金河1井有机盐氯化钾高密度钻井液技术

金河1井是位于准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜沙湾组断鼻构造上的一口探井.完钻井深为2 225 m.由于该构造地层压力系数高、地层倾角大、成岩性差、破碎严重,黏土矿物中蒙脱石含量最高达70%以上,钻进过程中频繁出现卡钻、垮塌、井漏等复杂事故.采用有机盐KCl钻井液,在高密度下兼顾钻井液抑制性、流变性、封堵防塌性,实现了钻井作业零事故.经现场应用表明,有机盐KCl高密度钻井液顺利钻穿金河1井高陡山前构造安集海河组700m厚地层,钻井作业中井壁稳定、井眼畅通;全井流变性能优良易控,钻进中扭矩平稳,砂样代表性好,钻屑基本呈原生片状且棱角分明,电测井径规则,钻井液封堵能力强,在完井液中不添加堵漏剂的情况下承压能力达到4MPa,电测一次成功率为100%,下套管固井一次成功,钻井周期仅为110d.     

抗240℃超高温水基钻井液室内研究

针对中国大陆科学钻探松科2井深部高温层段钻井作业需要,通过研制出高温稳定剂MG-H2,引入抗高温抗盐的凹凸棒土,优选抗高温降滤失剂,设计出一套以钠膨润土和凹凸棒土为黏土相的低固相抗240℃超高温的水基钻井液配方。MG-H2是采用反相乳液聚合方式研制出的一种油包水型高温稳定剂,其具有球状高分子柔性搭接、增强悬浮稳定性作用和半刚性微粒黏度特性,能实现对钻井液黏度、润滑、滤失性能的综合控制。优选出的3种降滤失剂及其加量配比为3%Lockseal+1%硅氟降滤失剂+1.5%Soltex。综合性能评价结果表明,该抗高温钻井液经过240℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要,能抗10%膨润土、5%Na Cl和1%Ca Cl2的污染。为松科2井下阶段抗260℃超高温钻井液的研制奠定了良好基础。     

胜科1井四开超高温高密度钻井液技术

胜科1井井深超过7000m,井底温度为235℃,压力超过100 MPa.该井地层情况复杂,存在盐岩、泥页岩及盐膏泥混层,钻井液性能难以调控.该井四开(4155～7026 m)钻进使用了聚磺封堵防塌钻井液、高密度聚磺非渗透钻井液和超高温钻井液.应用结果表明,这3种钻井液的高温稳定性、润滑性和剪切稀释特性良好,在高固相情况下仍具有良好的流变性和低的高压滤失量,能经受住各种可溶性盐类及高价离子的污染,配制和维护处理方便,各种钻井液之间的转换非常顺利,没有出现任何井下复杂情况.该套钻井液技术有效地保证了胜科1井的安全、快速钻进.     

超高温高密度钻井液体系的研究与应用

针对大多数采用重晶石加重的高密度钻井液在高温下存在的流变性能调控难、高温高压滤失量大、重晶石沉降等技术难题,从抗温、降滤失、控制黏度和切力、提高沉降稳定性能等方面提出了钻井液体系的设计思路,通过研发超高温封堵降滤失剂SMPFL-UP、超高温高密度分散剂SMS-H等核心处理剂,优选抗高温封堵防塌剂SMNA-1、高温稳定剂GWW、高效润滑剂SMJH-1等关键配套处理剂,经过配方优化及评价,研发出了一套超高温高密度钻井液体系（SMUTHD）,抗温达220℃。SMUTHD密度不超过2.40 g/cm3时,经220℃老化后流变性能稳定,高温高压滤失量小于12 mL,极压润滑系数为0.178,在220℃下静置7 d沉降系数（SF）小于0.54,表现出良好流变性能、滤失性能和高温沉降稳定性能。SMUTHD在顺南蓬1井五开进行了成功应用,累计进尺581 m,井底温度为207.4℃,实钻钻井液密度为1.75～1.80 g/cm3,不同施工阶段井浆的SF均小于0.52,施工期间钻井液性能稳定,井下安全,取心顺利。SMUTHD的成功研发及现场应用,有力保障了深部油气层的勘探发现、增储建产和低成本高效开发,提高了我国超高温高密度钻井液技术的自主化水平。      

