抗220 ℃高温水基钻井液技术研究

深井、超深井高密度水基钻井液的热稳定性一直是国内外钻井液行业研究的关键问题之一。为了提高钻井液的抗高温能力,研究了高温对钻井液的影响及相应的技术对策,形成了一套密度为2．00g／cm ^3～2．35g／cm^3抗220℃高温的水基钻井液体系。该体系由四类核心处理剂组成：抗高温复合降滤失剂、抗高温降粘剂、润滑封堵防塌剂及高温稳定剂。评价了水基钻井液体系在高温下的高温稳定性、高温高压流变性能、抑制性能和抗污染性能。实验结果表明,该体系具有良好的热稳定性,钻井液经过220℃高温老化后,高温高压滤失量低,流变性好,并具有良好抑制性能和抗盐、钙及钻屑等污染性能。     

高温高密度钻井液完井液体系室内研究

为了开发深部的油气藏 ,在钻井作业中需要使用性能更为优良的加重钻井液完井液 ,研制了一种新型的抗高温高密度水基钻井液体系。该体系用海泡石配成基浆 ,添加多种抗高温处理剂而复配成几种不同配方 ,从中选出一种配方作进一步的性能评价试验。试验表明 ,它具有较好的热稳定性 (抗温 1 80℃ )、抗盐性 ( 2 0 % )、抗钙性 ( 3 % )以及良好的流变性等特点 ,基本上能满足深井、超深井等复杂地层的钻井要求。     

关于有机硅氟聚合物钻井液的研究

为解决辽河油田高温深井钻井施工中深部复杂地层的井壁稳定,抗盐抗钙,高温老化等问题,依据有机硅氟聚合物的特性及其与钻井液的作用机理,开展了有机硅氟聚合物钻井液体系研究。通过室内试验对有机硅氟聚合物钻井液体系各项性能进行测试,确定该钻井液体系拥有较强的抗温抗盐抗钙性能,良好的润滑性,可有效延长泥页岩水化周期、防止井塌,是一种可满足高温深井钻探的钻井液体系。     

高温高密度钻井液完井液体系室内研究

为了开发深部的油气藏，在钻井作业中需要使用性能更为优良的加重钻井液完井液，研制了一种新型的抗高温高密度水基钻井液体系。该体系用海泡石配成基浆，添加多种抗高温处理剂而复配成几种不同配方，从中选出一种配方作进一步的性能评价试验。试验表明，它具有较好的热稳定性（抗温180℃）、抗盐性（20％）、抗钙性（3％）以及良好的流变性等特点，基本上能满足深井、超深井等复杂地层的钻井要求。     

龙岗西地区首口非常规超深井钻井技术

龙岗61井是四川盆地龙岗西地区第1口非常规超深井,完钻井深6 618 m。侏罗系地层井壁稳定性差,纵向上压力系统复杂,深部海相地层H2S含量超过30 g/m3、同时存在异常超高压CO2气层和盐水层,井底压力超过110 MPa、温度在150℃以上。为此,龙岗61井采取了如下钻井技术措施:采用6开制非常规套管层序封隔不同复杂层段,有效预防和控制井下地质风险;在蓬莱镇—沙溪庙组易漏地层应用空气钻井防漏治漏、防斜快打;对自流井组和须家河组强研磨性地层优化钻头设计,并在小井眼段进行PDC钻头提速试验;优化抗高温聚磺水基钻井液,使之具备较强的抗高温、抗盐及抗钙污染能力。实践表明,龙岗61井非常规超深井钻井技术不仅有效解决了复杂地层所带来的钻井难题,实现安全快速钻至目的层,而且还在川渝地区超深井钻井技术上得到创新,形成了一套较完整的非常规超深井钻井技术。     

莫深1井抗高温密度水基钻井液体系室内研究

针对莫深1井钻井施工中存在高温高压问题，开展了抗高温高密度水基钻井液系列研究实验，实验均采用国产材料，优选优配抗高温处理荆，通过室内大量配方实验，成功开发出能满足莫深1井深井段施工要求的水基钻井液体系，体系的热稳定性及高温下的性能均较好，抗温可达220℃，并且在高密度条件下具有良好的流变性。该体系的成功研究对莫深1井的顺利钻探意义重大。     

新型高温抗盐降滤失剂RSTF的研究

深井钻井要求钻井液具有抗高温、抗可溶性盐污染的能力。研制了高温抗盐降滤失剂RSTF,该剂是由两种以上的聚合物单体与腐殖酸接枝共聚制成。对RSTF在不同钻井液体系中的HTHP降滤失性能,抗盐、石膏、水泥污染性能及与其它处理剂的配伍性进行了评价。RSTF能显著降低水基钻井液在各种条件下的HTHP滤失量,具有较强的抗盐、钙污染能力,抗温达220℃。     

