油基钻井液封堵技术在页岩水平井中的应用

根据页岩水平井水平段页岩裂缝发育、井壁坍塌问题,对油基钻井液的封堵性进行了优化,使用了多种刚性、柔性以及成膜的油基封堵材料进行了评价实验形成了强封堵的油基钻井液体系。泌页ＨＦ１页岩油气水平井现场应用表明,该油基钻井液体系封堵防塌能力强、滤失量低、破乳电压高,具有较强的携带能力,避免了水平井段井壁垮塌问题,中石化河南油田泌页ＨＦ１井三开水平段长１０４４ｍ,钻进、电测、下套管顺利。     

涪陵焦页18-10HF井水平段高性能水基钻井液技术

焦页18-10HF井是中石化在涪陵页岩气田部署的一口开发井,完钻井深4560 m,水平段长度1378 m。该工区三开井段页岩脆性矿物含量高,微纳米级孔隙裂缝和层理发育,一直使用油基钻井液应对井下复杂情况。针对龙马溪五峰组页岩裂缝发育等特性,通过核心处理剂端胺基聚醚抑制页岩表面水化,植物油酰胺极压减摩剂有效润滑减阻,纳米封堵封固,构建了JHGWY-1高性能水基钻井液,页岩滚动回收率大于98%,极压润滑系数0.16,钻井液封堵泥饼承压超过10MPa,满足龙马溪五峰组页岩微裂缝发育、脆弱胶结面对封堵封固及水平段润滑减阻要求。该体系首次在涪陵工区的焦页18-10HF井三开井段代替油基钻井液,在设计垂厚10 m、实钻8~10 m的五峰组中顺利穿行,起下钻畅通,钻完井顺利。该体系表现出良好的流变性、低滤失量和稳定页岩井壁能力,完井作业顺利,满足了该井三开钻完井工程需要。      

焦页54-3HF井低油水比油基钻井液技术

针对焦页54-3HF井三开对油基钻井液封堵性和携岩能力要求高、回收油基钻井液利用率低的技术难点,以聚合物类表面活性剂为主乳化剂,优化了乳化剂、有机土的加量,构建了具有良好稳定性和流变性的油水比65:35的油基钻井液,并对其性能进行了评价。结果表明,油水比65:35油基钻井液的稳定性、携岩能力和封堵性能达到了钻井要求,并确定了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液的最佳体积配比为1:2。焦页54-3HF井三开井段在钻进过程中采用了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液按体积比1:2混合的钻井液,钻井液的油水比控制在67:33~76:24,破乳电压600~1 000 V,动塑比0.30~0.40,三开井段井壁稳定、井眼清洁、摩阻低、起下钻顺利。这表明,低油水比油基钻井液技术可完全满足页岩气水平井钻井需求,具有良好的应用前景。      

泌页HF1页岩油井钻井技术

泌页HF1井是河南油田第1口页岩油气勘探井。根据泌页HF1井邻井情况和施工技术难点,对井身结构、钻井液体系和固井技术进行了设计。该井先钻导眼井,再回填侧钻,三开结构。二开定向侧钻段应用水基聚合物钻井液,钻遇大段泥、页岩地层时发生严重井壁失稳。三开井段采用旋转导向、白油基钻井液体系和尾管回接固井等新技术,保证了井下钻进安全、井眼质量及固井质量,提高了钻井速度。三开只用6 d一趟钻钻完进尺1 122 m,水平段长1 044 m,平均井径扩大率3.88%,起下钻正常,完钻后,通井电测一次成功,下套管顺利到底,固井质量合格。     

