页岩气油基钻屑萃取处理技术

随着页岩气、致密气等非常规油气的开发,因油基钻井液较水基钻井液有不可替代的优点,油基钻井液的使用规模逐渐增加,但钻井过程中产生的油基钻屑是含油危险废弃物,对环境、生态及安全均产生严重的影响。因此,研发了一种萃取剂CQJ,形成了适合于处理页岩气油基钻屑萃取工艺。该萃取剂CQJ与常规溶剂相比,具有闪点高、挥发性低、萃取效果好、毒性低的优点。对四川页岩气某区块油基钻屑进行了油基钻屑萃取处理中试,累计处理油基钻屑56 m3,取得了良好的效果。结果表明:处理后钻屑含油量平均达到0.76%,其钻屑浸出液指标符合污水排放标准;萃取剂回收率平均达到95.4%,油回收率平均达到91.5%,萃取剂可重复使用,同时回收油性能满足二次配制油基钻井液要求,实现了无害化、资源化,不造成二次污染的目标。      

油基钻井液含油钻屑无害化处理工艺技术

开发出一种新型油基钻井液含油钻屑无害化处理工艺技术,该技术将甩干机机械除油处理工艺、高效除油剂化学处理技术和石油微生物处理等3种除油处理技术通过科学设计、合理的配比有机集成在一起.利用该技术对新疆油田阜东081井白油包水钻井液和苏10-32-45CH井全油基钻井液中的钻屑进行了处理,取得了良好的效果,通过离心甩干和生物法处理后,钻屑的含油量降至了1.17％,符合国际通用含油量不大于2％的指标要求,达到了预期的效果.应用结果表明,该工艺是一种操作简单、投资小、处理效率高、可靠性好的含油钻屑无害化处理及油类回收利用的新技术,具有较好的社会效益和经济效益.     

页岩油油基钻屑随钻处理装置的研制与应用

钻页岩油(气)井时普遍采用油基钻井液技术,在钻井过程中产生的大量含油废弃钻屑对环境污染很严重,不能随便排放,必须进行脱油处理。为此,研制了页岩油油基钻屑随钻处理装置。该装置采用油基钻井液回收和清洗分步实施工艺,可使油基钻井液的回收率超过90%,既节约成本,又清洁环保;基于生物酶的清洗剂干粉具有清洗能力强和环保等优点,经清洗剂处理后油基钻屑含油质量分数低于1%,满足现场排放环保要求;装置集成了多种新型设备,处理能力达到5 m3/h,满足油基钻屑随钻处理要求。页岩油油基钻屑随钻处理装置在胜利油田渤页2HF井等3口页岩油井中应用,均取得较好的效果。     

超低摩阻水基钻井液在页岩气水平井的应用

油基钻井液具有优异的抑制性、封堵性、润滑性,是目前页岩气井作业的主要钻井液类型,但其对生态环境造成严重影响、过高的成本及废弃钻井液和钻屑处理压力限制了其在钻井中的应用。涪陵焦石部署4口水平井,钻探目的层为龙马溪组-五峰组,目的层含大段泥页岩,裂缝发育,易水化分散、垮塌漏失风险大。针对涪陵水平井要求低摩阻及地层泥页岩易发生井壁失稳的特点,研究了一套超低摩阻水基钻井液体系。该体系具有较好的流变和抑制性能,同时具有和油基钻井液相当的润滑性能。现场应用表明,超低摩阻水基钻井液实现了页岩气井水平段全流程高效安全作业,与同区块油基钻井液相比机械钻速提高了24.7%,每米钻时降低了6.2%,水平段起下钻1～2次,而油基钻井液需要2～3次,其中涪陵X4井水平段长2235 m,创完钻时国内页岩气水平井水基作业记录。该超低摩阻水基钻井液在涪陵页岩气的成功应用有望实现页岩气水基钻井液替代油基钻井液作业。     

含油钻屑萃取处理技术在东海的应用

油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、对油气层损害程度小等特点,有效地解决了东海油气田储层保护要求高、井壁稳定性差以及复杂断块油气田钻井难度大等问题,但这也不可避免地产生了大量含油钻屑,因而显现出较高的环境污染风险或者要承受高昂的防污染成本。该文首先介绍了含油钻屑萃取处理技术的工作原理、设备组成以及工艺流程,再以A井为例分析总结了该项技术在东海的应用情况。现场应用结果表明,该项技术可采用高效溶剂脱除含油钻屑中的油组分,满足海上环保排放要求,大幅降低了环境污染风险和防污染成本。     

CQ-HPWBM页岩气水基钻井液的研究

针对目前页岩气水平井探勘施工中油基钻井液环境风险高、油基钻屑处理困难、成本高;水基钻井液抑制性不强、封堵性弱、润滑性差的难题开展相关研究!通过针对水基钻井液存在问题进行深入分析,逐一提出解决思路,研制出一种页岩气水平井用的高密度水基钻井液。分别评价了体系的抑制性能、封堵性能、润滑性能和降滤失性能并与国内外水基钻井液进行了对比。研究表明CQ-HPWBM水基钻井液体系在页岩、碳质泥岩条件下具有优异的封堵性能、抑制性能,在高密度高固相条件下仍具有良好的润滑性能、降滤失性能和流变性能,性能接近油基钻井液。能够满足页岩气水平井、碳质泥岩水平井施工对水基钻井液的要求,替代油基钻井液。     

