深水钻井抗高温强抑制水基钻井液研制与应用

深水钻井时存在复杂地层井眼失稳、大温差下钻井液流变性调控困难等技术难题,需要研发适用于深水钻井的抗高温强抑制性水基钻井液。以丙烯酰胺、烷基季铵盐和2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成了深水钻井用低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap;以Cap为主要处理剂,并优选其他处理剂,构建了深水抗高温强抑制水基钻井液。室内性能评价表明,低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap对钻井液流变性的影响较小,包被抑制作用强;深水抗高温强抑制水基钻井液低温流变性良好,可抗160 ℃高温,高温高压滤失量小于9 mL,三次岩屑滚动回收率大于70%,抑制性强,可分别抗25.0%NaCl、0.5%CaCl₂和8.0%劣土污染。该钻井液在南海4口深水油气井钻井中进行了现场试验,取得了良好的应用效果,解决了低温增稠及井眼失稳等技术难题,具有现场推广应用价值。      

新型海水高性能钻井液室内研究

通过研制有机胺抑制剂AMI和铝聚合物PAL,并筛选无生物毒性降滤失剂和润滑剂,研究出了新型的保护海洋环境的海水高性能钻井液。将该体系与聚合醇钻井液、烷基糖苷钻井液的各项性能进行了对比评价,结果表明,新型海水高性能钻井液除了有高性能水基钻井液优异的抑制防塌性能和储层保护能力外,还具有较低的生物毒性,能把钻井液对环境的影响降到最低,可满足海上快速、优质、环保钻井的需要。     

硅酸盐钻井液室内试验研究

硅酸盐钻井液的影响因素、配方优选和防塌抑制性等试验表明：硅酸盐钻井液的pH值最好控制在11．0以上；模数为2.8～3．0硅酸盐综合性能最好，其最优加量为2％～4％；室内研制的硅酸盐钻井液基础配方具有良好的防塌抑制性，较强的抗钙、抗劣土污染性能，还具有具有较好的电稳定性、抗温性和可加重性；硅酸盐钻井液与岩心所形成的膜结构降低了岩心污染深度，具有较好的保护油气层性能。     

新型强抑制胺基钻井液技术的研究

针对大位移井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆的问题,在研制出聚胺抑制剂JAI、阳离子聚丙烯酰胺强包被剂PV等主处理剂,并选用XCD和XC-HV复配作流型调节剂的基础上,开发出了与国外高性能水基钻井液性能相当的一种新型强抑制胺基钻井液.性能评价结果表明,该钻井液具有很强的抑制性,由于复配使用了一种成膜防塌剂,其岩屑回收率略高于高外同类体系;携岩能力强,在较低的表观黏度下具有较高的动塑比和ψ3、ψ6读数;而且滤失量低,抗温达120 ℃,抗盐、抗钻屑污染能力强,润滑性良好.该在二连油田巴18平7井的现场应用取得了良好的效果.室内实验和现场应用结果表明,该体系能够有效应用干易水化的泥页岩复杂地层的钻进,并且环境保护性能好.     

冀东油田强抑制钻井液室内研究

根据冀东油田地层特点从保护环境保护储层出发,研制了一套适合于冀东油田的无粘土相双保强抑制钻井液。该体系具有超强的抑制性,能对泥页岩产生最大的抑制作用,抑制了岩屑分散和地层造浆;具较强的润滑和防泥包性能以及良好的储层保护效果,并能够生物降解。通过大量的室内实验,考察了体系中各处理剂对钻井液性能的影响,包括对其抗污染、抗温性、抑制性、润滑性以及储层保护性能都进行了评价,表明该钻井液体系在抑制性、润滑性以及储层保护性能方面与国外同类钻井液体系MI公司的ULTRADRIL钻井液基本相当,能够满足冀东油田钻井的需要。     

强抑制聚胺钻井液体系室内研究

根据冀东油田地层特点并从保护环境保护储层出发，研制了一套适合冀东油田的聚胺钻井液。该体系抑制性强，无黏土相，润滑和防泥包性能较强，储层保护效果良好，处理剂能生物降解。所用处理剂有阳离子包被剂HPM、降滤失剂HDF、弱凝胶增黏剂HVIS、聚胺抑制剂HPA、无荧光润滑剂HLB，均由汉科新技术研究所研制、生产。采用淡水实验配方，通过流变性和滤失量测定，对前3种处理剂的加量进行了筛选，确定了用海水（或淡水）配制的聚胺钻井液基本配方。评价了基本配方淡水钻井液的抗盐抗钻屑污染性能、抗温性能（80～140℃热滚）、抑制性能（岩屑回收率、页岩膨胀性、岩屑粒度分布）、润滑性能及储层保护性能，在后3项性能评价中与MI公司的Ultradril钻井液进行了对比，二者性能相当。该聚胺钻井液能满足冀东油田钻井的需要。表10参6。     

水平井水基钻井液体系室内研究

针对QK17-2等油田水平井常用钻井液体系存在的润滑性差、井眼净化能力不高和储层损害严重等问题,室内研制出一种新型水基钻井液体系.评价了该体系的各项性能表观粘度为39mPa@s;动切力为16Pa,触变值为8Pa;API滤失量为5mL;泥饼粘附系数为0.055;钻屑回收率为89.5%;渗透率恢复值为87.5%,表明钻井液抑制性、润滑性、储层保护性好,携砂能力及净化井眼能力强.该钻井液无毒,无污染,可以直接排海.     