高性能油基钻井液的研制及在彭页3HF井的应用

彭页3HF井为一口页岩气评价井,水平段长1150m,三开龙马溪组页岩黏土矿物含量高达30.05％,以伊利石和伊/蒙混层为主,且页岩微裂缝发育,对钻井液性能要求高.研制出了能增强油水两相乳化效果的大分子乳化剂和新型提切剂,新型提切剂通过电性作用可增强油水界面膜的强度,减少分散相的团聚几率,能与乳化剂协同增效,进一步提升体系乳化稳定性;结合优选的改性褐煤降滤失剂SMFLA-O和封堵剂SMRPA、SMFibre-O等,形成了一套高性能油基钻井液.该油基钻井液在该井三开钻进期间,塑性黏度为20～28 mPa·s,动切力为10～15 Pa,表现出低黏高切的流变性;破乳电压高,性能稳定;封堵防塌能力强,无剥落、掉块现象,且钻井液消耗量低;井眼清洁、无岩屑床,摩阻、扭矩低,无托压现象,确保了该井顺利完钻,累计进尺1815 m.     

强封堵高润滑油基钻井液技术及其应用

针对ZJ气田沙溪庙组砂泥岩互层、泥质层理发育及局部见少量微孔缝导致井壁失稳、阻卡频繁等问题，室内通过优选封堵剂、优化乳化剂等关键处理剂研究形成油基钻井液配方，并对其进行评价。结果表明：该钻井液具有良好流变性、高润滑、强抑制、强封堵以及较强的抗岩屑污染能力，满足现场施工要求。同时，该油基钻井液在ZJ202H井二开井段使用，实钻钻井液性能稳定，滤失量低，钻进中井壁稳定性较好，起下钻摩阻低，机械钻速较高。油基钻井液在ZJ202H井的成功应用，为ZJ气田沙溪庙组长水平井安全钻进提供了有力的技术支撑。     

河南油田泌页2HF井钻井液技术

河南油田泌阳凹陷是中石化非常规勘探开发的重点区域之一,在该地区已钻的泌页HF1井泥岩段多次发生钻头泥包、页岩段塌卡频繁等问题,为此,泌页2HF井二开造斜段选用聚胺钾基钻井液体系,并通过沥青、石蜡和无渗透剂的有效封堵及合适的钻井液密度对井壁形成有力支撑,解决了因地层分散引起的钻头泥包及页岩垮塌问题;且在三开段选用白油基钻井液体系,有力保障了纯页岩、长水平段水平井施工的安全.全井未发生一次钻头泥包,井壁稳定,起下钻顺利,安全无事故.     

页岩水平井斜井段强抑制强封堵水基钻井液技术

泌页HF1井斜井段EH3Ⅱ、EH3Ⅲ地层以泥页岩为主,黏土矿物含量高,页理、裂隙发育,采用的水基聚合物钻井液抑制性不强、封堵页理、裂隙能力差。研究出一种强抑制强封堵水基钻井液,其对泌页2HF井EH3Ⅱ段、EH3Ⅲ段地层有强的抑制水化膨胀效果,在钻井液中16 h膨胀率分别为6%和0.88%;封堵能力强,API滤失量、高温高压滤失量低,井径扩大率为2.17%,没有发生钻头泥包、托压和井壁垮塌现象;润滑性好,摩阻系数低,只有0.078 7。     

适合页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系

针对威远地区页岩气井W-X1井长水平段钻进时存在井壁失稳、漏失以及摩阻较大等问题,以多氨基页岩抑制剂HCA-3、复合封堵剂和高效润滑剂RMLUB-1为主要处理剂,研制了一套适合该区块页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明:该钻井液体系具有良好的流变性能、较低的滤失量以及较好的润滑性能,能够满足页岩储层水平井钻井施工对钻井液性能的基本要求;该钻井液体系与其他水基钻井液相比,其能够更好地降低页岩岩样的Zeta电位值,具有更强的抑制能力;该钻井液体系的高温高压PPA滤失量和滤失速率均与油基钻井液相当,并且能够较好地阻缓压力传递,具有较强的封堵能力;此外,该钻井液体系还具有较强的抗污染能力,加入不同的盐、钻屑粉和膨润土后,体系性能变化不大。强抑制防塌水基钻井液体系在威远地区W-X1井三开水平段成功进行了应用,现场各分段钻井液性能稳定,施工过程顺利,未出现井壁失稳、起下钻遇阻等复杂井下情况,井眼稳定,且提高了钻井效率,取得了良好的施工效果。      

