煤层气水平井钻井液优化技术探讨

煤层气多分支水平井具有单井产量高、生产周期短、采收率高、生产井场占地面积小的特点,但我国煤层地质条件较为复杂,开采问题的关键是煤层钻井井壁稳定。实验室内在水包油钻井液体系中加入不同种类和用量的乳化剂、油水比和增黏剂以及不同种类和用量降滤失剂和流变性调节剂并对其进行优选,并优选出了油水比分别为4:6、5:5和6:4的水包柴油钻井液配方和油水比为4:6的水包原油钻井液配方。该低固相水包油钻井液具有密度低、润清性好、滤失量低、稳定性好等特点,且具有良好的抗阻、抗污染能力,配制简单,密度和流变性易于控制。     

抗温180℃水包油钻井液研究及应用

针对低压储层钻井保护油气层的要求,通过室内研究形成了油水比为7：3～3：7的水包油钻井液,密度在0．88—0．97g／cm3可调,抗温达180℃,具有良好的乳化稳定性和流变性,防塌能力强,在城深7井和城深9井的现场应用结果显示,研究的水包油钻井液性能稳定,具有良好的抗高温、抗CO2污染能力,有利于安全快速钻井和发现、保护油气层,能够满足深井近平衡、欠平衡钻井的要求。     

抗高温低密度水包油钻井液在文古2井的应用

文吉2井是位于中原油田文留地区古潜山的造的一口重点探井，是实现东濮潜山突破的首选目标。文古2井井深为4750.18m，地层孔隙压力系数为0．98－1．0，井底温度为166℃，该井在五开井底欠平衡钻井施工中首次使用了抗高温低密水包白油井液，该体系乳化剂为新研制出的抗高温水包油乳化剂A－1（抗温可达180℃）；油为5＃白油，体系荧光级别在6级以下，对探井地质录井无影响；油水比为6：4；该钻井液密度在60℃下为0.89g/cm^3，在40MPa,150℃下为0.93g/cm^3，基本满足欠平衡钻井要求，在现场应用过程中，占井液遇到了H2S气体侵以及严重的石膏侵和HCO3^-,CO3^2-问题，经处理后，保证了钻进液PH值在12－13之间，钻井液整体性能良好，证明该钻井液抗污染能力强。现场用水包白油钻井液在高温高压下有良好的流变性；静、动态涌透率恢复值分别为91．4％和83．1％，保护油气层效果好；具有良好的抑制性和润滑性，携砂效果良好，起下钻畅通无阻；钻井液密度一直稳定在0.88-0.89g/cm^3之间，实现了真正的欠平衡钻井；电测一次成功率为100％。     

柴参1侧1井钻井液技术

柴参1侧1井是在柴参1井直井眼内侧钻出的一口井．所钻地层为泥岩层段，成岩性差且裂隙发育，地层破碎．极易水化剥落及坍塌，在井深3600m左右有断层存在．极易发生井漏、井壁失稳及坍塌，柴参1井在钻井过程中井壁垮塌严重。柴参1侧1井通过应用聚合醇钻井液顺利钻达目的层，在钻进过程中未发生一次因井眼坍塌而引发的井下复杂及事故；与柴参1井相比。该井井径扩大率较小，大部分井段的井径扩大率都在16％左右；在钻进过程中钻井液密度控制为1．22～1．23g／cm^3，全井处于近平衡钻井状态，取全了各种资料。现场应用表明，聚合醇钻井液是一种强抑制性体系，通过优选聚合醇等各种防塌处理剂．满足了不同井深的需要；其防塌封堵性、润滑性和流变性良好。满足了柴参1侧1井的钻探要求．很好地保护了油气层。     

