水溶性高分子聚合物在钻井工程中的应用

目的 选用固壁性能好的高聚物类无固相钻井液,以确保复杂地层孔壁稳定性和钻孔工程质量,提高钻进效率.方法 在分析聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等水溶性高分子聚合物吸附成膜机理的基础上,通过正交实验优选出水溶性高分子聚合物无固相钻井液主剂与交联剂组分,测试该钻井液的漏斗黏度、API失水量、旋转黏度和胶结砂样的能力,并分析各影响因素的相关性,判断钻井液的流变性.结果 该钻井液表观黏度5.0×10-3～8.0×10-3 Pa·s,API失水量6～20ml/30min,属于假塑性幂律流体,具有良好的剪切稀释作用;在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用;具有良好的絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相,显著提高破碎地层的岩矿心采取率.结论 实验优选出的水溶性高分子聚合物无固相钻井液配方组成简单,施工现场配置方便,钻井液性能指标优良,确保复杂地层钻进工作的顺利进行.     

生物酶在水平井钻井液中的应用

提出了在水平井中运用生物酶解除钻井液对地层造成的伤害，详细阐述了生物酶的作用机理。通过室内粘度降低、滤饼清除和渗透率恢复等评价实验，及中东地区三口多油层井的现场对比实验，证明了运用生物酶作为破胶剂处理水平井钻井液对地层伤害的优越性。     

加重材料复配对高密度钻井液滤失造壁性的影响

研究了四氧化三锰与传统的加重材料(重晶石、铁矿粉)按不同质量比加重的高密度钻井液的滤失造壁性。实验结果表明,对采用相对单一的加重材料加重的高密度钻井液,当四氧化三锰与重晶石和铁矿粉按较优的质量比复配时,球形的四氧化三锰小颗粒对重晶石和铁矿粉大颗粒的充填效果较明显,得到的泥饼较致密。当四氧化三锰与重晶石、铁矿粉分别按1∶4和2∶3的质量比复配加重时,高密度钻井液滤失量小,而且泥饼渗透率较低。     

玉北地区钻井液技术

针对玉北地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、奥陶系灰岩地层易漏,导致的钻井周期长、机械钻速低、复杂情况多等问题,优选了适合各开次的钻井液体系。一开选用膨润土聚合物体系,利用其高膨润土含量解决地表流沙层的井壁稳定与井眼清洁问题;二开选用KCl聚磺钻井液,通过强化钻井液的抑制封堵能力与抗污染能力解决了因泥岩段水化膨胀、砂岩段形成虚泥饼造成的阻卡问题,实现了井壁稳定;三开选用KCl聚磺防塌钻井液,解决了高密度钻井液的抗污染问题,实现了深部地层的快速钻进;四开选用低固相聚磺钻井液,大幅度提高了深部地层的钻进速度。     

钻井液润湿性对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量的影响

利用自行设计的HTHP岩心滤失简易装置,近似模拟井下条件形成泥饼,并考察不清洗、清洗、清除并清洗3种情况下岩心与水泥浆的剪切胶结强度;同时,用金属棒模拟套管进行相应实验.研究表明:钻井液润湿性对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结强度的影响非常大,与水基钻井液相比,油基钻井液形成的界面胶结强度降低了近15%.因此,在设计前置液时合理使用润湿反转剂很有必要.     

聚合物型无固相钻井液的实验研究

通过正交实验优选出水溶性高分子聚合物无固相钻井液主剂与交联剂组分.该钻井液性能指标优良:漏斗黏度17～30 s,API失水量6～24mL/30 min,属于假塑性幂律流体,具有良好的剪切稀释作用.在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到"下金属套管"固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无...     

朱寨子油区低压低渗储层钻井液保护技术研究

朱寨子油区的油气藏具有压力系数低、物性差、渗流能力低、孔喉微细、比表面积大和泥质含量高等特点,容易受到固相、液相、聚合物吸附、矿物敏感等伤害。分析了朱寨子油区储层伤害机理,提出了朱寨子油区储层钻井液保护技术,在钻井液中加入一定量的聚合物抑制剂和无机盐抑制剂,可有效防止储层中的敏感矿物因滤液入侵而引起的敏感性伤害;经粒径优化的架桥粒子和可软化变形的ST-3按一定比例复配而成的复合暂堵剂,可以形成致密的泥饼以减少钻井液的侵入量和侵入深度;由两种表面活性剂复配组成的HFR可有效降低油/水界面张力而显著降低储层水锁损害的程度。有助于将侵入储层的液相返排出来,提高油相饱和度和渗透率,改善储层的渗流能力,最终提出两套钻井液保护技术。     

