KCl／Polyplus钻井液在冀东油田M16×3井三开井段的应用

针对冀东油田馆陶组中部、东营组二段及三段采用常规聚合物钻井液钻井时，钻井液抑制性差、复杂情况多、机械钻速低、油层保护效果不理想等问题，在M16×3井三开井段采用了KCl／PolyPlus水基钻井液。该体系主要由生物聚合物增黏剂、泥页岩稳定剂、包被剂、抑制剂、杀菌剂等组成。该体系有害固相含量低，泥饼质量好，能最大限度地防止固相颗粒对储层造成的损害。现场应用表明，KCl／PolyPlus水基钻井液性能稳定，具有独特的流变性，抑制防塌性能好，润滑防卡能力强，井眼净化效果好，钻进过程中没有发生阻卡、井漏及其它复杂情况，钻速快，满足了该井的钻井工程需要；钻井液荧光级别低，不影响录井，是一种适合该地区探井钻井的优质钻井液。     

KCl/Polyplus钻井液在冀东油田M16×3井三开井段的应用

针对冀东油田馆陶组中部、东营组二段及三段采用常规聚合物钻井液钻井时,钻井液抑制性差、复杂情况多、机械钻速低、油层保护效果不理想等问题,在M16×3井三开井段采用了KCl/PolyPlus水基钻井液.该体系主要由生物聚合物增黏剂、泥页岩稳定剂、包被剂、抑制剂、杀菌剂等组成.该体系有害固相含量低,泥饼质量好,能最大限度地防止固相颗粒对储层造成的损害.现场应用表明,KCl/PolyPlus水基钻井液性能稳定,具有独特的流变性,抑制防塌性能好,润滑防卡能力强,井眼净化效果好,钻进过程中没有发生阻卡、井漏及其它复杂情况,钻速快,满足了该井的钻井工程需要;钻井液荧光级别低,不影响录井,是一种适合该地区探井钻井的优质钻井液.     

强抑制水基钻井液在连续管侧钻井中的应用

针对辽河油田法哈牛区块地层造浆严重、井壁失稳问题突出、连续管钻井携岩困难及黏卡几率高等难题,优选了聚胺抑制剂、封堵剂和高效润滑剂,形成了一套强抑制水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液抗温180 ℃,抗盐20%,抗钙5%,抗钻屑25%,岩屑滚动回收率98.7%,岩心渗透率恢复值大于90%,能封堵0.1~0.3 mm裂缝,并具有较高的承压能力和抗返排能力,润滑性能与油基钻井液相当。强抑制水基钻井液在法51-新161C连续管现场试验井应用过程中性能稳定易调整,携砂能力强,机械钻速高,井径规则,储层保护效果明显。研究表明,强抑制水基钻井液完全满足泥页岩地层连续管钻井施工的技术需求,具有推广应用价值。     

文昌气田抗170℃无固相钻井液技术

珠江口盆地文昌9-2/9-3/10-3气田珠海组水平储层段高温至165℃,且为低孔低渗透的储层。室内在对中海油常规油气田使用的无固相PRD钻井液研究的基础上,通过对抗温降滤失剂、抗温增黏剂、抗温淀粉以及防水锁剂的优选复配,并加入超细碳酸钙、聚胺抑制剂以及高温稳定剂等,开发了新型无固相钻井液体系。该体系有可抗温170℃,高温稳定性强,在150℃的页岩滚动回收率达95.3%,经系列流体污染后其渗透率恢复值大于90%,同时其形成的滤饼易破胶降解,储层保护效果及环境保护性能好,所优选的防水锁剂起泡能力低,加入2%时钻井液滤液的气-液表面张力降低到30.0 m N/m左右,油液界面张力降到5 m N/m以下,储层防水锁效果显著。现场应用表明,该钻井液能控制珠海组低孔低渗和高温层段钻遇的储层保护问题,可作为海洋低渗储层高温水平段的钻井完井液使用。     

甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液性能评价

使用水基钻井液钻复杂泥页岩地层时,如何控制泥页岩的压力传递和流体的侵入是解决井壁失稳的根本性问题。为了获得具有优良抑制性、润滑性、保护储层及环境保护等性能的钻井液体系,用甲基葡萄糖苷MEG和无渗透钻井液转换剂BST-1对青海油田常用的两性离子钻井液进行了改性,并对其性能进行了评价。结果表明,优选出的甲基葡萄糖苷-超低渗透钻井液具有强的页岩抑制能力,钻屑回收率是两性离子聚合物钻井液的3.7倍;有良好的润滑性能,体系的泥饼粘附系数仅为0.0612;抗温达160℃;能抗15%NaCl或0.5?Cl2,且固相容量限高,可用于复杂地层的钻井施工;具有较好的保护储层效果,储层岩心的渗透率恢复值约为83.46%。     