抗高温低密度水包油钻井液在梨深1井的应用

针对梨深1井目的层营城组和沙河子组地层压力梯度较低（为0.94-0.98）,选用了低密度水包油钻井液进行欠平衡钻进,密度为0.89-0.91 g/cm3。该井从井深3 799.33 m点火成功,到井深4 368.5 m完钻,实现全井段边喷边钻,共发现13个气层,厚度为26 m,最高气流量达3 326 m3/h。水包油钻井液具有井底负压值波动小、高温稳定性强、密度可调范围广、防塌和润滑效果好,对油气层污染小等优点。在温度达到160℃,油水比高达70∶30的情况下,没有出现油水分层现象。该井欠平衡钻进868.5 m、泥页岩浸泡69 d,没有发生井壁垮塌现象,平均井径扩大率为9.3%,达到了负压钻井的目的。     

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。     

水包油钻井液在宋深101井负压钻井中的应用

在分析钻井区块地质概况的基础上,决定采用水包油钻井液钻进宋深101井欠平衡井段,并给出了配方。现场应用证明,该钻井液体系能够满足欠平衡钻井的要求,具有较好的稳定井壁能力,而且对录井、测井无影响。     

塔河油田沙116井钻井液技术

沙116井是在塔里木盆地沙雅隆起部署的一口盐下重点超深勘探井，完钻井深为6350m,钻井周期为241．375d。该井使用聚合物钻井液、聚磺防塌及欠饱和盐水钻井液。在深井段采取的防塌防卡措施有：保证钻井液中有足够的防塌处理剂，使体系有较强的封堵性和造壁性；保持高分子量聚合物的含量；控制高温高压滤失量在15mL以内；钻井液密度应能平衡地层坍塌应力；盐层段钻进要求钻井液含有足够的抗高温、抗盐、抗钙处理剂以及护肢剂。该井最高钻井液密度为1．68g／cm^3，取心12次，长70．74m，共发生井漏4次，进行了反复的地层承压堵漏。应用结果表明，以LHB-105、KPAM为主的聚合物及聚磺钻井液体系，具有极强的抑制包被作用，流动性好，粘度和切力低，悬浮携岩能力强，并具有较强的热稳定性能，易维护处理,有效避免井下复杂情况的发生；该井使用的钻井液体辱满足了钻井施工，地质录井的需要，全井钻井液性能优质稳定，井下安全，钻进、起下钻、测井、固井作业均顺利，满足了钻井工程的需要，达到了地质勘探目的。     

水包油欠平衡钻井液在达2井的应用

经室内评价实验,确定了水包油钻井液体 系配方,即由3.5%膨润土浆 0.5%～1.0%降滤失剂PAMS601A 2%～3%高温稳定剂PAMS601B 0.5%～2.0%主乳化剂A-1 0.1%～0.2%辅助乳化剂B-1 60%柴油组成.介绍了该水包油钻 井液体系在达2井实施欠平衡钻井技术中的应用,包括水包油钻井液性能日常维护措施,初 期井段应用效果,遭遇二氧化碳气体污染、地层出水等问题时的处理措施.现场应用结果表 明,该水包油钻井液体系流变性良好,高温稳定性优,携砂能力强,抗污染能力强,起下钻畅通无阻,能够满足深井欠平衡钻井工艺的需要.     

欠平衡钻井技术在碳酸盐岩超深水平井TP127H井中的应用

塔河油田托甫台地区奥陶系碳酸盐岩储层安全压力窗口窄,储层以裂缝、缝洞为主,钻井中易漏、易涌。TP127H井是该区一口碳酸盐岩超深水平井,钻至井深6 914.39 m,漏失钻井液量1 538.67 m3,水平段钻进钻遇多个溶洞,为安全顺利钻至设计井深,对该井实施了欠平衡钻井工艺。论证了该井欠平衡钻井的可行性,分析了欠平衡钻井技术的钻井液密度、井口控制压力和井底压力,研究成果应用于TP127H井欠平衡钻井施工中。应用结果表明,该技术有效地解决了TP127H井漏失难题,对同类油藏的钻井施工提供了借鉴。     

