页岩油气大段泥页岩钻井液技术的研究

针对页岩油气大段泥页岩钻井过程中主要存在的井壁稳定、携岩、润滑防卡、井漏等技术问题,开展了水基钻井液抑制性、润滑性、封堵性等方面的研究,初步形成了页岩油气水平井水基钻井液技术,室内实验和现场应用表明该技术能够满足非常规钻井的需要。     

长宁地区页岩气水平井水基钻井液技术

水平井钻进过程中保持井壁稳定是页岩气开发过程的重点与难点所在。我国页岩气水平井钻进主要以油基钻井液为主。油基钻井液在稳定井壁和长水平井段高效钻进方面具有强大优势,但环保性能差和成本偏高,使其不适应当今石油行业的发展趋势,故高性能水基钻井液的研究与推广就势在必行。本文通过分析长宁地区页岩气地质特征和长水平段钻井过程中所需强封堵性与抑制性、良好润滑性及环境友好的要求,提出应用以高性能水基钻井液体系来解决长宁地区龙马溪组水平段井段的井壁失稳问题。     

泌阳凹陷页岩水平井定向段钻井液体系的应用对比简

河南油田先后在泌阳凹陷完成泌页HF1和泌页2HF两口页岩水平井的钻井施工。根据泌页HF1二开定向段用水基聚合物钻井液在钻井中遇到的井下复杂情况,对泌页2HF井斜井段的钻井液技术进行设计。泌页2HF二开斜井段采用强抑制水基防塌钻井液体系,现场应用后有效减少该井段在钻井中遇到的钻头泥包、井壁垮塌等复杂情况,将两口井在二开斜井段钻井情况和钻井液体系加以对比分析,为今后页岩水平井斜井段的顺利施工提供依据。     

准噶尔盆地新型环保型钻井液研究与应用

准噶尔盆地深井及大位移深水平井存在着储层埋藏深、地层压力变化大、所钻岩性复杂等难点致使钻井复杂事故频发,为加强对深井钻井液流变性、抑制性、封堵性、润滑性等性能研究,在准噶尔盆地成功研究并应用新型XZ高性能水基钻井液、胺基聚合物钻井液。XZ高性能水基钻井液中研发出5种新型处理剂,用以提高井壁稳定性、钻井液抑制性、微纳米级封堵性和润滑性,成功创建了一套适合准噶尔盆地深井及大位移深水平井的XZ高性能水基钻井液工艺;胺基聚合物钻井液体系具有非常强的抑制性和剪切稀释性,抗污染能力强、性能稳定,封堵、防塌能力和携岩、清洁能力强等特点。通过现场试验研究表明,XZ高性能水基钻井液、胺基聚合物钻井液均能达到降低井底复杂事故发生、缩小井径扩大率、缩短钻井周期、降低钻井成本的目的,能同时满足安全、高效、环保要求,值得在适宜地层区块加以推广应用。     

页岩水平段水基钻井液技术

龙马溪-五峰组页岩地层页岩脆性矿物含量高,微纳米级孔隙裂缝和层理发育,常规水基钻井液无法满足钻进需要,针对龙马溪五峰组页岩裂缝发育等特性,提出吸附封堵提高承压,强抑制强润滑三管其下形成减弱水基钻井液对页岩强度弱化影响长效机制,构建了JHGWY-1高性能水基钻井液,该体系具有较好的封堵性,160℃热滚后保持良好的流变和低失水量,具备较强的抗污染能力,在涪陵焦页××井等3口井三开代替油基钻井液应用,在三开钻、完井过程中,该体系表现出良好的封堵性、润滑性及及时封堵裂缝抑制裂缝扩展的能力,完井作业顺利,固井质量良好,说明该水基钻井液能够满足涪陵页岩区块钻完井工程需要。     