评价钻井液完井液对裂缝性地层封堵效果的新方法

泥页岩比表面积测定方法，泥页岩水化膨胀测定方法、钻井液泥饼压缩性评价方法等现有诸多评价方法，都是针对泥页岩地层垮塌进行的研究，而对如何稳定破碎性地层及裂缝发育地层，目前还没有一种可行性的评价的方法。探讨了利用38742型泥浆失水仪来评价钻井液、完井液的封堵效果，实验结果表明：该法是现场评价钻井液、完井液封堵的评价方法。     

缔合聚合物在多孔介质中的缔合行为研究

根据缔合聚合物通过疏水侧链的缔合作用形成大尺寸聚集体的作用机理,提出利用具有两亲腔体独特结构的β-环糊精控制缔合聚合物的缔合程度,并利用聚合物溶液黏度间接计算缔合聚合物在多孔介质中的缔合程度。实验从β-环糊精质量分数对缔合聚合物黏度、聚合物聚集体形态、缔合聚合物在不同渗透率条件下的缔合程度几方面研究了缔合聚合物在多孔介质中的缔合行为。结果表明,β-环糊精仅对缔合聚合物的疏水侧链进行包裹,而对缔合聚合物分子主链和线性聚合物分子结构没有影响,缔合聚合物缔合黏度对表观黏度的贡献率超过94%。缔合聚合物在多孔介质中的缔合程度随渗透率增加而增加,同时由于缔合与解缔合作用的存在,缔合聚合物形成的聚集体尺寸更易与岩心孔喉尺寸相匹配,缔合聚合物渗透率在4 000×10~(-3)μm~2以下,岩心中的缔合程度均小于10%。     

某开发区聚合物化学降解剂配方研究

聚合物是长链高分子化合物,黏度较大,容易堵塞地层孔隙,降低地层渗透性,需要对堵塞孔道的聚合物进行化学降解,研究降解剂配方,实现解堵的目的。通过对聚合物采用不同组分、不同质量分数的降解剂进行室内降解反应实验,确定降解剂及辅助剂的成分和质量分数。次氯酸钠、H_2O_2和XF-2-C与聚合物溶液混合后降解效果好,能达到部分或完全溶解。综合反应效果、安全等因素,XF-2-C作为降解剂的主剂较为理想;降解效果随辅助剂质量分数的增加而增加,对于每种辅助剂都存在着一个最佳的质量分数;0.5%S9+1.2%XF-2-C降解聚合物效果最好,且药剂用量相对较小,用该配方处理聚合物溶液,最终黏度可达1.63mPa·s。     

PIBSI对油基钻井液性能影响研究

常温条件下分别采用5号和3号两种白油配制基浆和油基钻井液体系,并在基浆和钻井液体系中加入不同质量分数的聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI),考察不同温度下PIBSI的质量分数对基浆和钻井液体系流变、沉降和滤失性能的影响。结果表明,对于基浆而言,低温条件下(4℃)PIBSI能够提高基浆的沉降稳定性能,基浆的黏度随PIBSI质量分数的增加先降低后增加。对于油基钻井液体系而言,在适当质量分数下(5号白油体系PIBSI质量分数为2%,3号白油体系PIBSI质量分数为0.2%),PIBSI能够有效降低体系低温条件下(4℃)的黏度,而对室温(25℃)和高温(65℃)条件下体系的黏度、动切力等参数影响程度较小。PIBSI质量分数越高,两种油基钻井液体系的高温高压降滤失量越低。     

复配重晶石对水基钻井液泥饼质量的影响

泥饼质量对钻井复杂工艺的影响较大,而不同粒径的重金石颗粒相互填充堆积效果不同,密堆积程度迥异,泥饼质量差异甚大。通过研究单一类重晶石和复配重晶石对泥饼质量的影响,发现单一类重晶石的粒径集中程度远高于复配重晶石,泥饼质量远差于复配重晶石。不同的复配方式中大、小颗粒间的作用方式不同,泥饼质量也将产生较大的差异。实验发现采用0.89μm重晶石与250目—325目重晶石进行复配时,泥饼质量最好,采用其他复配方式得到的泥饼质量相对较差,但都远优于单一类重晶石。     