国外高性能水基钻井液介绍

近年来高性能水基钻井液（又称胺基钻井液）在国外应用较广,它被认为是替代油基钻井液且又能安全钻进的一类高性能水基钻井液,并于2006年被列为一种新的钻井液体系分类。高性能水基钻井液的实质是应用了一种新的阳离子胺基聚合物———醚乙二醇聚胺类,该胺盐有更高的抑制能力和防泥包能力,符合环保要求,并具有成膜作用,高性能水基钻井液的应用效果与油基钻井液相当。介绍了新胺盐的抑制效果、防泥包数据、利用崩散性试验仪和硬度测试仪2种新仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数据,以及国外一家钻井液公司使用该体系的实例和在现场测定聚合物浓度的方法。     

高性能CaCl_2/聚合物水基钻井液的室内研究

在自制新型烯类聚合单体的基础上,合成出一种新型配套的、抗Ca Cl2至饱和的强抗钙聚合物,初步形成了2种Ca Cl2/聚合物水基钻井液的基本配方:水+1.5%(3.0%)凹凸棒石+0.3%(0.2%)XC+5%KCl+40%(60%)无水Ca Cl2+2%强抗钙聚合物,强抗钙聚合物与Ca Cl2能形成良好的协同效应,是体系的核心。综合性能评价结果表明,Ca Cl2/聚合物钻井液的抑制性能和润滑性能尤为突出,在120℃滚动老化16 h后,一次、二次回收率均为100%,抑制能力超强;体系的黏附系数为0.001 69,润滑系数最低为0.038,达到油基钻井液水平;强抗钙聚合物对凹凸棒石具有较强的吸附和分散能力,可以形成薄而致密的滤饼,显著提高体系降滤失能力;可以用聚合醇或聚电解质作封堵剂;含60%Ca Cl2的配方抗温达120℃。可以得出,该体系具有满足复杂地层钻井要求的潜力,与油基钻井液性能相仿,并且成本低,无污染,满足排放标准,维护简单,具有良好的应用前景。     

正电聚醇/KCI钻井液体系室内研究

为解决大港油田南部滩海地区因泥岩地层易剥落掉块而造成坍塌、起下钻阻卡等复杂事故的问题,并降低钻井液成本,通过分析该地区地层粘土矿物,结合地层特征对处理剂进行评价,并利用正交设计试验,优化出了适合于该地区的正电聚醇/KCl钻井液体系。其作用机理主要为浊点机理、吸附效应、协同效应、晶格作用和润湿反转作用,尤其是正电聚醇与KCl具有很好的协同效应,使正电聚醇/KCl钻井液体系能够很好地抑制页岩水化分散,起到稳定井壁的作用。评价结果表明,该钻井液体系的抑制性、流变性、滤失性、抗污染性和润滑性等性能优良。     

新型双保强抑制UID钻井液体系室内研究

针对冀东油田地层特点,从保护环境保护储层出发,研制出了一套适合于冀东油田的无黏土相双保强抑制钻井液.该体系具有超强的抑制性,能对泥页岩提供最大的抑制性,抑制岩屑分散和地层造浆;具有较强的润滑和防泥包性能;具有良好的储层保护效果;钻井液处理剂能够生物降解.室内通过大量实验考察了体系中各处理剂对钻井液性能的影响,对其抗污染、抗温性、抑制性、润滑性以及储层保护性能进行了评价,结果表明:该体系与国外同类钻井液体系--ULTRADRIL钻井液在抑制性、润滑性以及储层保护性能方面都基本相当,能够满足冀东油田钻井的需要.     