腐植酸铝-胺基钻井液的研究与应用

随着河南油田勘探开发的的深入,大斜度井、水平井及非常规井等特殊工艺井的增加,钻井难度急剧增大,在张店油田、泌阳凹陷的大斜度井、水平井在钻井过程中,采用聚合物防塌钻井液体系,由于粘土矿物含量高(I/S相对含量达33-50%),多次出现了缩径、坍塌、卡钻及钻头泥包等井下复杂情况,如张20井出现两次卡钻,泌页HF1井频繁发生钻头泥包,由于井壁多次严重坍塌、阻卡等井下复杂情况,最后导致回填侧钻,说明水基聚合物钻井液体系的抑制性已不能很好地解决钻井过程中出现的复杂情况。腐植酸铝-胺基水基钻井液是一种强封堵、强抑制的水基钻井液,该钻井液含有一种胺类抑制剂、腐植酸铝,并与其它处理剂等,该体系具有良好抗盐膏、抗温性、良好的封堵能力,有利于水敏性地层、大段泥页岩地层的优快钻井。针对泌阳凹陷、张店油田泥页岩、伊蒙混层含量高,泥岩易水化分散,页岩层理发育,水敏性强,钻井过程中易出现井壁坍塌、钻头泥包等问题,为此形成腐植酸铝-聚胺钻井液体系,现场应用表明该体系能较好封堵泥页岩的微裂缝,解决泥页岩的坍塌。     

页岩气水基钻井液技术分析

页岩地层易水化膨胀,加之我国页岩气储层地廣结构复杂,井下事故频发,目前我国页岩气钻井多采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但是由于油基钻井液成本高,污染大,而且油基钻井液条件下浅层气井固井难度大,使用油基钻井液钻井,二个界面存在油泥,水泥胶结质量难保证;加之与油基钻井液配套设施不成熟,因此迫切需要研发一种适用于页岩气水平井作业的强抑制高性能低污染的水基钻井液。     

页岩井壁失稳机理分析及钻井液对策研究

页岩气开发主要以大位移井、水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育、水敏性强,在长水平段钻井过程中极易发生页岩脱落掉块、垮塌和缩径等井壁失稳问题,同时还存在携岩困难、摩阻大及井眼轨迹难以控制等一系列难题。在对页岩岩性评价和页岩井壁失稳机理分析的基础上,探索出了适合于页岩气开发,保持井眼稳定的页岩气钻井技术,该技术一方面主要是对页岩表面微裂缝进行有效的封堵,另一方面主要是对页岩表面易分散和膨胀性黏土矿物进行有效抑制。     

柴油基钻井液在涪陵礁石坝区块页岩气储层的应用

涪陵礁石坝页岩气储层以泥页岩为主,粘土含量高,层理和微裂缝发育,极易发生井壁不稳定,储层段钻进时采用柴油基钻井液,在焦页6-3HF井进行了现场应用,应用中未出现因钻井液导致的井下故障,起下钻通畅,无掉块,电测井段井径扩大率均小于2%。现场应用表明,柴油基钻井液具有性能稳定、抑制性强、井壁稳定性好、润滑性强等特点,适用于页岩气水平井钻井施工。     

环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液研究与应用

在油基钻井液普遍应用的背景下,开发应用复杂地层需要的页岩气水基钻井液,满足绿色、安全、高效钻进,仍然是当前钻井液技术发展的趋势。以聚酰胺抑制剂JXA-1和成膜封堵剂FDM-1为依托,采用模块化设计,构建了CQ-SDM环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液体系。实验表明,体系的页岩抑制性强,封堵防塌能力强,润滑减阻好,能保持低粘切流变性,具有成膜造壁能力,且主要材料及配制的钻井液经生物毒性检测,均达到无毒标准,对环境友好。在1个井组4口页岩气水平井中试验应用,重复利用率100%。     

疏水纳米SiO_2在泥页岩水基钻井液中的应用

在水基钻井液钻井过程中泥页岩易发生水化膨胀、掉块等井壁失稳问题,在泥页岩水基钻井液引入疏水性纳米SiO_2TSP-L20,TSP-L20可以提升水基钻井液对泥页岩的降滤失性、封堵性以及抑制性。介绍了疏水纳米SiO_2的抑制防塌机理,通过测试TSP-L20浆及加有TSP-L20的水基钻井液的失水量、压力传递、泥岩钻屑的滚动回收率和线性膨胀率,评价了TSP-L20的降滤失性、封堵性及抑制性。结果表明:疏水性纳米SiO_2TSP-L20具有较好的降滤失性能、封堵性及抑制性,可以提高水基钻井液对泥页岩的抑制防塌性能。     