微锰矿粉与重晶石加重油基钻井液差异性分析

重晶石是油基钻井液的主要加重剂,但是其加重的高密度油基钻井液存在诸多问题。为了探究微锰矿粉在油基钻井液中的适用性,采用激光粒度分析仪和扫描电镜分析了重晶石和微锰矿粉的粒度分布和微观形态,对比分析了重晶石油基钻井液体系和微锰矿粉油基钻井液体系在流变性、失水造壁性、润滑性、沉降稳定性、储层保护性能方面的差异。结果表明,在低密度条件下,微锰矿粉体系和重晶石体系差异小;在高密度或超高密度条件下,微锰矿粉体系低黏高切,泥饼黏滞系数小于0.10,沉降密度差小于0.03 g/cm³,酸溶后渗透率恢复率大于95.00%,其流变性、润滑性、沉降稳定性、储层保护性能均优于重晶石体系;微锰矿粉体系比重晶石体系失水量大,泥饼质量差,建议将微锰矿粉中复配重晶石以提高体系的失水造壁性。研究结果全面揭示了微锰矿粉油基钻井液体系和重晶石油基钻井液体系性能的差异,对微锰矿粉改善高密度、超高密度油基钻井液的性能提供支撑,也为超高密度油基钻井液加重剂应用提供了新的发展方向。     

扎纳若尔油田巨厚盐层的钻井泥浆工艺

论述了盐对泥浆胶体性质的影响机理 ,介绍了两性离子聚合物抗盐泥浆的组成 ,总结了两性离子聚合物泥浆体系钻穿大段盐层的施工工艺及现场应用中常见的问题 ,指出抗盐泥浆的基础是保证处理剂对粘土颗粒足够的护胶能力 ,而手段是提高抗盐处理剂在泥浆中的含量。通过扎纳若尔油田的钻井实践 ,证明了两性离子聚合物泥浆极强的抗盐能力和钻穿盐层泥浆工艺的合理性     

压滤泥饼调制泥浆及其在砂层渣土改良中的应用研究

为解决泥水平衡盾构施工中压滤泥饼废弃产生的环保问题,提出一种利用压滤泥饼调制泥浆改良砂层渣土的新方法。从泥浆的密度控制、稳定性控制和粘度控制三个方面,开展压滤泥饼调制泥浆试验,从流动性与渗透性角度,确定改良砂层渣土的适宜泥浆掺量。结果表明：压滤泥饼调制的泥浆密度宜在1.29~1.34 g/cm³之间,掺入泥浆质量3%~5%的钠基膨润土,泥浆具有较高的稳定性和粘度。掺入渣土质量6%~10%的调制泥浆,便能达到与使用纯膨润土改良渣土相近的效果,泥浆用量大为减少。所以利用压滤泥饼调制泥浆并运用于砂层渣土改良是可行的,是一个节能环保的新思路。     

史12井钻井液技术

史12井是一口预探井,位于山东省东营市东营区龙居乡大孙村西北距离约650m。设计井深3750m,实际完钻井深3801m。该井上部地层易造浆,下部沙河街地层易井壁失稳产生掉块,造成井下复杂,过高的钻井液密度会损害油气层。针对该井不同地层段的实际情况,在室内实验基础上确定上部施工采用聚合物钻井液体系,下部采用聚磺聚合醇钻井液体系,并制订了相应的维护措施,应用低密度钻井液顺利完成了施工任务,有效地保护了油气层。     

高密度饱和盐水聚硅磺化润滑防塌钻井液体系在黑池1井的应用

黑池1井在嘉陵江组钻遇大段盐岩及石膏层,且地层破碎、裂隙发育。沿用聚硅醇钻井液体系施工,钻进中钻井液流变性不稳定,起下钻遇阻严重。通过优选饱和盐水聚硅磺化钻井液体系,配合相应的钻井液现场维护处理工艺,施工中钻井液体系流变性及沉降稳定性好,润滑能力强,解决了盐岩及石膏的污染问题;钻进中井壁稳定;起下钻畅通无阻,无复杂事故发生,顺利穿过嘉陵江组。