渤南区块页岩油地层油基钻井液技术

渤南区块沙三储层以泥页岩为主,层理和微裂缝发育,采用常规水基钻井液水平钻进时,维持井壁稳定的难度很大。室内研究形成了柴油基钻井液和低芳烃油基钻井液配方,考察了其基本性能、封堵性能和抗原油污染性能。研制的柴油基钻井液在渤页平1井进行了现场应用,低芳烃油基钻井液在渤页平2井进行了现场应用。现场应用中未出现因钻井液导致的井下故障,起下钻通畅,无掉块,电测井段井径扩大率均小于3%。室内评价试验和现场应用表明,强封堵油基钻井液具有性能稳定、抑制性强、井壁稳定性好、润滑性强等特点,适用于泥页岩水平井钻井施工。      

涪陵页岩气田钻井关键技术

涪陵地区地质条件复杂,导致钻井机械钻速及钻井周期差别大、井下复杂情况时有发生。为了实现优质快速钻井,中国石化发展了适合涪陵页岩气田地质特点的系列钻井关键技术,通过攻关研究与现场实践,先后形成了涪陵页岩气钻井工程优化设计技术、浅层直井段快速钻井技术、二开定向井段快速钻井技术、丛式水平井三维井眼轨迹控制技术、适应于涪陵页岩地层长水平段钻进的油基钻井液技术、页岩气储层长水平段油基钻井液水平井固井技术、复杂山地条件"井工厂"钻井技术等,基本形成了适用于涪陵页岩气田的钻井工程技术体系。与此同时,在钻井中又出现一些新问题,为此提出了涪陵页岩气田钻井技术的发展建议,以期为国内类似页岩气区块的钻井提速降本提供借鉴。      

塔河油田TK431井钻井液技术

塔河油田三叠系、石炭系井眼失稳问题一直是该油田勘探与开发的技术难点。TK431井是在该地区实施的一口解决该井段井眼失稳问题的试验井。分析地层坍塌原因后提出，TK431井钻井液密度设计值为1．42g／cm^3，选择抑制封堵固壁型钻井液体系，二开采用PF-PLUS钻井液，三开采用PEM钻井液，四开采用PF-VIS钻井液。选择抑制型钻井液，可提高钻井液滤液的抑制性，减小泥页岩的水化膨胀作用；采用封堵固壁技术，可封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的。该井钻井液润滑性能良好；包被抑制性良好，钻屑成形度高、棱角分明；防塌效果好，井径规则，没有明显的大肚子井段；性能稳定、维护处理简单；机械钻速快，辅助时间短，钻井周期较短。现场应用表明，该井实际最高使用钻井液密度为1．37g／cm^3，通过采用高包被、强抑制和综合防塌相结合的方法，有效地稳定了井壁，成功地解决了三开井径扩大问题；存在问题是设计和实际应用费用较高，尤其是三开费用是其它井的2～4倍，全井钻井液费用也是同一区块其它井费用的1．5～2．0倍多。     

大港油田南部页岩油勘探开发钻井液技术

为了解决大港油田南部沧东区块页岩油水平井井眼失稳的问题,分析了沧东区块地质特征、施工难点和井眼失稳机理,优选了抑制剂、封堵剂和润滑剂等3类关键处理剂,形成了BH-KSMShale页岩油勘探开发钻井液,并对其性能进行了室内评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的性能,抗温达150℃,高温高压滤失量小于10 mL。该钻井液技术在大港油田南部的**701H、**702H、**1-2H和**2H井等4口井进行了现场试验,使用该钻井液后施工顺利,无井下复杂事故发生,井眼扩大率最大仅为8.67%。形成的BH-KSMShale钻井液非常适合大港油田南部油区页岩油水平井,能够解决长水平段井眼失稳问题,在大港油田页岩油勘探开发中具有广阔的应用前景。     