海上钻井含油钻屑处理技术

使用油基钻井液必然会产生大量含油钻屑。国内外相关法律法规都对海上油田含油钻屑提出了限制排放标准。含油钻屑只有达到排放标准方可排放入海,若达不到排放标准则需运回陆上处理。昂贵的海上运输费用及陆上处理费用,使得国外钻井公司及钻井液公司纷纷研究和开发现场处理含油钻屑新技术。本文较全面地介绍国内外海上含油钻屑处理技术。     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度Ca Cl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在Ca Cl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在Ca Cl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的Ca Cl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

国外高性能水基钻井液介绍

近年来高性能水基钻井液（又称胺基钻井液）在国外应用较广,它被认为是替代油基钻井液且又能安全钻进的一类高性能水基钻井液,并于2006年被列为一种新的钻井液体系分类。高性能水基钻井液的实质是应用了一种新的阳离子胺基聚合物———醚乙二醇聚胺类,该胺盐有更高的抑制能力和防泥包能力,符合环保要求,并具有成膜作用,高性能水基钻井液的应用效果与油基钻井液相当。介绍了新胺盐的抑制效果、防泥包数据、利用崩散性试验仪和硬度测试仪2种新仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数据,以及国外一家钻井液公司使用该体系的实例和在现场测定聚合物浓度的方法。     

氯化钙-烷基糖苷钻井液页岩气水平井适应性研究

为解决常规水基钻井液开发页岩地层无法完成的井壁稳定和润滑防卡等技术难题,对加有高浓度CaCl2的烷基糖苷钻井液进行了研究。氯化钙-烷基糖苷(APG)钻井液具有较低的水活度(0.40~0.76),与页岩气水平段钻屑活度范围(0.35~0.70)较为一致,可较好地与地层达到渗透平衡;钻屑在CaCl2-APG钻井液中的一次和二次回收率均超过90%,与油基钻井液相当,高于常规水基钻井液;焦石坝区块露头岩心在CaCl2-APG钻井液中浸泡后状态完好,抗压强度降低较少,与在油基钻井液中的浸泡现象相当。密度为1.20~2.00 g/cm3的CaCl2-APG钻井液润滑性均与油基钻井液极压润滑系数相当;在130℃持续老化72 h性能稳定,抗温稳定性好;抗钻屑、水侵和原油污染能力分别达15%、10%和10%。室内评价结果表明,该钻井液与焦石坝等页岩气水平井适应性较好。     

油基钻屑常温清洗—微生物联合处理技术

油基钻井液因具有抑制性强、润滑性好、抗高温、抗污染、安全和钻速快等优点而被广泛应用在对非常规油气资源的勘探开发工作中,而其钻屑矿物油含量高、乳化严重、不易回收等缺点也成为环保治理的难点。为此,针对不同类型油基钻屑的物性特点,将高效清洗剂破乳清洗处理、油—水—固三相分离和石油微生物消除等3种工艺有机集成,试制出一套油基钻屑现场处理装置,形成了油基钻屑常温清洗—微生物联合处理技术。经过对4口井的油基钻屑进行放大试验,结果表明:油相回收率超过85%,清洗后废渣总石油烃含量小于2%,再经生物深度处理30天后,废渣中总石油烃含量降至0.3%以下,均达到相关标准的要求。结论认为:该联合处理技术实现了油相的回收再利用以及废渣的无害化处理,不仅有效解决了油基钻屑环保治理难题,而且还节约了钻井工程综合成本,具有良好的推广应用前景。     

海上油基钻屑热脱附装置研制与应用

油基钻屑环境危害大,经济价值高,处理难度大,国内外研究方向聚焦在实现油基钻屑的无害化处理、资源化利用和经济效益最大化。对油基钻屑处理技术的优缺点进行分析,优选出热脱附法是适合海上平台油基钻屑处理的技术路线。研究了热脱附技术,制定出技术路线图,并制造出第1代热脱附装置,在南海A平台开展测试,测试结果显示,单反应釜设计,处理速度慢,反应釜故障对整个系统影响大; 装置故障率高,处理效率低; 装置集成度低,安装周期长,占地面积大。针对以上问题,将装置改造升级为第2代热脱附装置:增加岩屑箱翻转架,提高上料速度; 双反应釜设计,提高处理速度; 装置集成为制氮装置撬、上料装置撬、热脱附装置撬、尾气处理撬、冷凝换热装置撬5大撬块,并在南海B平台应用。结果显示,占地面积由150 m²减小为120 m²,安装周期由7 d缩短至3 d,装置运行86 d,共处理1 116.4 t油基钻屑,平均日处理量13.0 t/d,最大日处理量21.7 t/d,处理后干渣含油率在1.3%～1.7%。     

