超深井钻井液完井液HCO-3和CO2-3污染规律和处理方法

在中原油田十几口超深井目的层钻进中，钻井液完井液均受到过不同程度的HCO3^-和CO3^2-化学污染。通过室内研究和现场应用，总结出HCO3^-和CO3^2-的污染规律、性能特征及针对性处理措施。要正确鉴别钻井液的老化与受化学污染的不同。对HCO3^-和CO3^2-污染的准确判别和及时处理，可减少处理剂用量，缩短处理时间，确保井下安全。HCO3^-和CO3^2-污染的最大特点是，钻井液气泡多，颜色暗黑，粘度高，用稀释剂处理无效或效果差，切力呈上升趋势．性能极不稳定，触变性强。判定为HCO3^-和CO3^2-污染后．必须进行滤液分析．并根据滤液的pH值、泥饼质量和滤失量等数据，拟定处理方案，通过小型试验确定Ca(OH)2加量。在1～2个循环周内加入；控制pH值为11．0～11．5是处理该污染的关键；同时，在满足携屑能力的前提下尽量降低粘度和切力。保证钻井液有良好的流变性。     

L-1超深井钻井液CO2污染处理技术

在许多钻遇的地层中会含有CO2,CO2侵入钻井液中会生成CO32-和HCO3-,钻井液的流变参数,尤其是动切力、静切力会随着污染程度的增加而逐渐提高,同时钻井液pH值下降,会加剧钻具腐蚀。文献[1]指出:随着HCO3-浓度增加,切力呈上升趋势,而随着CO32-浓度的增加,切力先减后增。由于经这2种离子严重污染后的钻井液性能很难用加入处理剂的方法加以调整,因此唯一的方法是用化学方法将它们清除。即给钻井液提供一定量的Ca2+,使2种离子与Ca2+反应生成CaCO3沉淀,从而达到消除污染的目的。对于深井超深井来说,由于井深,井底温度高,钻井液密度高,处理量大,因此处理起来很复杂,且需及其慎重处理。     

满足碳酸氢钠岩层安全钻进要求的钻井液体系

针对准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带的碳酸氢钠岩层安全钻进问题,开展了碳酸氢钠岩层钻井液体系的研究。由室内研究结果得到,用42%复合盐水溶液作基液配制钻井液,可以抑制碳酸氢钠岩层的溶解,提高钻井液抗CO32-和HCO3-离子污染的能力。性能评价结果表明,该钻井液抗CO32-和HCO3-离子的总浓度在100 000 mg/L以上;该钻井液具有较强的抑制性能和较好的润滑性能,可以抗5%NaCl、5%劣质土或1%Ca2+的污染;膨润土块在该钻井液中热滚后的一次回收率达94.76%,二次回收率达85.28%,配方在不加润滑剂情况下的极压润滑系数为0.168,摩阻系数为0.083 9。指出,现场需根据实际情况适时调整复合盐中各种盐的比例以及复合盐的加量,保证Cl-离子含量不低于160 000 mg/L,将钻井液的pH值控制在9以上,及时补充各处理剂的量。     

钻井液常见污染问题及处理方法探讨

性能良好的钻井液是钻井施工成功的基本条件之一,但钻井过程中钻井液易被H2S、石膏、盐水和CO2等污染而变质失效,严重影响钻井施工安全,增大施工成本.为此,剖析了H2S、石膏、盐水和CO2等4种污染源污染钻井液的根本原因,应用基础化学理论,从提高钻井液自身抗污染能力和对已污染钻井液的处理2个方面提出了经济、有效的处理方法.结果表明,这4种物质污染钻井液的根本原因是其降低了钻井液的pH值和破坏了胶体形态；Zn2(OH)2CO3可有效除去侵入钻井液的H2S,Na2CO3和NaOH配合使用可解决石膏和钙性盐水污染问题,CaO能恢复被CO2污染的钻井液的性能,这些处理办法的成本都较低,但需要严格控制药剂的加量,药剂过量或不足都无法达到预期效果.     