深层页岩气钻井关键技术难点及对策研究

以涪陵深层页岩气储层为研究对象,针对涪陵深层页岩气储层地质特征复杂、埋藏深、机械钻速低以及钻井周期较长等问题,总结了涪陵深层页岩气钻井过程中面临的关键技术难题。结合中浅层页岩气钻井开发的经验,提出了相应的技术对策:优化井身结构及水平井眼控制技术、研制高效PDC钻头及优化井壁稳定控制技术等。研制出1套适合涪陵深层页岩气储层的高效水基钻井液体系,并通过室内试验对钻井液体系的综合性能进行了评价。结果表明:高效水基钻井液体系具有较好的流变性能、抑制性能、润滑性能、封堵性能及抗污染性能,能够满足涪陵深层页岩气钻井施工的需求,在保障钻井安全的基础上提高钻井效率,为涪陵地区深层页岩气的高效开发提供技术支持。     

一种适用于川渝地区页岩气高性能水基钻井液研究

川渝地区威远地层北陡南缓,且存在多个潜伏高显示,开采潜力大。通过X-射线衍射对页岩矿物组分及基础物性进行研究,明确了页岩微观结构对井眼稳定性的影响机制。提出“强化封堵-合理抑制-有效润滑”多元协同作用的钻井液防塌技术思路。并对高性能水基钻井液体系的关键处理剂进行了优选。经过大量的室内实验形成体系的基本配方：11.5%原矿土+0.5%NaOH+0.1%～0.2%KPAM+7%～10%KCl+0.6%PAC-LV+4%SMP-Ⅱ+5%RSTF+3%超细酸钙(2%800目+1%1 250目)+2%NRH+8%～10%RH150+重晶石。经室内评价结果表明,该体系可抗温130℃、适用密度可达2.20 g·cm^-3,具有与油基钻井液相当的封堵、抑制能力,润滑性能优良,流变性稳定。在威204H11-X井的现场应用表明,该体系在水平段钻进期间,纯钻时间290 h,机械钻速6.55 m·h^-1,井径扩大率5.70%,表现出携砂能力强,井壁稳定,井眼通畅的效果,与使用油基钻井液的相邻井相当,可满足威远地区安全、高效、经济钻井的需求,具有广阔的应用前景。     

霍尔果斯地区钻井液技术难点及对策

霍尔果斯地质情况复杂,泥岩含量高。在钻井过程中,卡钻、阻卡、井漏事故频繁,为此采用了CQ-XWQG高性能水基钻井液和高密度油基钻井液,并根据漏速的大小,采用合适的LCM堵漏技术。根据霍尔果斯背斜地层的特征及已完成井的资料,确定了CQ-XWQG高性能水基钻井液和高密度油基钻井液的配方,并分别对其流变性、稳定性、抑制性等性能进行了评价,结果表明,两种钻井液的流变性、稳定性、封堵性及抗污染能力均能达到设计要求。霍11井采用了两种钻井液,复杂事故发生率减少,应用LCM堵漏技术,减少了钻井液的漏失量,大大提高了钻井速度。这表明,CQ-XWQG高性能水基钻井液、高密度油基钻井液、LCM堵漏技术的结合,可以解决霍尔果斯背斜钻井过程中存在的卡钻、井漏等复杂事故,提高钻井速度,降低钻井成本。     

樊154-平1井小井眼水平井钻井液技术

樊154-平1井是胜利油田第一口小井眼长水平段水平井,也是胜利油田第一口在低孔低渗区块实施长水平段分段压裂改造以期获得较高产能的局重点试验井。该井完钻井深4066m,水平位移1517.30m,水平段长1230.00m。该井上部地层岩性胶结疏松,易发生坍塌,钻井液的主要作用是抑制地层粘土造浆;水平段岩性主要为泥页岩,钻井液应增强抑制性,防止发生严重的井壁垮塌掉块。因此,针对钻井液要满足润滑、携岩、井壁稳定和油气层保护以及低钻井成本等多项因素,三开水平段采用铝胺高性能钻井液,该钻井液防塌、抑制和润滑防卡能力强,保证了钻井施工的正常进行,该井安全钻至井深4066m。     

