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。      

油基钻井液施工工艺技术

针对油基钻井液在配制、转换、性能维护、回收、重复利用等施工工艺方面存在的现象及问题,通过室内评价实验、现场施工经验总结等方法开展了相关研究。研究表明,油水两相在较低黏度下充分乳化配制的油基钻井液具有较高的破乳电压值;高剪切速率下配制的油基钻井液具有较高的破乳电压值和较好的流变性;形成了双罐法和单罐法两种现场油基钻井液配制方法;随着油基钻井液中水相比例的增高,油基钻井液的乳化稳定性和流变性变差,可通过降低有机土加量、增加乳化剂加量,实现对低油水比油基钻井液流变和乳化稳定的调控;回收油基钻井液在重复利用前应做好乳化稳定和流变性的优化。形成的油基钻井液施工工艺技术在对现场操作人员具有较好的指导作用。     

油基钻井液用CET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液(CET体系),与大庆现用油基钻井液(大庆体系)进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少(因而生产成本较低),滤失量较低,破乳电压较高(即乳化稳定性较好)。油水比7:3的CET体系和加入2%有机胺稳定剂的油水比6:4的CET体系,破乳电压均在300 V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8:2的CET体系抗黏土(1%~4%)、地层水(1%~4%)污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

莫北油气田MBHW610水平井钻井液技术

MBHW610井位于准噶尔盆地莫北油气田莫116井区,是一口三开深水平井。该井二开采用钾钙基有机盐钻井液体系,通过KCl和有机盐OS-100复配增强抑制性;选择天然沥青粉和抗高温防塌降滤失剂改善泥饼质量,提高钻井液防塌性能;配合使用液体润滑剂和固体润滑剂提高钻井液润滑性,并通过严格落实短程提下钻等工程配套措施,解决了红色膏质泥岩蠕变、缩径及西山窑组煤层剥落垮塌问题。三开使用钾钙基混油钻井液体系,混入原油,增强钻井液润滑性。现场应用效果表明,钾钙基混油钻井液体系具有较强抑制性、较好的封堵防塌、润滑作用及抗污染能力,较好地解决了MBHW610井长裸眼井段井壁稳定及造斜水平段携带、润滑防卡难题。     

页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用

针对页岩气水平井钻探过程中井壁失稳风险大、钻井液性能要求高和商业开发降本提效的迫切需求,基于页岩储层特征、水平井工程施工要求,构建、研制了一套性能稳定的低油水比油基钻井液体系。室内试验表明,该油基钻井液具有良好的热稳定性、抗污染性、封堵性和乳化稳定性,而且塑性黏度较低、切力适中、流变性能较好,可以满足页岩气水平井钻井的要求。低油水比油基钻井液在涪陵页岩气田5口井进行了现场应用,通过采取低油水比胶液维护、固相控制和随钻封堵等配套措施,实现了将油水比控制在70/30以下,较该气田以往油基钻井液基础油用量降低15%,获得良好的降本效果。页岩气水平井低油水比油基钻井液能有效降低涪陵页岩气田钻井成本,有力支撑了页岩气低成本商业开发,对国内其他地区页岩气开发也具有借鉴意义。      

深水钻井条件下合成基钻井液流变性

目前合成基钻井液体系在深水钻井中应用比较广泛,其低温流动性也成为深水钻井中较受关注的问题。通过测定线性α-烯烃合成基钻井液在不同组成时的黏度-温度特性,研究了乳化剂种类、有机土加量、油水比以及钻井液密度等对合成基钻井液低温流动性影响,探讨了基油种类和黏度对油包水钻井液的黏度-温度特性影响。实验结果表明,乳化剂种类是影响线性α-烯烃合成基钻井液低温流动性的最主要因素,其次是有机土加量和油水比,而加重材料对合成基钻井液低温增稠程度影响较小;基油低温黏度是影响深水合成基钻井液体系黏度的重要因素。线性α-烯烃合成基钻井液较矿物油和气制油基钻井液具有更优的低温流动性,可以应用于深水钻井作业。     

