井涌、井喷、漏失，要求钻井液有良好的抗温性能，增加抗盐处理剂。通过对塔河油田钻井液体系的优化，完善了钻井液性能，满足了钻井工程需要，减少了钻井事故，提高了钻井效率。     

中原油田探井保护油气层钻井液的评价及改进

探井钻井液性能是油气层保护技术一个重要部分,对油田的勘探开发起着举足轻重的作用。对水敏性地层要减少钻井液对油气层的伤害,必须控制钻井液的滤失量和低密度固相含量,匹配的降滤失剂一定要加足,同时必须控制好钻井液密度,保持平衡钻井。加强对探井钻井液的监测对保护油气层效果显著。     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。     

砂泥岩防塌及保护油气层钻井液技术

从防塌性能,保护油气层,润滑性及配伍性等方面介绍了新型硅防塌剂及硅基防塌钻井液的室内试验情况.在胜利油田5口井的现场应用表明,该型防塌剂能显著降低钻井液成本,而且对油气层的侵害很小,并对保护井眼稳定,防止井塌具有明显的作用 ,具有良好的发展应用前景.     

聚铝胺盐防塌钻井液研究与应用

为解决吉林油田伊通、大安等区块软泥岩和硬脆性泥岩地层坍塌的问题,从聚胺盐与聚铝盐的抑制防塌机理出发,将两者复配,以发挥两者的协同效应提高钻井液的抑制防塌性能,结合吉林油田软泥岩和硬脆性泥岩地层钻井工程实际情况,通过试验优选其他添加剂及加量,优选出了具有强抑制性的聚铝胺盐防塌钻井液配方,其配方为2.0%钠基膨润土+2.0%封堵剂聚铝盐 PAC-1+3.0%抑制剂聚胺盐HPA+1.0%降滤失剂 SMP-1+1.5%降滤失剂 APC-026+2.0%抑制剂磺化沥青+pH值调节剂NaOH。性能评价结果表明:强水敏泥岩在聚铝胺盐防塌钻井液中的一次回收率为75%、膨胀率为17.4%;聚铝胺盐防塌钻井液能抗15%NaCl和1%CaCl2污染,耐150 ℃高温。14口井的现场应用表明:聚铝胺盐防塌钻井液的抑制性和封堵能力强,能有效防止泥岩坍塌,解决了吉林油田伊通、大安等区块泥岩地层钻井过程中因井壁坍塌和缩径造成的掉块、起下钻遇阻等问题。      

低压油层防漏堵漏可循环泡沫钻井液及其应用

辽河油田一些开采多年的区块油层亏空,压力低,钻井过程中极易发生井漏。筛选出十二烷基苯磺酸钠为发泡剂,加量0.4%～1.0%;4种聚合物的稳泡效果大小为XC>PAC>HV CMC>80A51,加量0.1%～0.3%。利用所选发泡剂 稳泡剂配制的5种泡沫钻井液,有3种流变性和滤失性较好,密度在0.73～0.79g/cm3,稳定时间>40h,在120℃滚动16h后性能较好,仍能发泡,加入5%NaCl或10%原油对泡沫钻井液粘切影响小,稳定时间>30h;用3种泡沫钻井液对储层岩心进行屏蔽暂堵/返排实验,岩心渗透率恢复率高达90.8%～95.2%;加入泡消剂GY 100或GM801可调整泡沫钻井液密度,直到转化为水基低固相钻井液。在辽河油田锦99块一口定向井三开井段和冷东43块用低密度(<1.14g/cm3)水基钻井液钻进中发生油层漏失的一口调整井使用可循环泡沫钻井液,密度0.65～0.85g/cm3,顺利钻至完钻,未发生井漏,及时发现油气显示,投产后产油量和采油强度均大于邻井。表7。     