页岩气水平井钻井液技术的难点及选用

随着我国经济的迅速发展,现代化建设和人民日常生活对天然气资源需求量越来越大,为了适应这一需求,我国开展了页岩气资源的全面勘探工作。页岩气资源有自身的储藏特征,开发时以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。但是,页岩气位于地层裂缝发育阶段、对水非常敏感,长水平段钻井很容易碰到井漏、垮塌、缩径等问题,此外还有摩阻、携岩及地层污染等问题,这些问题是不利我们开采页岩气的。解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题是页岩气成功开采的关键。选择合适的钻井液是井壁稳定、润滑、防卡、和井眼清洗的关键。具备提高页岩的毛细管压力,杜绝钻井液对页岩的渗入,使井壁保持最大的稳定性,同时还要具备良好的润滑、防卡和降阻作用,油基钻井液是最理想的选择,也是国内外普遍采用的钻井液。     

页岩气开发钻井液技术研究

由于页岩气井特殊的储层特征,对钻井液的抑制性以及润滑性等提出了很高的要求,油基钻井液虽然能够满足页岩气水平井钻井的需要,但其环保问题以及成本问题等成为制约其大规模应用的瓶颈.为此,针对页岩气储层的特点,室内开展了适用于页岩气水基钻井液的抑制剂、增粘剂、降滤失剂以及润滑剂的优选,形成了一种高性能的页岩气水基钻井液体系.并对该体系进行了综合性能的评价,结果表明,体系具有良好的流变性能,在90 ℃下老化16 h后的高温高压滤失量仅为5.6 mL,摩阻系数为0.11;体系的钻屑热滚回收率达到了98.88%,具有良好的抑制性能;体系在150 ℃高温下老化后仍可保持较好的流变性能和降滤失性能,表明体系具有较强的抗温能力;体系在加入5%的粘土和氯化钠后流变性变化不大,说明体系具有较强的抗污染能力.说明优选的高性能页岩气水基钻井液体系具有优良的综合性能,能够满足页岩气水平井钻井的需要.     

国内页岩气水基钻井液研究与进展

页岩气开发过程中易出现井壁失稳、摩阻大、井眼净化能力差的问题,针对此类技术难题,要求页岩气水基钻井液具备抑制性强、流态良好、封堵性强、润滑性优异的特性。综述了页岩气水基钻井液难点、对策以及两类页岩气水基钻井液研究与应用,并提出了关于页岩气水基钻井液研究方向的建议。     

纳米成膜封堵钻井液在临兴区块的应用

临兴先导实验区位于鄂尔多斯盆地晋西挠褶带北段,主力开发层位为太2段致密气层。开发过程中先后钻遇泥页岩强水敏层、刘家沟组漏层、胶结疏松井段、纳米微裂缝发育煤层,容易引发井下复杂情况,延长钻井周期。针对该区块地层特点,提出"加强封堵防塌性,抑制性和润滑性相辅"的思路,研制出一种纳米成膜封堵钻井液,具有强封堵抑制作用,润滑性接近油基钻井液,还可以抗150℃高温。现场应用结果表明:LX103-X井建井周期32.04天,比设计提前了29%,二开斜井段井径扩大率仅为2.38%,LX105-X井首日进尺649米,创中联煤在临兴区块日进尺最快记录。目前该体系已成功应用4井次,在临兴区块大规模开发值得推广应用。     

高性能超微-纳米水基钻井液在东胜气田J30-7-P2井的应用

在分析东胜气田致密气藏储层特点及现有钻井液缺点的基础上,通过优选抑制剂、封堵剂及降滤失剂研制了抑制性好、致密封堵、润滑防卡能力强的高性能超微-纳米水基钻井液,并对其性能进行了综合评价。室内研究结果表明,高性能超微-纳米水基钻井液能有效减少压力传递、降低钻井液对岩心的侵入,渗透率恢复率达92.7%。现场应用结果表明,机械钻速为8.38 m·h^-1,API滤失量低于3.6 mL,最大扭矩为6.5 kN·m,效果显著。高性能超微-纳米水基钻井液能满足东胜气田致密气藏水平井钻井的需求。