页岩气水基钻井液技术分析

页岩地层易水化膨胀,加之我国页岩气储层地廣结构复杂,井下事故频发,目前我国页岩气钻井多采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但是由于油基钻井液成本高,污染大,而且油基钻井液条件下浅层气井固井难度大,使用油基钻井液钻井,二个界面存在油泥,水泥胶结质量难保证;加之与油基钻井液配套设施不成熟,因此迫切需要研发一种适用于页岩气水平井作业的强抑制高性能低污染的水基钻井液。     

浅层大位移水平井轨迹控制技术

页岩气处于页岩裂缝等空隙中,从页岩层中开采的天然气,属于一种非常规天然气。进行页岩天然气开发,具备着开采寿命长及生产周期长等优势,对于改善我国能源结构发挥着重要作用。在开发页岩气过程中,主要采取的钻井方式是水平井。建页HF-1水平井是我国第一口页岩水平井,本文结合建页HF-1水平井工程概况及技术难点,进行大位移水平井轨迹控制技术的探讨。     

油基钻井液技术在川西页岩气井的应用

四川盆地是中石化页岩气勘探开发的主战场之一。围绕川西地区页岩气藏多为高压气藏,且以硬脆性页岩为主,同时微裂缝发育,易渗漏。分别介绍了进口油基钻井液和国产化油基钻井液的研究情况,分析了其优势与缺点,并在川西地区成功完成了5口井的油基钻井液施工情况。现场应用表明,进口油基钻井液和国产化油基钻井液的各项性能都能满足川西地区高密度的页岩气水平井的施工要求,其中国产化油基钻井液,其乳化稳定性和流变性接近进口油基钻井液性能,其成本低于国外同类油基钻井液。     

柴油基钻井液在涪陵礁石坝区块页岩气储层的应用

涪陵礁石坝页岩气储层以泥页岩为主,粘土含量高,层理和微裂缝发育,极易发生井壁不稳定,储层段钻进时采用柴油基钻井液,在焦页6-3HF井进行了现场应用,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2%。现场应用表明,柴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,适用于页岩气水平井钻井施工。     

环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液研究与应用

在油基钻井液普遍应用的背景下,开发应用复杂地层需要的页岩气水基钻井液,满足绿色、安全、高效钻进,仍然是当前钻井液技术发展的趋势。以聚酰胺抑制剂JXA-1和成膜封堵剂FDM-1为依托,采用模块化设计,构建了CQ-SDM环保型强抑制成膜封堵页岩气水基钻井液体系。实验表明,体系的页岩抑制性强,封堵防塌能力强,润滑减阻好,能保持低粘切流变性,具有成膜造壁能力,且主要材料及配制的钻井液经生物毒性检测,均达到无毒标准,对环境友好。在1个井组4口页岩气水平井中试验应用,重复利用率100%。     

长宁地区页岩气水平井水基钻井液技术

水平井钻进过程中保持井壁稳定是页岩气开发过程的重点与难点所在。我国页岩气水平井钻进主要以油基钻井液为主。油基钻井液在稳定井壁和长水平井段高效钻进方面具有强大优势,但环保性能差和成本偏高,使其不适应当今石油行业的发展趋势,故高性能水基钻井液的研究与推广就势在必行。本文通过分析长宁地区页岩气地质特征和长水平段钻井过程中所需强封堵性与抑制性、良好润滑性及环境友好的要求,提出应用以高性能水基钻井液体系来解决长宁地区龙马溪组水平段井段的井壁失稳问题。     

钙基聚磺钻井液在南页1井的应用

南页1井是四川盆地川东南构造带南川断鼻上的一口页岩气预探井,针对地层易坍塌以及存在微裂缝、石膏层、煤层、等较复杂的特性,优化了钻井液体系,即在聚磺钻井液体系的基础上引入钙离子,变成了钙基聚磺钻井液体系。该体系在南页1井的应用表明,体系高温稳定性强,抑制防塌能力好,有效解决了页岩气水基钻井液井壁失稳问题以及盐膏侵、酸性气体侵等问题。     