低切力高密度无土相油基钻井液的研制

传统的油基钻井液采用有机土作为增黏剂来增加悬浮重晶石的能力,是一种含土相的油基钻井液,高密度条件下含土相油基钻井液流变性控制困难限制了其应用的范围。为此,以新研制的复合型乳化剂(G326-HEM)为核心,构建了无土相油基钻井液体系,并对该配方进行了优选和性能实验。结果表明:1无土相油基钻井液体系无须使用辅乳化剂、润湿剂,具有配方简单,高密度条件下流变性好等特性;2与含土相钻井液相比,高密度条件下塑性黏度、终切力低,降低了高密度钻井液因黏切高诱发井漏的风险,可节省10%的基础油;3塑性黏度和动切力随着油水比的降低而升高,不同密度下的油基钻井液选用不同的油水比;4无土相油基体系配方对基础油的适应性较广,可广泛应用于合成基、矿物油基钻井液。结论认为,该成果较好地解决了无土相体系在高密度条件下的电稳定性弱、悬浮稳定性差的难题,为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。     

密度对油基钻井液性能的影响

随着高密度油基钻井液被使用的越来越多,高密度时油基钻井液表现出的性能不稳定也逐渐被现场工程师发现。研究了密度对油基钻井液性能的影响,以及不同密度下温度、剪切时间、油水比、有机土、CaCl₂浓度和劣质固相对油基钻井液性能的影响。研究结果表明,重晶石能增加油基钻井液的黏度和切力,提高钻井液的乳化稳定性;油基钻井液的破乳电压和重晶石的加入量呈线性关系;在高密度时,油基钻井液的表观黏度受温度、油水比、有机土和劣质固相的影响程度比低密度时大;破乳电压在高密度时受油水比、CaCl₂浓度和有机土的影响比低密度时大。综上可知,密度的增加不仅单独对油基钻井液性能造成影响,还提高了油基钻井液对其它因素的敏感性。因此在使用高密度油基钻井液时,要加强对现场钻井液性能的监控和调节。      

塔北探区定向井钻井液技术

DK-13井、DK-17井是地质矿产部在西达里亚构造上首次完成的两口定向井,造斜点均为3300m。该两口井在上部地层直井段,一开使用普通膨润土钻井液体系,二开使用钾基聚合物钻井液体系;下部斜井段,DK-13井采用钾基聚合物混油钻井液,DK-17井采用加入塑料小球的钾基聚合物混油钻井液,进入油层段使用YK-Ⅱ型钻井完井液,并配合相应的钻井液维护处理措施。现场应用结果表明,膨润土钻井液体系解决了大井眼的携岩及护壁问题;钾基聚合物钻井液体系抑制能力、防塌能力、携砂能力强,润滑性好;YK-Ⅱ型钻井完井液具有较强的抑制性和屏蔽暂堵性。这几种钻井液体系满足了钻井工程的需要,避免了井下复杂情况的发生,减少了对储层的损害。     

白-平2HF井回收油基钻井液的优化研究及应用

为实现白-平2HF井回收油基钻井液的重复利用,采用具有塑性黏度低、动切力高、低转速度数高、乳化稳定性好的高性能油基钻井液改善老浆的流变性和乳化稳定性,并将优化后的回收油基钻井液应用于白-3HF井四开水平段。现场应用结果表明,该钻井液具有良好的流变性、乳化稳定性以及封堵防塌性。1000m水平段钻进期间井壁稳定,井眼清洁,摩阻仅为40～60kN,四开水平段井径扩大率为2.57%。在老浆利用率为67%的情况下,将密度为1.70g/cm³回收油基钻井液的油水比由96∶4降至85∶15,实现了老浆的重复利用,有效降低了油基钻井液的成本。     

胺基钻井液技术进展

介绍了胺基钻井液的发展历程,主要特点及其国内外的研究与应用情况.指出胺基钻井液在钻井过程中所表现出的防止井壁坍塌性、页岩稳定性等性能可接近油基钻井液;而对比油基钻井液,不仅有明显的环保优势,还能大幅降低钻井成本.     