聚合醇在钻井液中的应用

综述了聚合醇作为水基钻井液处理剂的开发背景，国外现有聚合醇主要剂种的化学结构及推荐用途(列表)，聚合醇的主要物化性质溶解性和浊点，聚合醇的抑制机理(渗透说，浊点说，吸附说)及国外3种应用效果良好的聚合醇钻井液体系(聚合醇／氯化钾／聚合物、聚合醇／沥青、聚合醇／羟基铝体系。表1参12。     

钻井液用水基润滑剂NSR-1的研究与评价

考虑大位移复杂工艺井钻井和环保要求，制备了由非离子表面活性剂、石油磺酸盐、聚醚硅油及10％助表面活性剂、0．3％氟表面活性剂、1％渗透剂、1％消泡助润滑剂、5％冰点改善剂组成的水基润滑剂NSR-1。其中主组分（前三种）用量通过正交设计实验法确定。介绍了制备方法。在低密度淡水基浆中加入0．5％、1．0％NSR-1，使黏附系数fA分别下降50．0％、63．6％，使润滑系数FL分别下降80．3％、87．1％，对流变性也有一定调节作用。NSR-1降低淡水基浆厂fA和fL的效果好于常用聚合醇、聚醚、白油及酯基润滑剂。在胜利油田2口大位移延伸井和1口热采水平井使用该润滑剂，钻井液润滑性良好，钻井作业顺利完成。表3参2。     

无固相甲酸盐和高温交联钻完井液体系的研究应用

报道了两种无固相钻完井液的研发和应用。以甲酸盐作加重荆的无固相钻井液，最高密度达1．90g／cm^3，以岩屑回收率和防粘土膨胀率表示的抑制性高于油田使用的聚合物钻井液和有机硅钻井液，被30％钻屑粉污染后性能变化较小，用80g／L的钠钙镁盐水和淡水配制的钻井液性能元差别；用该钻井液在井深3620m、井温12012的边缘评价井（欢633井）不稳定储层钻进，钻速比邻井提高30％；用该钻井液在锦150块井深分别为1874m和1836m的两口井储层钻进顺利，实现了不压裂投产。产量比对比井提高30％以上。专为勘探井马古3井研发的高温交联元固相钻井液，密度1．01～1．02g／cm^3，抑制性和耐温性与上述甲酸盐钻井液相同而耐固相污染能力尚可，其中的提粘剂与交联剂在井底温度（120-150℃）反应后，携岩能力提高，耐热性高达15012；使用该钻井液并借助无渗透油层保护技术，在马古3井实现了欠平衡（负压）钻井，钻井液性能稳定，钻进顺利。该井试油时日产油41m^3。这两种无固相钻完井液体系与充气、泡沫、油包水和水包油、两性聚合物、甲基葡糖苷等技术结合而实现了系列化。表3参2。     

沈625-H2井钻井液技术

辽河油田沈625-H2井斜深3833 m,垂深3290 m,从2900 m开始造斜,400 m长水平段钻遇沙四段易吸水的泥岩和油页岩及Pt段裂缝发育、地层压力低、易发生井漏的潜山地层。选择的钻井液为：一开0-302 m普通水基膨润土钻井液;二开302-2500 m氯化钾钻井液,2500-3259 m氯化钾/聚合醇钻井液;三开3259-3833 m水包油钻井液。介绍了现场采用的井眼净化、井眼稳定、润滑防卡、防漏、保护油气层措施及各钻井液的配方、配制、转化、维护及处理工艺。该井建井周期93天,起下钻顺利,未发生卡钻、井塌,井径扩大率小于5%,固井质量优,水平段油层得到了保护。表1。     

