海洋深水表层动态压井钻井液体系研究

为了满足海洋深水钻井液用量大以及作业平台的限制,动态压井作业模式被广泛应用。针对动态压井钻井液体系,采用可钝化激活的增粘剂开展了研究,构建了动态压井钻井液体系。室内研究表明:构建的动态压井钻井液体系基浆具有良好的可泵送性,经海水稀释并激活后,能满足深水钻井的需求。     

深水动态压井钻井井筒压力模拟

动态压井钻井技术可有效解决深水表层钻井过程中出现的溢流或井漏、井塌等井下复杂事故。为研究深水表层动态压井钻井过程中的压力变化特征,结合动态压井钻井基本原理,建立了动态压井钻井井筒物理模型,通过设定海水和加重钻井液的初始排量、排量随时间的变化率,推导出了变排量、变密度模式下的动态压井钻井井筒压力数学模型。根据墨西哥湾深水钻井实例数据,计算分析了动态压井钻井过程中环空密度、环空压力、环空压耗以及井底压力随时间的变化关系。结果表明,动态压井钻井技术的关键在于通过实时调整海水排量、加重钻井液排量控制混浆密度,进而控制环空液柱压力,达到深水表层安全钻井的目的;机械钻速是影响井底压力的重要因素,机械钻速越大,由岩屑产生的附加密度越大,井底压力越大。     

深水钻井抗高温水基钻井液体系研究及应用

深水钻井时存在易形成气体水合物、高温和低温并存对钻井液性能产生严重影响等问题。因此,为满足深水钻井作业的需要,通过对水合物抑制剂、抗高温增黏剂以及抗高温降滤失剂的优选与评价,研制了一套适合深水钻井施工的抗高温水基钻井液体系,并对钻井液体系的综合性能进行了评价。结果表明,该钻井液体系在低温到高温变化过程中黏度和切力变化幅度不大,仍能保持良好的流变性能;当钙膨润土的加量为15%时,钻井液体系仍能保持较好的流变性和较低的滤失量,具有良好的抗污染性能;钻井液体系的沉降因子在0. 5左右,具有良好的沉降稳定性;钻井液体系对储层钻屑的滚动回收率可以达到94. 5%,具有良好的抑制性。现场应用结果表明,S-1井钻井施工过程顺利,无井下复杂情况出现,说明该钻井液体系能够满足深水高温高压井的钻井施工需求。     

深水高盐/阳离子聚合物钻井液室内研究

通过实验优选适合海洋深水钻井的高盐/阳离子聚合物钻井液体系。该体系以20%NaCl作为水合物抑制剂,以高分子量的阳离子聚合物作为絮凝剂,以小分子量的阳离子聚合物作为黏土稳定剂,配合降滤失剂、增黏稳定剂、润滑剂等处理剂配制而成。室内实验表明该体系具有良好的流变性,较强的抗污染能力,较强的抑制性和良好的油气层保护能力,同时能阻止低温下天然气水合物的形成,满足今后海洋深水勘探需要,减少深水钻井作业风险。     

抗220℃高密度油基钻井液的研究与应用

针对超高温深井、超深井钻井液体系抗温能力不足、使用密度低、动态沉降稳定性差等问题,研制出抗温220℃的乳化剂、增黏剂、降黏剂及最高使用密度为2.30 g/cm3的油基钻井液配方。室内评价结果表明,超高温乳化剂SD-HTPE和SD-HTSE对钻井液的流变性影响小,220℃热滚后破乳电压达到1201~1856 V;超高温增黏剂SD-OIV可使体系的LSRYP由3 Pa增大至13 Pa,动态沉降稳定系数由0.2096增大至0.6466,高温高压滤失量降低率最高达76.74%;超高温降黏剂SD-ORV可使体系LSRYP降低85.71%;体系在220℃、40 MPa、低剪切速率下具有良好的动态循环流变性及热稳定性。该套体系在川南塔探1井得到成功应用,应用结果表明,超高温高密度油基钻井液体系在214℃下热稳定性、流变性、沉降稳定性和高温高压滤失量等性能较好,施工过程无阻卡,起下钻顺利,具有良好的现场应用效果,满足超高温深井、超深井的钻井需求。      

琼东南深水钻井液体系研究

分析了琼东南深水区域的地质和复杂情况,确定该区域潜在着海底页岩稳定性差、安全密度窗口窄、钻井液低温增黏、浅层气和天然气水合物等情况.在研究深水钻井液低温流变性能和深水钻井液中水合物生成的影响因素的基础上,通过室内实验构建了一套适合琼东南深水钻井的水基强抑制环保型钻井液.室内评价结果表明,该体系的低温流变性能好;抑制能力比油基钻井液略差,但远高于其他水基钻井液;能抑制天然气水合物的生成,保证在1500～2000 m水深条件下静置5d无水合物生成;抗污染能力强,满足琼东南深水钻井的需要.     