用于钻水平井的低密度水包油乳化钻井液

针对任平1井水平钻井的特点,研制了一种低密度、高油水比的水包油乳化钻井液。考察了乳化剂、增粘剂和配制工艺对乳状液性能的影响,评定了钻井液性能,介绍了现场应用情况。该钻井液性能稳定,润滑性好,净化井眼的能力强,能满足水平段钻井的要求。     

深水钻井条件下合成基钻井液流变性

目前合成基钻井液体系在深水钻井中应用比较广泛,其低温流动性也成为深水钻井中较受关注的问题。通过测定线性α-烯烃合成基钻井液在不同组成时的黏度-温度特性,研究了乳化剂种类、有机土加量、油水比以及钻井液密度等对合成基钻井液低温流动性影响,探讨了基油种类和黏度对油包水钻井液的黏度-温度特性影响。实验结果表明,乳化剂种类是影响线性α-烯烃合成基钻井液低温流动性的最主要因素,其次是有机土加量和油水比,而加重材料对合成基钻井液低温增稠程度影响较小;基油低温黏度是影响深水合成基钻井液体系黏度的重要因素。线性α-烯烃合成基钻井液较矿物油和气制油基钻井液具有更优的低温流动性,可以应用于深水钻井作业。     

深井水包油钻井液高温高压密度特性模拟实验研究

深井、超深井中井下温度和压力高,井下钻井液密度变化较大,易引发一些复杂事故的发生。利用石油大学(华东)泥浆研究室研制的高温高压钻井液密度模拟试验装置,针对欠平衡深井钻井用的一种水包油钻井液体系,开展了高温高压条件下的钻井液密度特性模拟实验研究,为进一步开展井下钻井液静液柱压力的预测研究奠定了基础。研究结果表明,同一油水比水包油钻井液在同一温度下,密度随压力呈线性上升趋势,且两种温度下的上升斜率基本相近,在同一压力下密度随温度上升而下降;在不同油水比条件下,每种水包油钻井液在同一温度下,密度随压力上升的斜率基本相近,在同一压力下密度随油水比增大而下降。     

废弃钻井液固化研究

生物毒性实验结果表明，大庆油田常用的钾基聚合物钻井液和两性复合离子聚合物钻井液无可检测毒性，但毒性组分和有害项目测试结果表明，它们均有潜在的毒性危害，必须进行处理，研究了废弃钻井液固化剂和固化工艺，提出固化剂配方为（5％－15％）疏松剂＋（5％－18％）硬化剂＋（1％－10％）吸收剂＋（1％－3％）破胶剂，评价了固化效果，固化物抗压强度为0．2－1．0MPa，孔隙度为28％－48％，pH值为7－9Cl^-浓度在2000mg/L，在清水中浸泡不造浆，不存在再次处理的可能性，表明固化处理后钻井液毒性组分得到很好的牵制，重金属和部分有机物浸出浓度及COD值很大程度地降低，完全达到对环境无害的要求，固化物的孔隙结构与土壤相似，有利于作物根部呼吸和过多水分蒸发及地表水下渗，能够很好地满足土地复耕需要。     

MEG钻井液在吐哈油田小井眼侧钻井中的应用

吐哈油田小井眼开窗侧钻井主要采用混原油钻井液,不利于环境保护。从研究MEG单体的作用机理入手,以钻井液润滑性、抑制防塌性为主要评价指标,对MEG钻井液配方进行了优选,并对优选配方钻井液性能进行了评价。该钻井液在4口小井眼开窗侧钻井进行了试验应用。结果表明:应用井无阻、卡现象,平均钻井周期缩短了7.2d;在未混原油的情况下钻井液润滑系数比乳化原油(15%~20%)钻井液降低了34.6%;油层保护效果好,其中温5-41C井日产油14.4t,同比温五区块平均产量提高了128.4%,神218C井是神229区块目前唯一的自喷井。表明优选出的MEG钻井液具有优良的润滑性、抑制防塌性及良好的储层保护效果,特别适合强水敏地层及大斜度井和水平井等特殊复杂工艺井的钻进。     