钙基聚磺钻井液在南页1井的应用

南页1井是四川盆地川东南构造带南川断鼻上的一口页岩气预探井,针对地层易坍塌以及存在微裂缝、石膏层、煤层等较复杂的特性,优化了钻井液体系,即在聚磺钻井液体系的基础上引入钙离子,变成钙基聚磺钻井液体系。该体系在南页1井的应用表明,体系高温稳定性强、抑制防塌能力好、流变性能优良,有效解决了页岩气水基钻井液井壁失稳问题以及盐膏侵、酸性气体侵等问题。     

国内外页岩气钻井液技术应用现状

介绍了国内外页岩气钻井液技术及其应用情况,大部分页岩油气水平井采用油基钻井液,直井或定向井多采用水基钻井液;国内油基钻井液技术较为成熟,处理后的含油钻屑能达到环保要求。     

涪陵深层页岩气水平井高效油基钻井液体系研究

针对涪陵深层页岩气水平井开发过程中存在井壁失稳、摩阻较大以及起下钻困难等问题,在分析研究钻井液技术难点的基础上,结合该区块具体地质特征,提出了相应的钻井液技术对策,决定采用油基钻井液钻进。为此,室内在前期涪陵页岩气区块使用的油基钻井液基础之上,通过降滤失剂以及润湿剂的优选,研制了一套适合涪陵深层页岩气水平井的高效油基钻井液体系,具体配方为:柴油:氯化钙水溶液(32%)=90:10～70:30+4%主乳化剂HZRJ-1+4%辅乳化剂HFRJ-3+5%降失水剂JSY-1+3%有机土+1润湿剂HRSJ-10+5%氧化钙+重晶石加重至密度为1.80～2.20 g/cm3。室内对该高效油基钻井液体系的综合性能进行了评价,结果表明,高效油基钻井液体系在不同密度范围和不同油水条件下均具有良好的流变性能,并且具有良好的沉降稳定性能、抑制性能以及抗污染性能,能够满足涪陵深层页岩气钻井施工的需求。为目标区块深层页岩气的高效稳定开发提供技术支持和保障。     

生物柴油钻井液有机土性能研究

有机土是油基钻井液中一种重要处理剂,主要用于油基钻井液的增粘和提切。但现阶段并未发现性能良好的能够适用于生物柴油做钻井基液的有机土。将用于生物柴油钻井液的有机土作为一个全新的研究方向,目前国内外在这方面的研究很少。在大量理论调研基础上,选取了国内知名度较高的厂家的效果较好的6种有机土,通过一系列实验优选出适用于生物柴油钻井液的有机土,最终将上述选定的有机土加入到生物柴油钻井液中,形成了环保型的生物柴油钻井液。     

高密度油基钻井液在威204H37-5井的应用

威204H37-5井是四川威远地区的一口页岩气水平井,三开油基钻井液使用密度大于2.15g/cm~3。通过正交实验优选了该井油基钻井液体系配方,并分析了各处理剂对钻井液性能的影响。研究了温度、油水比和CaCl_2浓度对不同密度油基钻井液性能的影响。研究发现,高密度油基钻井液受温度、油水比和CaCl_2浓度的影响程度比低密度大。数据表明,威204H37-5井高密度油基钻井液黏度和破乳电压控制得当,抑制性和封堵性较好,具有良好的性能。     

油基泥饼解除液体系研制及性能评价

针对东海油田钻井过程中油基钻井液在井壁和筛管上形成的泥饼难以清除等复杂问题,室内经过有机溶剂、有机酸、增溶剂等处理剂优化筛选,研制出一套油基泥饼解除液体系,其配方为:55%5#白油+45%增溶剂HZRJ+5.5%有机酸HTS+5%有机溶剂RJ;通过API滤失实验、配伍性实验、渗透率恢复值实验对体系进行了性能评价,结果表明该体系具有良好的泥饼解除效果和较强的储层保护能力,且与钻井液及储层岩石、原油具有较好的配伍性。     