钻井液处理剂对气体水合物生成温度和压力影响研究

针对海洋深水钻井过程中可能出现的气体水合物影响问题,对目前海洋常用的水基钻井液体系抑制气体水合物形成能力以及不同处理剂对气体水合物生成温度和压力的影响进行了研究,并构建和评价了适合于深水钻井的高盐聚胺钻井液体系.研究结果表明,盐类和醇类处理剂能有效抑制气体水合物的生成,高盐聚胺钻井液体系能满足深水钻井的需要.     

聚α-烯烃合成基深水钻井液体系性能研究

通过合成基基液的性能比较,结合海洋深水钻井的特点,对具有较好低温稳定性、能有效抑制气体水合物、稳定地层的聚α-烯烃合成基钻井液进行了研究．并对形成稳定聚α-烯烃合成基钻井液的乳化剂进行了合成、筛选和评价。提出了与该体系相配套的乳化剂、降滤失剂等系列处理剂,并通过对合成基钻井液处理剂的研究,在实验室建立了适合海洋深水钻井的聚α-烯烃合成基钻井液体系。     

钻井液中生物增黏剂对固井水泥浆性能及结构的影响

固井中由于环空绕流等原因会造成水泥浆和钻井液掺混,现场相容性评价实验发现钻井液中的生物增黏剂会引发混浆流动性急剧变差,致使施工作业泵压快速升高,严重时将有可能导致固井失败。为此,开展了生物增黏剂对水泥浆性能及结构的影响实验:1用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜对掺入生物增黏剂前后的水泥浆的结构、物相和微观形貌进行观察对比;2用原子吸收分光光度计分析水泥浆滤液的离子种类及含量,并考察水泥浆滤液中金属离子对钻井液和生物增黏剂溶液的影响。结果表明,生物增黏剂造成混浆流动性变差的机理在于:水泥浆与钻井液掺混后,生物增黏剂与水泥浆水化产生的Al 3+、Fe3+交联形成凝胶并大量包裹吸附水;混浆中维持其流动性的自由水显著减少,使得混浆流动性急剧变差;混浆出现"假凝",表现为稠化时间显著缩短;水泥浆水化进程延缓表现为水泥环抗压强度发展缓慢。     

保护储层与环境的深水钻井液室内研究

深水区域的油气资源极为丰富,已成为勘探开发的重点。但深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、存在水合物及浅层流、井眼稳定等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。研究配制了一种深水水基钻井液:在海水中分别加入了适量的优质膨润土、增黏剂、降滤失剂、防塌剂及水合物抑制剂。室内试验结果表明,该钻井液能够有效抑制水合物的形成,加重后的流变性好,抗侵污能力较强,抗钻屑达10%,抗NaCl达15%,抗CaCl2达0.3%;热滚回收率高,抑制性强,在相同条件下与合成基钻井液的热滚回收率相等;保护油气层的效果好,其渗透率恢复率可达90%以上;其所选用的处理剂及配制的钻井液的EC50值均大于10000 mg/L,无生物毒性,可以满足海洋深水钻井的要求。      

海洋深水高盐阳离子聚合物钻井液室内实验研究

海洋深水钻井作业条件复杂,钻井液中一旦形成天然气水合物,必将导致钻井液无法正常循环,从而使钻井作业时间延长。针对这一问题,通过室内实验优选出了适合海洋深水钻井作业的高盐阳离子聚合物钻井液配方。该钻井液是以20%NaCl作为水合物抑制剂,以高分子量阳离子聚合物作为絮凝剂,以小分子量阳离子聚合物作为粘土稳定剂,并配合使用降滤失剂、增粘稳定剂、润滑剂等处理剂配制而成。实验结果表明,所配制的钻井液具有较好的抗温性和较强的抗污染能力,以及良好的抑制性和油气层保护能力,能够阻止低温下天然气水合物的形成,可以满足海洋深水钻井作业的需要。     

适于生物酶破胶的新型水平井钻开液体系

在水平井钻完井作业中。要求先前的钻开液能与后续的破胶技术相匹配．考虑到现场的安全因素．有必要对现有的无固相钻开液体系进行改进。采用新型的增粘剂代替原有的XC增粘剂,试验结果显示,新型增粘剂加量为0．7％时能满足对流变性的要求;通过对钻开液体系中的添加剂进行评价和筛选,得出2％的降滤失剂能有效控制失水。2％的润滑剂降摩阻率可以达到72．1％,最终得到新型钻开液的配方为：海水＋0．7％PF-VIS-1＋2％DFD十0．25％Na2CO3＋3％KCl＋2％HLX。该体系对JBR生物破胶剂十分敏感,在加量达到0．2％时,破胶率就达到90％以上。破胶效果好。     