涠洲12-1油田水平井无固相有机盐钻井液技术

涠洲12-1油田在应用无固相有机盐钻井液钻进储层时,存在钻井液流变性不能满足长裸眼水平段井眼清洁要求、暂堵剂粒径分布不合理和储层保护性能差的问题。为此,通过优化增黏剂的加量和暂堵剂的粒径分布对无固相有机盐钻井液配方进行了优化。性能评价表明:优化后的无固相有机盐钻井液具有较高的低剪切速率黏度,可以提供良好的携岩和悬浮岩屑的能力;储层保护性能优良,岩心的渗透率恢复率大于90%;抑制性能较强,泥页岩线性膨胀率仅为10%,岩屑滚动回收率高达96.48%。4口井的现场应用结果表明:采用优化的无固相有机盐钻井液后,涠洲12-1油田水平井段未发生起下钻遇阻;表皮系数由20.0以上降为-3.0,产油量为配产的2倍。这表明,优化后的无固相有机盐钻井液能满足涠洲12-1油田水平段钻进的要求,可解决水平井段井眼清洁和储层保护效果差的问题。      

莺歌海盆地高温高压气田定向井水基钻井液优化与实践

南海莺歌海盆地是世界三大高温高压并存盆地之一,面临地温梯度高、压力系数高、压力窗口窄、储层渗透率低、上部地层泥岩的水敏性强等技术挑战,钻井作业实践过程中,存在着上部井段泥岩易水化膨胀,导致缩径,且容易形成泥球,井眼清洁困难;钻井液安全窗口窄,加上地层薄弱,容易发生井漏;钻井液的高温稳定性、流变性、滤失性控制以及低渗透储层的储层保护困难等难题。经过多年的高温高压探井钻井液技术实践和总结,逐渐形成了该区域极具特色的高温高压气田定向井水基钻井液优化设计和技术体系。结果表明,优化设计后的高温高压水基钻井液体系具有高温稳定性强、润滑性好以及泥页岩抑制能力、封堵能力及抗污染能力强和储层保护效果好等一系列优点,对类似井及该区域后续气田定向井具有较好的借鉴意义。     

四川长宁区块页岩气水平井水基钻井液技术的研究与应用

长宁龙马溪页岩矿物组分分析表明,页岩矿物主要以石英、方解石和黏土矿物为主,属于硬脆性水敏地层。为了保证水基钻井液能够在长水平段页岩中钻进,且不发生井壁失稳、井壁垮塌等井下复杂情况,经过大量室内研究,研制出以疏水抑制剂CQ-SIA和高效液体润滑剂CQ-LSA为主要处理剂的页岩气水基钻井液体系。室内评价表明,该水基钻井液抑制能力优越,滚动回收率达到97.6%;在100℃温度下恒温静置48h后,未出现重晶石沉降现象,流变性能稳定;能够抵抗30%(w)的岩屑污染。现场应用情况表明,该钻井液性能稳定,润滑性好,抑制能力强,保证了顺利钻进、电测、通井、下套管施工作业,能够满足长宁页岩气井钻井的需要。     

抗温抗盐无固相微泡沫钻井液研制与现场应用

为降低钻井过程中的储层损害,解决微泡沫钻井液抗温抗盐性能不足、稳泡效果差的问题,合成了微泡沫发泡剂LF-2和稳泡剂HMC-1,优选了增黏剂和降滤失剂,配制了抗温抗盐无固相微泡沫钻井液。室内性能评价表明,该钻井液的岩屑回收率达88.7%,40/80目砂石漏层中30 min漏失量仅1.8 mL,岩心渗透率恢复率88.87%。抗温抗盐无固相微泡沫钻井液在茨120井欠平衡井段的应用结果表明,其性能稳定易调整,平均机械钻速达4.41 m/h,平均井径扩大率仅为3.97%,欠平衡钻进效果明显,全烃值最高100%,并多次点火成功。研究表明,抗温抗盐无固相微泡沫钻井液体系抗温、抗盐能力强,储层保护效果好,具有推广应用价值。      

长深5井抗高温钻井液技术

长深5井所在松辽盆地的地温梯度较高,据已完钻的长深1井的地温梯度推算,长深5井完钻井底温度可能超过200℃,普通钻井液难以满足如此高温条件下的钻进及长时间空井的要求,因此该井需要采用抗高温钻井液。首先在室内评价了所选抗高温钻井液的性能,结果表明,该钻井液具有长时间抗温稳定性,悬浮岩屑、携带岩屑能力强,能抑制泥页岩水化膨胀,具有较强的封堵能力,滤失量低,对储层伤害小,能满足长深5井三开钻进的需要;接着进行了室内转化试验,结果表明,采用向井浆中逐步加入新配制抗高温钻井液转化成抗高温钻井液的方法可行。现场采用该方法将井浆转化成抗高温钻井液,通过采取维护措施顺利钻至完钻井深5 321 m,并且也顺利完成测井。抗高温钻井液在该井的成功应用,为松辽盆地深井钻井液的优选积累了经验。     