常温下油包水乳化钻井液水侵后对裂缝性储层渗透率的伤害性能分析

为了分析实际钻井过程中地层水侵入油包水乳化钻井液体系对储层渗透率的影响,采用油水比分别为80∶20、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70钻井液体系模拟受不同程度水侵后的油包水乳化钻井液,在常温下研究了钻井液随着油水比的变化对储层的损害情况及流变性和润湿性变化。研究结果表明:随油水比的减小,一方面钻井液稳定性变差,对井壁的冲刷程度加剧,泥饼遭到破坏,滤失量增大,大量的固相颗粒进入地层造成储层伤害;另一方面裂缝表面对钻井液流体的束缚能力减小,有利于后期开采过程中近井带钻井液的反排,减小储层伤害。综合考虑,油水比40∶60数60∶40的钻井液较为合适。     

罗家寨构造水平井钻井液技术

针对罗家寨构造地质特点及水平井钻井液技术难点,确立了浅井段为深井段做准备、直井段为斜井段做准备、重点解决大斜度井段钻井液技术难题的基本原则.在直井段使用钾钙基聚合醇有机硅聚合物钻井液,引入抑制和防塌能力强的聚合物和有机硅等处理剂,防止直井段的井眼坍塌和钻屑分散;大斜度井段使用钾钙基聚合醇正电胶钻井液,防止形成岩屑床,通过护胶剂、润滑剂、表面活性剂、柴油的复配使用,提高了该钻井液的抗膏盐、酸性气体污染的能力和润滑防卡性能;水平井段使用改性钾钙基聚合醇正电胶钻井液,利用聚合物保护产层,保持过量的除硫剂,以提高钻井液的抗H2S污染能力.现场应用表明,该套钻井液体系能减轻岩屑床的形成、有效地防止了岩屑分散、井漏,降低了起下钻摩阻,有效地保护了油气层,确保了该构造水平井的顺利钻探.     

油基钻井液用OET乳化剂的研制

利用引进的俄罗斯专利技术,使用国内油脂加工废料与有机碱为原料,合成了油基钻井液用可降解乳化剂CET;制备了CET油基钻井液（CET体系）,与大庆现用油基钻井液（大庆体系）进行了组成、基本性能对比。CET体系不含润湿剂,组分数较少（因而生产成本较低）,滤失量较低,破乳电压较高（即乳化稳定性较好）。油水比7：3的CET体系和加入2％有机胺稳定剂的油水比6：4的CET体系,破乳电压均在300V以上;有机土加量增大使破乳电压、视黏度有一定幅度增加,磺化沥青加量增加的影响较小;油水比8：2的CET体系抗黏土（1％～4％）、地层水（1％～4％）污染的能力与大庆体系相当。图1表5参1。     

水基钻井液高效抑制剂GY-1

研制出了一种高效抑制剂GY-1。实验结果表明,GY-1对钻井液的性能影响小,在用其处理钻井液时,无需与其他处理剂复配使用;GY-1能显著增强钻井液的抑制性,试验井平均机械钻速和该区块同类井相比提高了10%以上;GY-1能提高聚合物钻井液抗膨润土污染的能力,膨润土加量为5%时,GY-1加量为1%的钻井液的表观黏度上升率同聚合物钻井液相比,从160%下降到20%,下降幅度达87.5%;GY-1钻井液还具有较强的抗碳酸盐、抗钙污染能力,均优于钾钙基聚磺钻井液,而且其配方所用处理剂较少,其成本也较钾钙基聚磺钻井液低。     

涠洲W油田全油基强封堵钻井液技术

涠洲W油田涠二段易垮塌地层所用常规油基钻井液油水比和破乳电压低,乳化状态稳定性不够,易引起地层泥页岩水化分散,给井壁失稳和储层保护造成困难。在分析涠二段硬脆性灰色泥岩垮塌机理基础上,通过提高油水比来提高钻井液的乳化稳定性、优化复合粒径封堵材料,构建了全油基强封堵钻井液体系。室内性能评价结果表明,优化后的全油基钻井液乳化稳定性强,塑性黏度小、滤失量小、封堵承压效果好,抗水和土污染能力强。全油基强封堵油基钻井液体系已在涠洲W油田11口定向井中取得成功应用,解决了超千米长裸眼涠二段易垮塌地层井壁失稳问题,同时储层保护效果良好。本文研究成果可为类似硬脆性泥页岩易垮塌地层钻进和储层保护提供借鉴。     