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。     

莫深1井抗高温高密度KDF水基钻井液室内研究

莫深1井是位于准噶尔盆地中部马桥凸起莫索湾背斜上的一口超深预探井，设计井深为7380m，预测地层压力系数为2．12，预测井底温度为204℃。针对莫深1井高温高压并存问题，成功研制出抗高温高密度KDF水基钻井液。该体系主要由高温降滤失剂、防卡降滤失剂、抑制性降滤失剂、高温保护剂、高温封堵剂、高温增效剂、包被剂、润滑剂等组成。实验结果表明：密度为2．30g／cm^3的KDF水基钻井液体系在120～220℃范围内，滚动16h、48h及72h后均具有较好的热稳定性、沉降稳定性、流变性、失水造壁性、润滑性及抗污染性能，且配方的重复验证性较好。KDF水基钻井液配方应用范围广，可通过调整体系中处理剂的加量来满足莫深1井深井段不同温度条件下的钻井施工要求。     

秋南1井高密度钻井液应用技术

秋南1井是塔里木盆地库车凹陷东秋构造带上的一口重点超深预探井,完钻井深为7 003 m.该井自三开吉迪克组地层以下均采用KCl-欠饱和盐水高密度钻井液,钻井液密度最高达2.28 g/cm3;至完钻时,使用高密度钻井液施工了16个多月.应用结果表明,该钻井液具有良好的抗温性(150℃);控制钻井液Ph值为9～10,既有利于处理剂功效的发挥,又有利于保持钻井液有良好的热稳定性;在钻井液中加入表面活性剂和抗氧化剂,有利于抑制黏土水化分散、高温表面钝化,提高了钻井液的高温稳定性;高软化点沥青在高温条件下有良好的变形性,有利于改善泥饼质量,从而降低高温高压滤失量.但是,目前国内适合高密度钻井液的抗高温、抗污染处理剂种类少,选择面小;高密度钻井液的抗污染问题还没有得到很好的解决,现场只有采用置换的办法处理,造成维护处理成本增加,需要继续对抗高温、抗污染钻井液配方及应用工艺技术进行研究.     

强封堵高密度油基钻井液在新疆油田高探1井的应用

高探1井是2018年新疆油田的一口风险探井,位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造,该井塔西河组地层存在断层、破碎带,安集海河组地层具有极强水敏性,吐谷鲁群组地层存在高压水层。钻井过程中,易出现井壁失稳、阻卡、井下复杂情况高发等难题。针对该构造的地质特点,分析采用油基钻井液钻井过程中的技术难点,提出相应的技术对策。通过实验优选出强封堵高密度油基钻井液的配方,对其性能进行实验分析评价。实验结果表明,强封堵高密度油基钻井液30 min高温高压滤失量2.8 mL,60 min高温高压滤失量2.9 mL,30 min后滤失量趋于0;对安集海河组泥岩的膨胀率为0.7%,岩屑滚动回收率为97.6%;抗10%岩屑、15%水、4%水泥、15%NaCl、3%石膏污染;在?30 ℃下,钻井液的漏斗黏度126 s、初切8 Pa、终切16 Pa。现场应用表明,强封堵高密度油基钻井液能够解决新疆准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造地层钻井的难题,复杂事故率降至1%,钻井周期缩短50%、钻井综合成本降低50%,提质提效效果显著。建议在新疆准噶尔盆地南缘地区强水敏性地层、高地应力地层等复杂地层超深井中进一步推广应用。     