无固相钻井液体系的室内研究(Ⅰ)

利用漏斗粘度法考察了增粘剂、降滤失剂、油层保护剂和加重剂对钻井液粘度的影响,确定了无固相钻井液初始配方范围为:增粘剂1%～3%、降滤失剂1%～3%、油层保护剂1%～3%、加重剂适量。通过L_(25)(5~6)正交实验,从粘度、切力、滤失量等性能对钻井液配方进行优化,确定了无固相钻井液配方为:增粘剂2%、降滤失剂2%、油层保护剂2%、加重剂适量。此钻井液静切力小,表观粘度42.1 mPa·s,动切力11.3 Pa,润滑系数0.0787,API滤失量5.5 mL,HTHP滤失量14.2 mL。     

钻井液CO2污染的测试方法及处理技术

针对钻井液滤液颜色较深,采用甲基橙作指标剂滴定时难以判断终点的缺陷,提出了溴甲酚绿作为指示剂测定深色钻井液滤液碱度的方法,便于更加准确地判断钻井液受CO2污染的程度。结合钻井液遭受CO2污染的机理和特点,提出了有效的处理方法和措施。当钻井液受到CO2严重污染,必要时可考虑使用CaCl2进行处理,并在两口井的现场应用中取得了良好效果,较好地解决了深井高密度钻井液受CO2严重污染后难以处理的技术难题。
     

天东007-X10井CO2污染处理技术

天东007-x10井在井深5 105 m(层位为茅一段,岩性为灰岩)钻遇CO2污染,钻井液性能遭到严重破坏。现场从"压、除、消、拓"的思路出发,当钻井液性能不稳定时,应及时正确判断钻井液是抗高温问题还是地层流体污染问题;将钻井液pH值维持在一个较小范围内波动;由钻井液处理剂产生的气泡,用柴油或者消泡剂等来调整钻井液的HLB值即可达到消泡的目的,而由酸根产生的气泡,必须先除酸根再消泡;使用适量无机盐,应用生石灰和超细水泥相结合的处理方式,不仅可以消除CO32-和HCO3-,而且能起到稳定井壁的作用;坚持补充护胶剂、降黏剂等,维持钻井液处于弱凝胶状态,解决了该井钻井液受CO2污染带来的一系列问题。     

碳酸根、碳酸氢根污染的钻井液处理及机理研究

大丰1井钻进到3 000 m左右时进入到安集海层位,此时泥浆性能黏度和切力明显增大,钻井液受到碳酸根、碳酸氢根污染。通过室内实验与钻井液滤液分析,利用化学方法,有针对性地对碳酸根、碳酸氢根污染进行处理。采用加入适量生石灰的方法,同时补充RSTF、SP-80两种处理剂,一方面可使钻井液性能稳定,维护周期增长;另一方面节约了处理剂,降低钻井成本。通过加入处理剂CSW-1的钻井液性能分析,证明了钻井液受碳酸根、碳酸氢根污染的机理主要是ζ电位理论和胶凝结构理论。     

超细水泥处理深井钻井液HCO3-和C0O32-污染

在深井钻探过程中,常遇到不同程度的HCO<,3><'->和CO<,3><'2->化学污染,使钻井液性能变化较大且极不稳定,在其处理过程中处理剂用量和性能的大幅度变化,容易造成井下复杂情况.特别是在中生界以下易垮塌的泥岩、膏泥岩和含煤线地层等复杂井段出现该情况时,单纯提高pH值和使用CaO的常规处理方法已不能满足井下的需要.通过室内实验和几口深井复杂井段的现场应用表明,选用超细水泥处理HCO<,3><'2->和CO<,3><'2->污染的效果好,其对钻井液的流变性影响小,同时能够有效地起到稳定井壁作用,从而可保证各项钻井施工任务的顺利进行.     