新型水基钻井液抑制剂FTy的实验研究

为了解决钻井液的井壁稳定性能与其它性能之间的矛盾，室内对一种新型水基钻井液用抑制剂——低分子量FTy进行了综合性能评价，同时从粘土ξ电位的角度对其作用机理进行了分析。实验表明，该处理剂含有正电基团，通过化学吸附作用降低粘土表面的负电位，从而降低粘土的水化膨胀、分散等作用。当Fty单独使用时，其抑制页岩水化的能力均优于KPAM、KCl等常用抑制剂；当FTy与常规聚合物包被剂共同使用时可产生更好的抑制效果，与KPAM配合使用效果最为显著；与其它处理剂配伍性良好，不影响钻井液性能，在一定加量范围具有一定的降滤失作用。该处理剂的应用会在一定程度上缓解现用钻井液的抑制性与其它性能之间的矛盾，具有广泛的应用前景。     

国外高性能水基钻井液研究的最新进展

介绍了国外一种在性能、费用、环境保护等方面能够取代油基钻井液与合成基钻井液的高性能水基钻井液。通过对该钻井液的基本组成及主要处理剂的作用机理、室内评价方法和在世界部分油田的现场应用情况进行综述得知,高性能水基钻井液在抑制敏感性泥岩、提高页岩膜效率、防止钻头泥包、提高机械钻速等方面远好于常规抑制性强的水基钻井液,而且在满足钻井要求、环境保护和经济方面完全可以替代油基钻井液;高性能水基钻井液无论是对陆上钻井还是对海上钻井,都具有广阔的应用前景,特别适合含大量泥岩段的重点探井使用。     

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。      

新型钻井液用多元醇醚润滑剂的研究

介绍了一种新型多元醇醚的性质及其作为润滑剂在各种泥浆特别是海水泥浆中的应用性能。该醇醚是经化学处理的天然物质的烷氧基化产物。室内性能评价表明 :加量 2 .0 %的该醇醚对淡水、盐水、海水泥浆流变性的影响很小 ,使 3种泥浆 2 5℃润滑系数分别降低 97% ,～ 71% ,～ 71% ;在一种实验海水泥浆中加量为 0 .5 %～ 3.0 %时 ,在 80～ 12 0℃热滚动前后润滑系数降低 5 3.6 %～ 96 .8% ,基本上不起泡 ,加量 2 .0 %时在 14 0℃热滚动后润滑系数降低率仍达 6 8.6 % ;加量 2 .0 %时的润滑系数降低率在 30～ 5 0℃时为 5 2 .9%～ 88.2 % ,在 10℃时 >30 % ;pH值为 7.0～ 11.0时在 12 0℃热滚动前后润滑系数降低率为 74 .3%～ 83.3% ,最大起泡率为 2 .3%。该醇醚无生物毒性。推荐使用温度≤ 12 0℃ ,pH值 <11。表 9参 7。     

低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

低密度强抑制钻井液室内研究

针对普光气田千佛崖组以上陆相地层特点,探索室内低密度低固相条件下影响钻井液流变性能的因素,优选适用于低密度强抑制钻井液的提粘切处理剂、降滤失剂。初步确定室内低密度强抑制钻井液体系配方,同时对钻井液体系进行综合性能评价,结果表明该体系具有良好的抑制防塌及悬浮携砂性。     

强抑制封堵钻井液体系研究及应用

针对伊拉克米桑油田Fauqi区块钻井过程中易发生井壁坍塌、漏失难题,设计开发了新型强抑制封堵钻井液体系。该体系通过KCl、硅酸钠和聚胺抑制剂的多元复合作用,实现对页岩水化分散的有效抑制,页岩膨胀率较清水降低67.6%,毛细管吸入时间较清水降低64.4%。该体系在物理封堵基础上配合硅酸盐的化学固壁作用,低渗沙盘封堵试验滤失量仅为9.6 mL,能有效封堵地层孔隙、微裂缝,减少滤液对地层侵入,提高井壁稳定性,避免井下漏失发生。该体系在伊拉克米桑油田FQCS-41井的五开井段进行了现场应用,结果表明该体系在钻进过程中性能稳定,流变状态良好,井径规则,五开井段平均井径扩大率仅为1.2%。     

超高密度钻井液的室内研究

在控制膨润土用量、优选处理剂及对重晶石表面处理的基础上,采用密度4.20 kg/L的重晶石,配制了密度为2.90～3.00 kg/L的超高密度钻井液.室内研究表明,该钻井液具有良好的流变性和抑制性、较强的抗盐钙污染能力、以及较好的润滑性和沉降稳定性.     

新型水基钻井液SMB的室内研究与初步应用

南海北部湾涠洲油田涠州组二段、流沙港组二段硬脆性泥页岩水敏性极强,地层极易坍塌,严重阻碍了钻井速率的提高。从大面积开发该地区考虑,以甲基葡萄糖甙及硅酸盐作主处理剂,并复配使用成膜封堵剂和防塌剂,结合现场材料及条件,研制出了具有防塌、润滑、环保和储层保护等多功能的水基钻井液———SMB体系。室内试验评价了该体系的性能,结果表明其具有滤失量低、泥饼致密、流变性、热稳定性和润滑性好等特点以及一定的抗盐、岩屑、水泥、膨润土污染能力,其抑制性可与油基钻井液媲美。SMB体系在W6-9-3井进行了试验应用,应用井段未出现明显井垮、井漏事故。SMB体系经资质单位检测无毒,符合环保要求,适用于海洋钻探施工。提出了该钻井液在应用过程中应注意的问题及今后应改进的地方。