高密度油基钻井液在超深复杂探井中的应用

随着勘探的深入,塔里木盆地库车坳陷深井、超深井、特殊井和复杂井不断增加,钻遇地层条件日益复杂,现有水基钻井液已无法满足日益复杂的钻井条件,尤其是在水平井、高温深井、储层保护等方面问题尤为突出。针对上述问题,通过分析研究,认为利用油基钻井液能够圆满解决上述困难。与水基钻井液相比,油基钻井液 具有抗高温、抗盐钙侵、利于井壁稳定、降低钻头磨损、润滑性好、低失水和保护储层等多种优点,已成为高难度复井安全钻进的重要技术手段之一[1-4]。在塔里木盆地库车坳陷一口完钻井深8000余米井底温度超过180°c预探井中,采用高密度油基钻井液顺利完成钻井作业,实钻密度达到2.39g/cm3,HTHP滤失量小于5mL,切力小于25Pa,流变性能优良,钻穿膏盐层及储层段时未发生膏盐、co2、H2s等损害现象,起下钻及下套管作业一次性完成,电测井眼十分规则,充分说明该钻井液体系适合本区块的高温深井勘探开发钻井作业需求。     

抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势(Ⅰ)

综述了高温对水基钻井液的要求及抗高温水基钻井液的特点,超深井钻井技术对抗高温水基钻井液的新要求,国内外抗高温水基钻井液处理剂及处理剂作用机理发展概况,国内外抗高温水基钻井液体系发展概况,国内外抗高温水基钻井液评价方法及评价实验装置发展概况,国内抗高温钻井液体系的现场应用概况、抗高温钻井液流变性研究、高密度钻井液流变性,抗高温钻井液技术面临的问题及抗高温钻井液体系发展方向等。     

环保型抗高温生物质合成树脂降滤失剂的研制及其在元坝地区的应用

针对元坝地区海相碳酸盐岩地层井下常遭遇酸根及硫化氢污染,造成钻井液黏度和滤失量上升、抗温性下降,流型难以控制,给现场维护带来极大挑战。提出采用生物-化学的方法对木质素进行改性,研制出一种团状多支结构的环保型生物质合成树脂降滤失剂LDR。性能评价结果显示,该产品抗温达200℃,抗盐25%,抗钙3000 mg/L,表现出较强的耐温抗盐的性能,并以此为核心抗高温材料,通过引入钾、钙、钠等离子,构建出抗高温复合盐水钻井液体系。在元坝地区现场应用2口井,现场应用表明,在元坝X-701井钻井液最高密度为2.34 g/cm³,电测显示温度为157℃,酸根含量达21 157mg/L,该体系依然具有良好的流变性,抗污染能力强,两趟电测均一次顺利到底,连续静止7 d返出钻井液黏度48 s,仅用28.88 d完成了侧钻任务。该体系的成功应用,标志着生物质资源在高温高密度钻井液中取得新的突破,满足了高温小井眼对钻井液的需求,对元坝地区深井、超深井具有较好的指导借鉴意义。     

TK424CH侧钻短半径深水平井钻井液技术

塔河油田TK424CH侧钻短半径深水平井，钻进过程中易出现井漏，井涌，岩屑携带困难等问题，为此，在侧钻造斜段采用了聚磺混油钻井液体系，水平段采用了无固相钻井液（盐水）体系。顺利完成了该井的施工。介绍了该井钻井液性能设计。维护处理措施。并提出了应用盐水节流循环压井的方法。     

磺基甜菜碱的合成及其在水包油乳化钻井液中的应用

水包油乳化钻井液作为一种重要的低密度水基钻井液体系,在低压油气层钻探中有着较为广泛的应用,针对目前该体系在深部地层使用过程中出现的抗温能力不足的问题,室内通过一步反应合成了不同碳链数的磺基甜菜碱,测定了其在高温处理后的表面性能变化情况,并将其引入水包油乳化钻井液中。实验结果表明,配制得到的钻井液性能良好,乳化稳定性好,在经过180~210℃热滚动16 h后,体系黏度、切力仍处于合理范围,高温高压滤失量均小于20 mL,满足基本要求;体系稳定性较好,无析油破乳现象发生;且具备一定的抗污染能力,抗水污染达15%,抗柴油污染达15%,抗钻屑污染达15%,抗盐污染达2%,因而能够满足深部低压油气层钻井的要求。      

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E_1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。      

新型水基抑制剂PE-Ⅰ的应用

合成了一种无毒、具有强抑制性兼一定降滤失、降摩阻功能的新型多元醇类处理剂PE-Ⅰ,并在新疆红山嘴、石西地区进行了4口井的现场试验。结果表明,PE-Ⅰ的使用,有利于钻井液体系组成的简化,有利于钻井液性能的改善和调节,有利于钻井施工。     