钻井液CO2污染的预防与处理

柴3井是新疆柴窝铺地区土墩子构造上的1口探井,是柴2井（距柴3井150m)的替身井,设计井深为4500m,地层泥页岩成岩性差,水敏性强,极易不化剥落,含有CO2气体,柴3井应用具有抗CO2污染能力的钾基聚合物石蒌钻井液体系钻井,预防CO2气体的污染,用室内研制的FCLS,CaO,KOH胶液配方处理被CO2严得污染的钻井液,顺利完钻,柴3井现场试验表明,适当提高钻井液密度,能有效阻止地层中CO2气体的侵入,适当提高钻井液的pH值,有利于消除CO2的污染。     

却勒构造高密度欠饱和盐水钻井液技术

却勒构造四开地层存在大段的易水化、膨胀、分散的泥岩、软泥岩、泥质膏岩和盐层。采用抗高温抗污染能力强、抑制性强的高密度(密度为2．15～2．30g／cm3)欠饱和盐水钻井液钻进，在却勒l井和却勒4井的应用中分别出现了高粘度和低切力、高粘度和高切力、泥饼摩阻大的问题，钻井液维护处理难度大。因此，在却勒6井的钻井过程中，对高密度欠饱和盐水钻井液的配制、维护处理进行了调整。现场应用表明，高密度欠饱和盐水钻井液具有抑制性强、流动性好、润滑性好、滤失量低、易维护的特点。该钻井液有效地抑制了泥岩与软泥岩的水化膨胀分散，返出岩屑光洁度高．表面不容易被水侵入，里面发干，整体硬度较高；钻井液固相含量、粘度和切力稳定，维护处理量小。该钻井液只要维护处理得当，完全能满足该地区钻井的需要．     

强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系研究

新开发的有机正电胶(代号为SDPC)与常规无机正电胶相比，具有更强的正电性，能被水润湿，具有油溶性，与其它钻井液处理剂的配伍性好，具有更强的页岩抑制性、稳定井壁和保护油气层能力。以SDPC为主剂，室内实验对有机正电胶加量和膨润土量的配比、高聚物包被剂、降粘剂、降滤失剂、防塌剂进行了优选，对优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系进行了评价。优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液高温高压滤失量和粘附系数均较小，老化后终切力较高，携岩能力较强，防塌能力突出，油层保护效果理想，完全满足水平井钻井液完井液对井眼净化、井壁稳定、润滑防卡以及油层保护等方面提出的特别要求，可用于定向井、水平井的钻井作业。     

无固相钻井完井液研究与应用进展

简要介绍了无固相钻井完井液常用处理剂,如增黏剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和密度调节剂等.综述了无固相钻井完井液研究与应用现状,其种类包括甲酸盐、弱凝胶、强抑制聚胺、烷基糖苷、FA367/KCI和油页岩无固相钻井完井液等.对无固相钻井完井液的研究与应用提出了建议.     

南堡35-2油田保护储层钻井液完井液优化设计

南堡35-2储层具有高孔隙度、高渗透率特点，而且原油粘度高，密度比较大，胶质和沥青质含量都较高．流动性质差，使用常规钻井液完井液对储层稠油的开采很不利。结合活性剂HXJ，优选出了聚合物小阳离子钻井液、PEM聚合醇钻井液、合成基钻井液及活性完井液。室内通过钻井液性能、钻井液完井液与储层流体的配伍性及HXJ对钻井液完井液的岩心渗透率恢复值的影响等实验测试，证明优选出来的3种钻井液体系均可以满足现场的正常钻进，与其它钻井液相比，合成基钻井液滤液使稠油粘度降低的幅度最大，然后依次是加有HXJ的PEM聚合醇钻井液和聚合物小阳离子钻井液；在钻井液完井液中加入HXJ后，能降低油水界面张力，使稠油粘度降低，有利于稠油开采；合成基钻井液的岩心渗透率恢复值最高，在85％以上，加有HXJ的钻井液的渗透率恢复值在83％以上，加有HXJ的完井液的岩心渗透率恢复值比没有加HXJ的完井液高13％左右；优选出的钻井液和完井液对储层的保护效果都比较好。     