长庆油田水基环保成膜钻井液研究与现场试验

长庆油田的地理气候条件独特，要求该油田所用钻井液应具有无毒、易降解和环境可接受性好的特点，为此，以多糖衍生物G312为主剂，通过优选其他添加剂，形成了适合于长庆油田低压、低渗、低孔储层的水基环保成膜钻井液。该钻井液利用多糖衍生物的半透膜作用和有机胺独特的抑制防塌作用，达到了既能保护储层又能保护环境的目的，与传统的烷基葡萄糖甙钻井液相比，具有防塌性能好、主处理剂加量少、抗温抗盐能力强的优点。室内性能评价结果表明:水基环保成膜钻井液无生物毒性，重金属含量等达到了污水排放标准要求；由于具有半透膜效应，该钻井液抑制性较强，岩屑在其中的线性膨胀率与在清水中相比降低了35.6%，岩屑一次回收率达到94.80%、二次回收率达到89.34%；耐温性较好，可耐120℃高温，综合性能优良。水基环保成膜钻井液在长庆油田苏里格地区A井进行了现场试验，钻井过程中没有发生井下故障，井径规则，电测、下套管作业一次到底，且钻井液的环保性能指标达到了污水排放标准。研究结果表明，水基环保成膜钻井液的环保性能和其他性能均能满足长庆油田的要求。      

新型水基钻井液在延长油田页岩气水平井的应用

页岩气钻井多采用油基钻井液,以解决井壁垮塌等复杂情况,但油基钻井液存在成本高和污染环境等弊端。随着新环保法公布和环保意识不断提升,研发出适合页岩气钻井的水基钻井液迫在眉睫。延长油田是国内首个国家级陆相页岩气示范区,为此,以延长油田为例,对延长油田延长组页岩矿物组成和微观结构进行了全面分析,揭示了该地区井壁失稳机理及钻井液构建思路。并在此基础上,对钻井液体系关键处理剂进行优选及配方实验,研发出了一套新型水基钻井液体系,其各项性能与油基钻井液相当,HTHP失水仅4.6mL,滚动回收率达到了95%以上,极压润滑系数0.103。现场应用结果表明,新型水基钻井液能够满足延长油田页岩气水平井对钻井液的性能要求,有效保证井下安全。同时,对国内页岩气水基钻井液的研究和发展具有一定的参考价值。     

阿根廷圣豪尔赫湾油田复杂地层防塌钻井液技术

阿根廷圣豪尔赫湾油田二开钻遇地层以泥岩和凝灰岩为主,地层破碎且微裂缝发育,岩石中蒙脱石和石英含量高,水敏性强,在应用BIOCAT钻井液钻进二开井段时井塌频繁,井径扩大率超过100%,每年有2~4口井因井塌而报废。为此,优选防塌抑制性能强的SRIPE-inhibitor系列抑制剂代替BIOCAT抑制剂,并添加非渗透剂SMT3、弹性石墨和碳酸钙等封堵材料,形成了非渗透强抑制防塌钻井液。室内抑制性能评价结果表明,非渗透强抑制防塌钻井液比BIOCAT钻井液具有更强的防塌抑制性能,膨胀率降低10百分点以上,回收率提高60~70百分点,坍塌周期延长1倍。阿根廷圣豪尔赫湾油田24口井应用了非渗透强抑制防塌钻井液,与应用BIOCAT钻井液的邻井相比,井塌明显减少,二开井段井径扩大率由100%降至10%,钻井周期缩短15%,钻井成本降低10%。这表明,非渗透强抑制防塌钻井液可解决阿根廷圣豪尔赫湾油田二开井段井壁失稳的问题。      

大庆油田致密油水平井强抑制防塌水基钻井液技术

针对大庆油田齐家区块致密油水平井钻井过程中存在的井塌、卡钻等问题,在聚磺水基钻井液体系基础上研制出强抑制防塌水基钻井液。室内研究表明,聚合醇和有机硅酸脂的协同抑制作用,可有效降低泥岩、泥页岩水敏性,采用铝基聚合物封堵地层微裂缝,可提高井壁稳定能力。该体系在齐家区块应用5口井,均未出现井壁坍塌和卡钻等事故,平均机械钻速14.5m/h,平均井径扩大率5%,水平段钻进摩阻30~60 k N,有效解决了大庆油田齐家区块致密油藏长水平段水平井钻井中存在的问题,为致密油储层的高效钻进提供了借鉴。     