盐膏层用高密度有机盐钻井液的研究与应用

YTK5-2井是塔里木盆地羊塔克5构造上的一口开发井,该井在ψ215.9 mm井眼内存在250 m(4800～5050 m)的盐膏层.通过室内试验优选,使用密度为1.30～1.36 g/cm3的有机盐水溶液为基液,可以配制出密度为2.0～2.3 g/cm3的有机盐钻井液,能够满足盐膏层钻井液的需要.现场应用表明,该钻井液流变性好;抑制性强,能控制井径扩大率在5%左右;机械钻速快,明显高于近年完井的邻井YTK5-1和YTK5-1T井;抗盐、钙、钻屑的污染能力强,在没有排放钻井液的情况下顺利穿过盐膏层;具有极强的抗水泥浆污染能力;解决了饱和NaCl聚磺钻井液滤失量控制与流变性的矛盾,也解决了固相含量与流变性的矛盾;维护简单,对金属无腐蚀,对环境无污染.     

顺北4XH井抗高温高密度钻井液技术研究及应用

顺北4XH井是顺北油田Ⅳ号断裂带的一口重点预探井,该井六开奥陶系一间房组及鹰山组地层发育微裂缝和溶孔,为碳酸盐岩裂缝型高压气藏,井底温度超过170 ℃。为提高钻井液体系高温胶体稳定性、封堵防塌、高温沉降稳定性,同时兼顾储层保护,通过关键处理剂研选,研制出一套耐温200 ℃、密度2.00~2.25 g/cm3的水基钻井液体系,180℃滤失量9.2 mL,200 ℃、7 d沉降稳定系数0.513。钻井液振荡流变、动态光散射实验及现场应用表明,体系具有良好流动和润滑性能、高温沉降稳定性,高温高压滤失量≤10 mL,实现对储层微裂缝实时封堵,取得了良好的屏蔽暂堵效果。     

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

克拉4井超高密度钻井液现场应用技术

克拉4井在膏盐岩井段钻遇了邻井未遇的超高压盐水层，压力系数达到2．47，先后采用了密度为2．50g／cm^3和2．82g／cm^3的压井液压井。该井在压井过程中，钻井液被高钙地层盐水严重污染，钻井液中Cl^-含量由144000mg／L升至182000mg／L，Ca^2＋由470mg／L升至6000mg／L，流动性变差，黏度和切力难以控制；同时使用了密度为2．4g／cm^3的储备钻井液，由于储备浆是回收的钻水泥塞、被溢流物污染的钻井液，钻井液成分复杂，改造难度加大。为了顺利钻穿此地层，采用了密度为2．53～2．56g／cm^3的钻井液。通过分析钻井液组成、影响因素及性能，优选出了加重材料，确定最优钻井液调整方案，及时清除了有害固相及离子，在较短时间内保证了钻井液具有良好的流变性能。现场应用表明，高密度钻井液性能稳定，抗污染能力强，顺利地钻穿了超高压盐水层。     

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。     

KL9井超高密度复合盐聚合物环保型钻井液技术

KL9井含大段以盐岩、含盐膏泥岩、软泥岩不等厚互层的复合盐膏层,极易发生盐膏层及软泥岩蠕变缩径阻卡,且该井位于拜城水源地上游地区,环保要求高,不允许钻井液中出现重金属、深色度流体。室内经过大量配伍、配方实验,摸索出一套集成了超高密度、复合盐强抑制、聚合物强包被、环保型的钻井液体系,该钻井液体系抑制性优于复合盐（10％KCl＋20％NaCl）钻井液体系、处理剂生物毒性检测均为无毒、色度与本地土壤色度相近、抗盐膏、黏土污染能力强,最终实现了 KL9井巨厚盐膏层及长段软泥岩安全快速钻井的目标,钻进、起下钻、电测均安全顺利,无划眼阻卡时效。     