聚合醇饱和盐水钻井液体系室内研究

聚合醇饱和盐水钻井液体系是一种适用于易垮塌、缩径,易漏易喷的大段盐膏层钻井和压力系数高的地层钻井的体系.该体系的主处理剂为聚合醇CFH-2、强封堵剂和抗高温抗盐降滤失剂OCl-PT等,采用密度为5.0 g/cm3的高密度铁矿粉或铁矿粉与重晶石的复配物(复配比例为3∶1)加重.聚合醇CFH-2具有可生物降解性,既能提高体系的抑制性、润滑性及储层保护性能,又可满足环保要求;抗高温降滤失剂OCl-PT能有效地降低饱和盐水体系在高密度(2.32 g/cm3)下的高温高压(130 ℃)滤失量(小于8 mL).聚合醇饱和盐水钻井液具有良好的抑制性、润滑性和储层保护效果,可有效抑制粘土矿物的水化分散,防止盐岩层的溶解,解决大段盐膏层、盐岩层易缩径、垮塌的问题;具有较好的失水造壁性、热稳定性以及悬浮稳定性,抗粘土侵和Ca2 污染的能力强.     

国外保护储层的油基钻井完井液新技术研究与应用

油基钻井完井液已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段。对国外保护储层的油基完井液新技术进行了研究,着重介绍了低固相高密度油包水乳化泥浆作为射孔液在挪威北海的成功应用,该体系用溴化钙和甲酸铯调节密度,用粗目碳酸钙作为架桥粒子,较好地控制了滤失量,降低了固相粒子对储层的伤害;同时介绍了低固相油基泥浆作为水平井完井液的研究及其在非洲西部和墨西哥湾地区的应用,其最大的特点是特别适合于钻敏感性储层,以及在页岩含量未知的探井中作为砾石充填液。最后对油基钻井完井液的滤失控制机理研究进行了介绍,认为小颗粒、乳化液滴和降滤失剂在降滤失时相辅相成。     

巴彦浩特探区钻井液技术初探

巴彦浩特探区钻井液工艺技术的重点是，解决疏松砂砾岩地层水涌漏同层、侏罗系地层水的HCO3^-污染及可能出现的火成岩地层井塌复杂。结合内蒙古巴彦浩特探区地层和井身结构特点，采用了两性聚合物／氯化钾钻井液和氯化钾／石膏-聚磺钻井液体系。该体系抑制能力强，性能稳定．容易实现低固相、低密度近平衡钻井，保护储层效果好。对复杂情况采取了有针对性的处理办法：平稳操作和合理的钻井工程措施是预防水层涌漏同层和火成岩井塌复杂的重要手段；用井场易得的固井水泥或石膏配合烧碱处理HCO3^-污染简便易行；处理火成岩井塌复杂，控制合适的钻井液性能是必要的。     

HT2井三开水基钻井液CO32-和HCO3-污染处理工艺

HT2井三开φ311.1 mm井眼4 513~5 785 m井段在钻进、中途完钻过程中，因和田河气田主产层东河砂岩段与非产层奥陶系灰岩、云岩碳酸盐地层持续释放阴离子，水基钻井液被CO₃2-和HCO₃-污染周期长达140 d，该阶段滤液Ca2+浓度始终为零；因地层破碎前期出现三次卡钻事故，需钻井液保持高黏度、切力（漏斗黏度为120~150 s、切力为（4~5）/（15~25） Pa/Pa），将地层掉块及时有效带出，在二者相结合的条件下，钻井液出现脱气困难、泥浆泵上水困难问题，流变性难以控制，后期深井高温段遭遇无任何资料介绍的钻井液呈低温果冻状形态。前期通过引入生石灰、氯化钙、有机盐和纳米乳液，后期在未使用稀释剂的前提下通过高浓度磺化胶液、碱液进行维护调整，较好地控制了钻井液的流变性，保证了工程安全钻井，实现了预期地质目标。      

高剪切速率下钻井液粘度的实验研究

利用智能型高剪毛管粘度测试仪,对５种实验液在高剪切速率下的粘度（η∞）进行了测试。测试分析结果表明,当ｄｖｄｘ趋于１０５ｓ－１时,η∞实测值较用卡森模式推算的η∞值准确,证实了卡森模式的局限性,同时探索了在高剪切速率下钻井液粘度η∞随ｄｖｄｘ的变化规律,为钻井液流变性研究提供了一条新的途径