哈德地区长裸眼双台阶水平井钻井液技术

塔里木哈德地区石炭系地层深度为5005－5015m，两个油层厚度均为1－2m，属低压，低渗透油气藏，3000m以上地层胶结疏松,岩性差，泥岩水化造浆严重，极易发生阻卡事故；3000m以下地层易漏，井壁易垮塌，因此，直井段钻进时，在钻井液中加入足量的封堵剂和防塌剂，保证井壁稳定，在造斜段和水平段采用低粘度，低切力聚磺混油钻井液体系；并随着井温升主，不断补充抗温处理剂和润滑剂，降低摩阻，减少托压和阻卡事故的发生；进入油气层前，在聚磺混油钻井液中加入大量的乳化沥青，SMP－1和超细碳酸钙，利用屏蔽暂堵技术，防止固相颗粒进入储层，减少对储层的损害，应用结果表明，低粘度，低切力聚磺混油钻井液体系具有很强的抑制性和携砂能力，润滑性能好，性能稳定，完全满足了长裸眼，双台阶水平井钻工程的要求，避免了井下复杂情况的发生。     

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。     

C2133侧钻小井眼水平井钻井液技术

针对彩南油田西山窑组储层裂缝发育，产量大幅度递减、含水量上升较快、注采矛盾突出等问题，在C2133井侧钻，以增加泄油面积。该井侧钻点井深为2120m，采用聚磺暂堵钻井液，在不同井段采取了不同的钻井液技术措施。即：在套管开窗井段，提高钻井液悬浮携屑能力，保证铁屑及时返出地面；磨铣时，钻井液密谋为1.10g/cm^3或略增高，以保持侧钻地层井壁稳定。造斜井段，提高钻井液的抑制能力，防止岩屑床的形成；加入SMP－1、KT－100和QCX－1改善泥饼质量，降低滤失量；加入足量的KWR和RH101降低摩阻，控制固相含量。水平井段，在钻井液中加入1.5FB-2、2％QCX－1、1％WC－1，保持磺化沥青含量为3％－5％，使钻井液具有较强的抑制性、稳定性和良好流变性，现场应用表明，聚磺暂堵钻井液保证了C2133侧钻小井眼水平井不同井段的钻井施工，钻进过程中井壁稳定，未发生井下复杂事故。该井前期日产油量约25t，比邻井产量高3－5倍，收到了明显的经济效果。     

油基钻井液体系在东海气田的试验应用

东海地区油气层系主要分布在花港组和平湖组,存在砂泥岩互层胶结疏松、裂缝性泥岩以及煤层发育等地层特性,井壁稳定和井眼清洁是导致钻井复杂情况的主要原因。研究气田的大位移井最大井深为6 716 m,最大水平位移达4686 m,垂深最大为4 429 m,井底温度最高在150℃以上,井口返出钻井液温度在115℃以上。大井斜、高水垂比和长水平位移,使井眼清洁难度更大;地层温度高,使设备维护难度大。为满足该气田大位移井安全高效作业要求,建立了一套低黏高切的油包水钻井液体系,并加入了2%封堵剂PF-MOLSF、2%成膜封堵剂PF-MOLPF和2%~3%疏水胶体封堵剂PF-MOHCP。在现场应用中,通过调节提切剂PF-HSV-4加量,该油基钻井液表现出了很好的携岩性,井眼净化效果好;在地层稳定性差的井段增加成膜封堵剂的加量,7口井没有发生漏失,井下事故率为零,个别井段遇阻均划眼通过,划眼时间相比探井减少70%以上,其他作业都安全顺利;钻井液在储层段的高温高压滤失量均在3 mL以内,且滤失的几乎全为油相,对储层液损程度小,避免了水敏等伤害。室内评价和现场应用结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和润滑性,井壁稳定和储层保护效果明显,加上钻井液维护及油基岩屑处理等配套措施的完善,使其在东海的应用获得了成功。