油基钻井液低温特性实验研究

利用水合物抑制性评价实验装置,模拟了水深达3 000 m的海底低温、高压且存在机械扰动的动态环境(3 ℃,30 MPa),评价了油基钻井液抑制水合物生成的能力.结果表明,以高浓度氯化钙盐水为水相的油基钻井液具有良好的水合物抑制效果,可满足深水钻井需求,但随着油水比减小,油基钻井液中生成水合物的可能性增大.考察了油基钻井液的低温流变特性,结果表明,与常温下相比,深水低温环境中油基钻井液的黏度、切力明显增大,随着油水比降低,钻井液的低温增黏现象加剧,甚至出现胶凝.提高油水比有利于改善油基钻井液的水合物抑制性和低温流变性,有助于提高深水钻井效率.     

不同油水比油基钻井液滤失性能的影响因素

为了揭示油基钻井液侵入地层后对钻井液滤失性的影响,通过调整油水比来模拟地层水侵入钻井液的体系,研究了有机土、降滤失剂(磺化沥青、氧化沥青、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合物降滤失剂、有机胺改性腐殖酸及其复配)和温度对钻井液体系滤失性的影响,用显微镜观察了加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌。结果表明,随着油水比的降低,钻井液高温高压滤失量呈降低趋势;有机土和降滤失剂均会降低钻井液的高温高压滤失量,降滤失剂复配后的降滤失效果好于单一降滤失剂,其中聚合物类和沥青类复配降滤失剂的降滤失效果最好;随着温度的升高,钻井液的高温高压滤失量逐渐增大;比较加入有机土前后不同油水比钻井液的微观形貌可见,随着油水比的降低,有机土在油基钻井液体系中作为悬浮剂和增黏剂的降滤失效果愈加明显。通过合理选择降滤失剂及有机土种类和加量可以有效调节油基钻井液的高温高压滤失量。     

基于乳状液转相技术的钻井液新体系室内研究

为有效解决油基钻井液应用中存在的固井质量较差、环境污染严重等问题,采用有机胺质子化可逆原理,赋予油基钻井液以乳化相态的可逆性,研制了一套可逆乳化钻井液体系。该钻井液体系的配方为5#白油+25.0%CaCl2溶液+1.0%有机土+0.5%石灰+1.0%润湿剂RS+4.0%乳化剂ET,油水比为50:50,密度为1.2 kg/L。通过室内试验对该钻井液体系进行了全面的性能评价,结果表明,通过酸触相反转和碱触相回转,可实现W/O型与O/W型间自由转换;且转换前后的钻井液性能良好:破乳电压达500~900 V,抗温达180 ℃,高温高压滤失量小于15 mL,流变性与传统逆乳化钻井液相当,可抗10%硫酸钙、20%钻屑污染,渗透率恢复率和滚动回收率都达90%以上,泥饼和含油钻屑更易处理。这说明,研制的可逆乳化钻井液体系兼备油基钻井液和水基钻井液的优点,且各项性能均为优良,能解决常规油基钻井液应用中存在的问题。      

威202H3平台废弃油基钻井液处理技术

目前处理废弃油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层,依然存在潜在的环境污染问题,同时也浪费了大量矿物油资源。笔者对威202H3平台废弃油基钻井液进行回收利用研究,首先测定了废弃钻井液本身的性质,测得其表观黏度为100~120 mPa·s、塑性黏度为80~100 mPa·s、动切力为20 Pa、初终切为20/35 Pa/Pa,粒度主要集中在5.59~13.74μm。在现场及实验室进行复配再利用研究,发现在威202H3-3井龙马溪地层加入2 m3废弃油基钻井液后,油基钻井液终切不断升高、动塑比难以控制;利用废弃油基钻井液中劣质固相,在长宁H12-3井用于配制堵漏浆,施工顺利,效果较好。因此得出,废弃油基钻井液回收再利用的困难在于其中含有大量粒径小于20 μm的固体颗粒,现有固控设备难以除去,并且现有处理技术均存在安全、占地面积、能耗、交通运输、环保及成本问题,建议这种废弃油基钻井液体系用于配制页岩地层发生漏失时的堵漏浆,在一定程度上减小经济损失。而在今后废弃油基钻井液处理技术的研究过程中,如果超临界CO₂流体萃取技术能够降低成本,将成为废弃油基钻井液重要的处理技术。