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。     

坨-胜-永断裂带高密度深井钻井液技术

坨-胜-永断裂带储油层埋藏深、压力高，断层发育，构造较复杂，在钻井过程中容易发生与高密度钻井液相关的钻井问题。通过分析研究，确定在三开之前采用低密度聚合物铵盐体系，三开之后采用抗高温抗盐的聚合物硅氟防塌降滤失钻井液。提出了在该区块使用高密度钻井液技术的主要施工措施：禁止直接加加重材料．采用混重钻井液的逐步加重方式，同时保证加重材料有充分的水化时间；对直井，润滑剂总含量应为2％～3％．对定向井，润滑剂总含量应为3％～5％；该区块高密度钻井液用水的矿化度不能超标，氯离子含量应小于1000mg／L，钙镁离子含量均应小于200mg／L；处理剂应具备良好的抗高温和抗盐性能；保证四级固控设备的使用率，特别是离心机在每次下钻后调整钻井液时的使用至关重要。现场应用表明，聚合物硅钾基防塌降滤失钻井液具有滤失量低、抑制性强、抗高温、防塌和润滑性能好、携岩能力强等优点。     

中亚K构造钻井液技术研究与应用

在分析中亚K构造地质特征、钻井主要技术难题及对钻井液技术要求的基础上,针对该地区深部高压盐水层矿化度高、地层压力系数高、安全密度窗口窄、易发生卡钻等井下复杂事故的特征,研制出了密度2.41 g/cm3的两性离子欠饱和盐水聚磺钻井液体系,同时提出了针对深部盐下油气藏的储层保护措施,并成功应用于现场,效果显著。在该构造4号探井钻进过程中,随深度增加分别使用了两性离子聚合物体系、两性离子聚磺欠饱和盐水体系、两性离子聚磺欠饱和盐水屏蔽暂堵体系3套钻井液体系。通过对钻井液流变性的精细控制使得钻进过程安全快速,无复杂事故发生,最终完钻井深6 596 m,油气显示良好,为今后该地区的持续开发提供了有力的技术保障。     

抗高温高密度油基钻井液在塔里木油田大北12X井的应用

大北12X井是2018年塔里木油田的一口高温高压评价井,位于库车坳陷克拉苏构造带大北段大北12号构造东高点,该区块库姆格列木群膏盐岩段（4267～5287 m）普遍为高压～超高压,局部存在高压盐水层、漏层。钻井过程中,易出现井壁失稳、漏失、盐水侵等复杂技术难题。针对该区域的地质特点和作业要求,分析了高温高压作业条件下油基钻井液体系的技术难点,优选出抗高温高密度油基钻井液体系配方,并且通过室内实验,模拟高温高压井段作业可能出现的风险,进行了系统的工况模拟评价。实验结果表明,抗高温高密度油基钻井液体系性能稳定,破乳电压为1562 V、高温高压滤失量为1 mL,体系抗30%体积分数的近饱和NaCl盐水污染,污染后体系表观黏度变化小于10%,滤失量小于2 mL,破乳电压为1002 V。体系抗温稳定能力强,室内实验170℃老化10 d后体系流变性能稳定,沉降因子为0.522。现场应用表明,抗高温高密度油基钻井液体系能够解决塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带高温高压超高压盐膏层作业难题。四开井段,钻井液密度为2.43 g/cm3,油基钻井液保持了良好的钻井液流态,较低的黏度、切力及ECD等优良参数,未造成黏度、切力过高引起井漏等复杂情况。该井钻遇盐膏层厚度达2135 m,油基钻井液抗石膏污染能力强,流变性能稳定。      

环保型高性能水基钻井液在山前超深井中的应用

针对库车山前构造超深、超高压、高温、高含盐地层常规高密度水基钻井液性能调控维护困难,钻进时阻卡等事故频发,安全钻达目的层极其困难等问题,试验应用了环境保护型高性能水基钻井液。该钻井液是由多元高性能井眼稳定剂、纳米成膜封堵剂、高效润滑剂、特殊提速剂等组成,具有抑制性强、流变性和润滑性良好、环境友好、保护储层等性能。该环境保护型高性能水基钻井液在库车山前x井进行了试验应用,应用表明高性能水基钻井液性能稳定,抑制性强,润滑性能好,相比于应用油基钻井液的邻井,机械钻速快6.6%,无事故,井下复杂相对很少。该环境保护型高性能水基钻井液体系环保指标检测合格,产生的岩屑呈土本色,生物毒性小,是环境敏感地区复杂地层提高钻井清洁生产水平的途径之一。      

类油基水基钻井液体系研究与应用

针对页岩气层等含易坍塌地层储层开发采用油基钻井液时存在的成本高、污染环境等缺点,以聚醚胺基烷基糖苷NAPG为主剂,并配套其他处理剂,研发出一种在抑制及润滑性能方面类似于油基的环保型水基钻井液。室内研究结果表明,该类油基水基钻井液体系在抑制性能、润滑性能方面与油基钻井液相当,抗温达140℃,具有良好的抗土、抗钻屑、抗原油、抗水污染的性能,EC₅₀为128 400 mg/L;无生物毒性,静态渗透率恢复值达90%以上。现场应用结果表明,该钻井液体系性能稳定,抑制防塌能力强,润滑性能好,有效地解决了云页平-6井二开造斜段摩阻大、定向易托压的难题,具有推广应用前景。