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。      

加强钻井液管理提高经济效益

胜利石油管理局海洋钻井公司的钻进液技术已完成了从淡水与浆到海水配浆的发展阶段，形成了一套比较的专项工艺,量钻井液技术的管理仍存在严重不足，部分钻井液处理剂使用不合理，钻井液管理存在的问题为：（1）钻进液设计与现场施工不符，针对性不强；（2）钻进液管理体制与现场施工不协调，服务没有标准，监督没有依据，执“法”不严；（3）钻进液处理把关不严，虽层层设网络，各级设备检验机构，但仍有部分质量差的产和于钻井；（4）有些处理剂使用不合理，如降滤失剂和增粘剂。通过分析，对加强钻井液管理提出了相应的建议；（1）加强钻井液设计管理，设计要结合地层特性，钻井工艺和平台实际，尽量做得周密，细致；（2）理顺管理体制；（3）合理地使用钻井液处理剂。     

无固相钻井液抗高温增粘剂WTZN的研究与应用

阐述了研究无固相钻井液抗高温增粘剂的重要性,介绍了一种无固相钻井液增粘剂的室内合成方法,并对合成样品的增粘效果、在淡水和盐水体系中的抗高温性能进行了实验评价,并对其现场应用效果进行了分析.结果表明:WTZN无固相钻井液增粘剂增粘、提高动切力效果好,有利于提高钻井液携带岩屑能力;抗高温稳定性强,可用于深井勘探开发;在淡水和盐水中的增粘效果和抗高温能力均十分明显.     

GW-1油基钻井液增黏剂的合成和性能

随着页岩气的快速发展,各种页岩层地质复杂情况带来的问题相继暴露出来,油基钻井液逐步成为页岩气地层水平井的首选。但是在一定条件下,油基钻井液也面临流变性不好、黏度低、携带岩屑能力差等问题。针对上述问题,通过缩聚法研制了一种GW-1油基钻井液增黏剂。分别采用红外光谱仪、热重分析仪对GW-1的结构及其热稳定性能进行了分析,同时评价了GW-1在油基钻井液体系中的性能。实验结果显示:GW-1增黏剂热稳定性良好,抗高温;GW-1加入到油基钻井液体系后,增黏效果显著,同时还能提升钻井液的电稳定性,大大降低了油基钻井液的滤失量,是一种很好的油基钻井液增黏剂。     

抗高温无黏土相钻井液体系研究与性能评价

为了使钻井液摆脱对黏土的依赖,较好地保护油气储层和提高钻井速度,通过引入磺酸基团和阳离子单体,合成了增黏降滤失剂SSDP;对增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂进行优选和复配,研制出了抗高温无黏土相钻井液,并对其进行了性能评价。结果表明:所研制的钻井液具有较好的抗温性能,耐温能力达160℃;具有较好的抗劣土污染能力,抗劣土污染容量限达到10%以上;润滑能力接近油基钻井液水平;岩心渗透率恢复率大于90%,具有较好的储层保护效果。由性能评价结果可以看出,该钻井液较好地解决了以往无黏土相钻井液在高温下聚合物降解造成的黏度下降问题,保证了钻井施工的安全进行,具有较好的经济效益。      

油基增黏剂的研制及在榆林气田下古水平井的应用

榆林气田二开φ311.2 mm井眼属于大井眼、长裸眼井段,具有岩性多变、多套地层压力系统共存、水敏性黏土矿物含量高等特点,易出现起钻阻卡、拔活塞等复杂情况,决定使用油基钻井液,但必须解决其黏度控制问题。为此,以油酸为链终止剂,二甲苯为溶剂,以二聚酸和二乙烯三胺为原料,在230℃条件下合成了一种油基钻井液增黏剂,用红外光谱对该产品进行了表征,并对其性能进行了评价。实验结果表明:加入该增黏剂后钻井液在120℃热滚前后的表观黏度、塑性黏度值均比基浆高1倍;且加增黏剂后热滚前后的破乳电压基本保持不变。加有该剂的油基钻井液在靖平10-20、榆39-2H1、榆42-5H3和榆42-5H4井等4口水平井的二开井段进行了试验。通过现场试验发现,应用井段均未发生井壁失稳现象;泥饼光滑致密,有韧性;井径规则,井径扩大率小于5%;润滑性良好,现场滑动无托压现象。所以该体系适合四开下古水平井二开直井段大井眼施工。