改性天然高分子水基钻井液的研究与应用

简介了4种对环境无害的固态的水基钻井液处理剂的合成及性能:改性天然高分子类包被剂IND30和降滤失剂NAT20,无萤光白沥青NFA25(部分溶于水、部分溶于油的改性油类物质)及粉状聚合醇PGCS1(EO/PO共聚物)。报道了用膨润土和这4种处理剂配制的各种实验钻井液的组成和性能:基本配方钻井液(钻井液1)、强抑制性钻井液(钻井液2,另加入一种小阳离子页岩抑制剂)、抗盐钙污染钻井液(加入35%NaCl和1?SO4),抗膨润土污染钻井液(加入4%钙膨润土)。这4种钻井液在原配制状态和在120℃、140℃滚动16小时后,各流变参数均在合理范围,API滤失量≤5 2mL,HTHP滤失量≤20mL。某油藏储层钻屑在钻井液1、2中于140℃滚动16小时后,回收率分别为91 2%和96 7%;该储层岩心被原配制和在140℃滚动16小时后的钻井液1、2污染后,渗透率恢复率为88 2%～91 6%。4种处理剂溶液,钻井液1、2及两口井使用的钻井液均无毒,EC50>3×104mg/L。该体系多功能水基钻井液已在塔里木、克拉玛依等油田10余口井钻井中获得成功应用,最长裸眼长度达5324 45m,井眼扩大率仅5%～10%。详细介绍了在LG区块使用的钻井液分井段组成、维护及性能。表4参3。     

聚合盐钻井液体系研究

针对北80井区强水敏储层及使用白油基钻井液成本高的问题，开展了具有强抑制性及良好封堵能力的水基钻井液体系研究。通过对聚合盐JN（胶体，干基的有效浓度为25％）性能评价，确定聚合盐在钻井液中的加量为40％，并优选了与之配伍的处理剂，形成了一套性能优良的聚合盐钻井液体系。室内评价结果表明，聚合盐钻井液的储层渗透率恢复值高于柴油基钻井液，略低于白油基钻井液，可满足北80井区储层保护要求。聚合盐钻井液具有较强的抑制性和滤失造壁性，流变性易调控，润滑性、抗温性及抗污染能力较强，其抑制效果和储层保护效果与油基钻井液基本相当，可满足北80井区强水敏储层钻井施工要求。     

钻井液pH值的影响因素研究

讨论了各种因素引起钻井液pH值降低的原因并研究了滚动老化后放置时间、老化温度及含盐量的影响。参考胜利油田聚合物钻井液配方,由6%膨润土浆与多种处理剂配成实验淡水钻井液。pH值12.87的淡水钻井液在150℃老化16小时后,pH值随时间而降低,46小时降至10.01。在不同温度下（80-150℃）老化16小时后,该钻井液的pH值在前15小时内下降较快,此后下降缓慢,老化温度越高,pH值下降越快,降幅越大。在该钻井液中加入活性再生盐配成的盐水钻井液,150℃老化后pH值下降的幅度随含盐量增大（1%-35%）而增大。表面活性剂对150℃老化后饱和盐水（35%NaCl）钻井液pH值降低的影响程度因类型而不同,加量0.1%-0.5%时稳定该钻井液pH值的作用,阳离子型的CTMAB基本上无,阴离子型的AS和ABS很微弱,非离子型的Tween-80、OP-10、Span-80稍好,ABS/OP-10和OP-10/Span-80复配物更好,但稳定作用均不够强,老化后该钻井液的pH值一般均低于10.0。图4表4参6。     

近5年国内钻井液降黏剂研发进展

介绍了我国近5年来钻井液用降黏剂的研究与应用情况，包括改性天然材料类（改性木质素类、改性单宁类及其他）、合成聚合物类（含羧酸基团类、含磺酸基团类、含两性离子基团类及有机硅类）和以工业废料为原料的共三大类降黏剂。近年来对聚合物类降黏剂的研究较多。参20。     

秦皇岛32—6油田的钻井完井液评选

对秦皇岛32-6油田在勘探井及评价井中使用的钻井液体系进行抑制性、流变性、造壁性、润滑性对比分析,并从快速钻井和储层保护的要求出发,提出了用于秦皇岛32-6油田开发井的钻井液体系及合理的工艺措施。