油基钻井液在百色油田的应用

百色油田那读组储层具有岩石胶结疏松、水敏性极强的特征,为了提高井壁稳定性及保护油气层,提出了使用油基钻井液。文中通过广泛技术调研形成油基钻井液基础配方,并对其进行常规性能、抗污染性、抑制性及润滑性评价;针对基础配方黏切偏低,对配方中的提切剂加量进行了优选,形成了一套油基钻井液体系方案,并在该区块第1口水平井K8-6HF井进行了首次应用。现场应用表明,油基钻井液性能稳定,失水低,泥饼质量好,井壁稳定性好,封堵防塌能力强,携岩性好,满足现场施工要求,为解决该区块井壁失稳及油气层保护问题提供了新的工艺技术。     

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。      

浮选法处理油基钻屑实验研究

油基钻屑因组成复杂、处理难度大,成为固废处理领域主要难题之一.在组成和性质分析的基础上,采用浮选法处理油基钻屑.通过单因素实验考察了磨矿时间、浮选时间、捕收剂用量和抑制剂用量对油基钻屑浮选效果的影响.结果表明:磨矿时间18 min、浮选时间35 min、捕收剂用量1400 g/t、抑制剂用量1600 g/t,浮选尾矿的...     

涪陵页岩气田平桥南区块钻井岩屑综合利用技术

涪陵页岩气田平桥南区块页岩气产能建设过程中产生的钻井岩屑,采用常规方法处理时存在处理费用高、占地面积大和危害环境等问题,为此探索研究了页岩气井钻井岩屑综合利用技术。分析了钻井岩屑的主要危害和目前常用岩屑处理技术的不足,结合现场实际情况提出了水基岩屑随钻固化制砖和水泥窑协同处置油基岩屑等关键技术,形成了涪陵页岩气田平桥南区块钻井岩屑综合利用技术。该技术在JY205-1HF井、JY199-4HF井和JY199-5HF井进行了现场试验,结果表明,采用该技术处理页岩气井钻井岩屑成本低,且清洁、环保,经济效益好。研究认为,该技术可有效解决常规钻井岩屑处理技术经济投入高、环保压力大等问题,为资源化利用钻井岩屑、绿色开发页岩气田开辟了新途径,具有良好的应用前景。      

临兴–神府井区废弃钻井液处理技术

为了解决临兴–神府井区废弃钻井液处理效率低、处理成本高等问题,开展了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术研究.在分析废弃钻井液特性以及处理难点的基础上,研发了无毒、廉价的复合高效固化剂和复合铝盐破胶剂,产生的破胶压滤液经处理后用于配制钻井液;结合减量处理设备,研究形成了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术.现场试验表明,废...     

流动式海上水基钻井液EPS处理技术研究及应用

为更好解决海洋油气勘探开发中水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题,对现有技术和工作模式进行了分析。对流动式EPS处理技术适用性进行了阐述,说明了工艺流程设计和使用的技术,在EPS工作船性能优选的基础上,建立了移动式海上水基钻井液废弃物的回收处理装置。通过在垦利油田群的实际应用,有效地解决相邻多个作业点的钻井液废弃物处理问题。该技术和装置在海上的成功应用,为以后水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题在设备的选用和技术推广方面提供了借鉴,对更加经济有效地保护海洋环境具有重大意义。     

超临界CO2萃取法处理油基钻屑工艺实验

为了进一步优化油基钻屑无害化处理技术，提高资源可回收性，研究了一种利用超临界CO₂萃取法处理油基钻屑的工艺。在室内建立实验研究装置，对超临界CO₂萃取法处理油基钻屑工艺进行了对比研究。实验成功萃取出钻屑中的基础油，处理后的干钻屑含油率最低可达0.13%，表明该工艺在技术上可行，且萃取出的基础油固相含量低、无异味，满足二次配制钻井液的要求。此外，根据实验结果，分析了压力、温度、时间、钻屑含水率、夹带剂等因素对于萃取效果的影响，推荐了该工艺工业化应用的关键参数:萃取压力为10 MPa，萃取温度为35 ℃，萃取时间为1 h，萃取系统CO₂最低循环压力为4.5～5.7 MPa，冷却制冷温度为1～5 ℃，不使用夹带剂，为该工艺在现场的应用推广提供了技术支持。     

Water-Based Drilling Fluid Technology for Extended Reach Wells in Liuhua Oilfield,South China Sea

Abstract

To reduce the dependence of oil-based drilling fluids for extended reach well drilling, a newly developed water-based drilling fluid system has been used to drill the extended reach wells in Liuhua oilfield located in the east of the South China Sea. Based on numerous experiments, the formulations of this water-based system for various sections of extended reach wells were determined, and several key characteristics, such as lubricity, inhibition, and rheological properties, were evaluated. Using the well Liuhua 11-1-21 (A4) ERW3 as an example, the field applications of this water-based drilling fluid are elaborated in this article. Laboratory experiments and field tests indicate that this kind of specially formulated KCl/polymer system not only possesses excellent shale inhibitive character, but also has proper rheological parameters, good lubricity, and strong ability of anti-contamination for calcium ions. Hence, it can meet the demands of extended reach drilling operations in this area. A unique and integrated technology of water-based drilling fluids for extended reach well drilling in Liuhua oilfield has been formed.