适用于辽河致密油地层的高性能钻井液技术

根据辽河油田沈北区块致密油储层的特点,对该区块沙河街组四段灰色硬脆性泥页岩易水化膨胀、垮塌掉块等问题进行了研究。通过对致密油页岩进行黏土矿物分析、纳米CT扫描成像和SEM电镜扫描实验,确定了油页岩的黏土矿物含量、平均孔隙半径和微裂缝的发育情况。根据致密油页岩地层的特点,针对性地进行了纳米级封堵剂的复配实验,在此基础上构建了一套强封堵、强抑制和弱冲刷的高性能钻井液体系,该钻井液在泥页岩岩屑中的一次回收率为93%以上,三次回收率接近80%,渗透率降低超过50%。现场应用2口井,成功解决了油页岩地层水化坍塌、井壁失稳导致的划眼、卡钻等技术难题。2口井应用结果表明,“高黏度”和“高切力”高性能钻井液体系使用后,易垮塌地层未出现井壁坍塌,恶性事故得到了有效控制,事故复杂率下降17%,完井周期减少150 d,提速效果明显。      

The Development and Application of a Novel Polyamine Water-based Drilling Fluid

Polyamine water-based drilling fluid has been used around the world in recent years. The authors investigated the key additive SDJA-1 as polyamine shale hydration inhibitor. Results indicate that SDJA-1 can suppress clay hydration effectively and provide a pH buffer effect. Polyacrylamide and nano-emulsion ZX-8 were selected as shale encapsulator and lubricant, respectively. The properties of polyamine water-based drilling fluid including inhibition, lubrication and toxicity were evaluated compared with other inhibitive water-based drilling fluids and conventional oil-based drilling fluid. Results show the fluid outperforms other water-based drilling fluids and approaches to the performance of oil-based drilling fluid. Furthermore, the system is non-toxic and environmental friendly, superior to oil-based drilling fluid. This system was successfully applied on well Tian 310 in Shengli oilfield. A caliper log was run which indicated the highest quality wellbore ever recorded in the entire block.     

延长油田水平井钻井液优化与应用

延长油田水平井现用KPAM聚合物钻井液体系存在着抑制性能不足、流变性能不佳等问题,导致现场卡钻、托压等问题频繁发生。提出用阳离子乳液聚合物DS-301与RHJ-1乳化石蜡取代原体系中的KPAM和水基润滑剂,以改善钻井液性能。DS-301为大分子阳离子聚合物抑制剂,带有大量的阳离子基团,其分子量可以达到600万以上,能够有效提高连续相的黏度;RHJ-1具有优良的润滑防塌性能,能辅助提高DS-301的化学抑制效果。通过室内实验优选,0.3% DS-301与2.0% RHJ-1复配的阳离子乳液聚合物钻井液体系在100℃老化16 h后塑性黏度为25 mPa·s,动切力为12.5 Pa,润滑系数为0.233,高温高压泥饼黏滞系数为0.052 4,滚动回收率高达92.8%,对比KPAM聚合物体系在流变性能和抑制性能上有了明显的提高,有利于大幅度减少了卡钻问题的发生;通过配合加入1%极压减摩剂JM-1,润滑系数进一步降低到了0.137,有效地提高了钻井液的润滑性能,解决了水平段出现的托压问题。现场试验3口井,在水平钻进井段控制钻井液滤失量在5 mL以下,保持动塑比在0.48 Pa/（mPa·s）左右,提高钻井液携岩性能,保持井壁的稳定,现场施工作业顺利。      

深水钻井抗高温强抑制水基钻井液研制与应用

深水钻井时存在复杂地层井眼失稳、大温差下钻井液流变性调控困难等技术难题,需要研发适用于深水钻井的抗高温强抑制性水基钻井液。以丙烯酰胺、烷基季铵盐和2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成了深水钻井用低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap;以Cap为主要处理剂,并优选其他处理剂,构建了深水抗高温强抑制水基钻井液。室内性能评价表明,低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap对钻井液流变性的影响较小,包被抑制作用强;深水抗高温强抑制水基钻井液低温流变性良好,可抗160 ℃高温,高温高压滤失量小于9 mL,三次岩屑滚动回收率大于70%,抑制性强,可分别抗25.0%NaCl、0.5%CaCl₂和8.0%劣土污染。该钻井液在南海4口深水油气井钻井中进行了现场试验,取得了良好的应用效果,解决了低温增稠及井眼失稳等技术难题,具有现场推广应用价值。      

酯基钻井液页岩抑制性研究

室内评价了酯基钻井液的页岩抑制性，并对基液类型与页岩抑制性之间的关系进行了探讨。研究结果表明，酯基钻井液的页岩抑制性介于柴油基钻井液和水基钻井液之间，比前者弱，比后者强；基液类型与页岩抑制性之间存在一定的关系，提出用偶极矩这一化学尺度将基液划分为强、中、弱3种具有不同页岩抑制性的类型。     

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。