南堡潜山油气层钻井完井液技术

冀东油田南堡潜山油气藏埋藏深(4000~5600 m),地温梯度大(4.22°/100 m),井底最高温度为223℃,地层压力系数低,为0.96,储层微裂缝发育,气油比大。为满足其储层保护和安全生产的需要,研究了抗220℃高温低密度低固相钻井液和抗170℃高温冻胶阀技术。抗高温低密度低固相钻井液选择2种四元共聚物分别作抗高温增黏剂和抗高温降滤失剂,并配合使用SMP和SPNH以及耐温封堵剂FT3000,抗高温水包油钻井液由研制的抗温能力强、抗盐能力好的HWZR和HWFR乳化剂,优选出的增黏剂HVF-H和抗高温降滤失剂HWFL-H与HVS-H等组成,2套体系在220℃老化48 h性能良好,可满足井眼清洁的需要,使用密度范围为0.98~1.08 g/cm3;抗高温冻胶阀实现了起下钻和套管回接过程分隔油气层和保护油气层的目的。目前已钻井22口,8口探井应用了抗高温低固相钻井液,13口开发井应用了水包油钻井液,2口井应用了抗高温冻胶段塞封堵技术,均取得良好的效果,确保了全过程油气层保护。     

新型抗高温水包油钻井液研究与应用

针对渤海油田潜山地层压力控制钻井中水包油钻井液抗高温性、稳定性、可重复利用性不足等问题,通过优选抗高温乳化剂、增粘剂、降滤失剂等研制了新型抗高温水包油钻井液.室内评价结果表明,新型抗高温水包油钻井液具有良好的抑制性、润滑性、稳定性、抗污染性和油气层保护能力.根据JZ25-1S等油田潜山地层井中低温特性,为降低钻井液成本,对新型抗高温水包油钻井液配方进行了优化,取得了成功应用,可在渤海其他油田潜山地层中推广.     

可循环微泡沫钻井液技术研究与应用

针对在低压裂缝性潜山油层和砂岩油层的勘探开发中，使用常规水基钻井液存在严重漏失问题，钻井工艺研究院研制出了抗高温可循环微泡沫钻井液体系。室内对发泡剂、稳泡剂用量以及该钻井液的稳定性、抗温性、抗污染性和油气层保护进行了评价。结果表明，该体系起泡性能好，微泡沫基液与气体接触后可产生大量颗粒较细的微泡沫，微泡沫稳定性强，在长时间循环和高温条件下性能稳定，抗污染能力强，与储层流体及钻井液处理剂配伍性好；配制微泡沫钻井液，发泡剂最佳用量为0．4％～1．0％，稳泡剂最佳用量为0．1％～0．3％。现场应用表明，微泡沫钻井液具有低密度的特点，在三开钻进过程中相对稳定，解决了在低压储层钻井时遇到的井漏问题，避免了因井漏引起的储层损害，达到了保护油层的目的；该钻井液具有较强的携砂能力，岩屑返出正常，完全满足了开发低压油气层工程和地质需要。     

抗160℃超高密度柴油基钻井液体系

由于油气勘探开发逐步向深层、非常规等油气藏发展,要求采用抗高温超高密度油基钻井液钻进,该钻井液必须具有良好流变性、低的高温高压滤失量、良好的封堵性与动/静沉降稳定性。研讨了抗160℃超高密度柴油基钻井液配方。通过大量实验得出,采用重晶石加重,无法配制出具有良好流变性能与动沉降稳定性能的超高密度柴油基钻井液;形成了抗160℃密度为2.4～3.0 g/cm3超高密度柴油基钻井液配方为,0#柴油与25%氯化钙盐水的质量比为90∶10,加入有机土+0.8%主乳化剂+1%辅乳化剂+1%润湿剂+5%降滤失剂+3% CaO+加重剂（重晶石∶MicroMax为6∶4）,其中有机土加量随钻井液密度增加而下降,密度为2.4、2.6、2.8和3.0 g/cm3的柴油基钻井液,最佳有机土加量分别为1%、0.5%、0.3%、0。