费尔甘纳盆地高温超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

乌兹别克斯坦费尔甘纳盆地卡拉吉达构造带主要目的层为N1下部和E上部,深度为5 700～6 500 m,具有高压(地层压力系数在2.2左右)、高产(产量超过500 t/d)、高含硫(5％～6％)、高盐(5％～27％)、超深的“四高一超”的特点,事故多发生在盐层和盐下油气层段.研制出2套抗温分别为150～180℃、180～200 ℃的超高密度聚磺复合盐水钻井液体系,密度可在2.0～2.4 g/cm3范围内调节,具有好的悬浮稳定性和流动性,在抗温达180～200℃的体系中使用了单剂抗温可达200℃的磺酸盐抗盐降滤失剂DSP-2和抗温可达240℃的超小分子高温高盐聚合物降滤失剂PFL-H;同时提出了2套体系的现场配制、维护处理的技术措施和工艺流程,现场操作性强.室内评价和现场应用结果表明,2套体系都能满足该油田深层高温高压盐膏层、高压盐水层井段的钻井施工.     

高温高压超深井钻井液密度设计方法探讨

在高温高压超深井的钻探中,由于形成了相对较窄的钻井液安全密度窗口,同时钻井液的密度受温度和井筒压力的影响比较大,地面所配置的钻井液密度和井筒中钻井液密度不同,因此,必须准确的计算并控制钻井液的密度,确保超深井的安全施工。在前人研究基础上,基于超深井中温度和压力对当量静态钻井液密度的影响建立了模型,并对莫深1井的钻井液密度进行了设计分析,研究了井底压力系数和井筒温度对当量静态钻井液密度的影响。     

有机盐聚合醇钻井液在页岩气井中的应用

针对页岩气开发中面临的页岩极易吸水膨胀、缩径、破碎垮塌等特点,优选出了有机盐聚合醇钻井液的配方.性能评价结果表明,与现场常用的聚合物和聚磺钻井液相比,该有机盐聚合醇钻井液具有较强的抑制性、封堵性能和较低的渗透性及活度,能阻止滤液进入页岩地层,防止页岩吸水膨胀垮塌,充分体现了体系的低活度防塌性能.并通过在第一口页岩气专层井宁206井的现场应用表明,有机盐聚合醇钻井液能解决易塌页岩地层的井眼稳定和页岩气井高伽玛碳质页岩的失稳问题.     

抗高温有机酸盐完井液研究

针对元坝超深井试气测试过程中存在的问题,结合区块储层特点,优化得到抗温170℃的有机酸盐完井液配方:HCOONa（密度1.30g/cm³）或HCOONa、HCOOK复合盐（密度1.50 g/cm³）基液+0.5%改性黄原胶增黏剂DHV+2%低黏聚阴离子纤维素降滤失剂PAC-142+1%酸性缓蚀剂SD-2+0.8%两性离子型助排剂SAT+0.2%NaOH+0.5%Na₂SO₃。该有机酸盐完井液160℃静置恒温稳定时间达64h,耐温黏度降低率小于50%,API失水量小于16 mL,160℃高温高压失水量小于30 mL,对P110钢的腐蚀速率低于0.05mm/a,岩心渗透率恢复率为86.5%⁸8.0%,可有效降低测试过程中入井流体对油气层的伤害,避免高温高压井况下因固相沉降、工作液抑制能力降低而引起的试气测试井下事故的发生。     

超高温钻井液在杨税务潜山深井中的应用

华北油田杨税务区块奥陶系储层埋深普遍较深,一般在6000 m以上,地层岩性主要为灰岩、泥岩,井底最高温度预计在210～230℃。继低固相超高温钻井液技术在安探4X井成功应用后,由于该技术所用材料多为国外进口,室内再次研选抗高温处理剂、高温保护剂等关键处理剂,以国产材料替代进口材料,构建了抗230℃的低固相钻井液配方,同时高温滚动实验和高温流变性测试表明:体系具有良好的抗超高温性能,高温条件下的流变性能仍能有效满足携岩要求。目前该套钻井液体系在杨税务区块已经成功开展了7口井现场应用,保障了钻井施工的顺利进行,形成一套满足华北油田冀中区块深潜山地层的超高温钻井液技术。