改性腐植酸合成油基钻井液降滤失剂研究

采用有机胺对腐植酸进行改性,用作油基钻井液降滤失剂,以替代沥青类产品,有利于提高机械钻速和保护环境。探索了合成产物性能的影响因素,并评价了其在油基钻井液中的性能。结果表明,改性腐植酸降滤失剂合成条件为:腐植酸与有机胺H60B配比15∶6,反应温度190℃,反应时间8~9 h。改性腐植酸降滤失剂具有良好的降滤失效果,在加量为3%时,150℃高温高压滤失量为6.8 mL,好于沥青类降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小。     

油田深井废弃油基钻井液组成及环境影响评价

分析了油田深井废弃油基钻井液的组成,对油田深井废弃油基钻井液的环境危害性进行了评价。经检测,油田深井废弃油基钻井液的主要污染物为石油类有机物,其浸出液中苯、甲苯、乙苯、二甲苯等均超出标准,根据标准判定为危险废物。     

油基钻井液井筒清洗液的研制及现场应用

研制了油基钻井液井筒清洗液,并将其应用于现场。结果表明,该清洗液对井筒上的油膜有较好的清洗效果,清洗率达90%以上,具有较好的储层保护性能。     

The Phase Transformation Mechanism of Bentonite-Stabilized and Cetyltrimethylammonium Bromide-Stabilized Emulsions and Application in Reversible Emulsification Oil-Based Drilling Fluids

We obtained a reversible emulsion system induced by bentonite solid particles and surfactant Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, whose critical micelle concentration (CMC) value is 9.21 × 10⁻⁴ mol L⁻¹). In this study, the zeta potential and contact angle were used to characterize surface wettability of bentonite solid particles in the process of phase transmission behavior. The adsorption amount was calculated at different CTAB concentrations, and then the adsorption isotherm of surfactant CTAB at bentonite solid particles was also studied to confirm the adsorption behavior and adsorption layer structure. The electrical conductivity and microscopic analysis were employed to characterize the phase inversion behavior of emulsion. The results show that the wettability of bentonite particles can be reversed by changing the CTAB concentration, and then the two phase transition behavior of bentonite emulsion can be induced. Additionally, the surfactant CTAB can be used in oil-based drilling fluid systems for the inversion of the emulsion type. The research on the performance of the reversible emulsion oil-based drilling fluid system shows that it has a good thermal stability and a small amount of fluid loss, and successfully reduces the damage of the traditional oil-based drilling fluids on oil well completion.     

废弃油基钻井液处理技术研究进展

简述了废弃油基钻井液对环境的危害,介绍了国内外废弃油基钻井液的处理技术及应用,并对各技术特点进行了评价,同时对未来发展趋势进行了展望。     

页岩气开发钻井液技术研究

由于页岩气井特殊的储层特征,对钻井液的抑制性以及润滑性等提出了很高的要求,油基钻井液虽然能够满足页岩气水平井钻井的需要,但其环保问题以及成本问题等成为制约其大规模应用的瓶颈.为此,针对页岩气储层的特点,室内开展了适用于页岩气水基钻井液的抑制剂、增粘剂、降滤失剂以及润滑剂的优选,形成了一种高性能的页岩气水基钻井液体系.并对该体系进行了综合性能的评价,结果表明,体系具有良好的流变性能,在90 ℃下老化16 h后的高温高压滤失量仅为5.6 mL,摩阻系数为0.11;体系的钻屑热滚回收率达到了98.88%,具有良好的抑制性能;体系在150 ℃高温下老化后仍可保持较好的流变性能和降滤失性能,表明体系具有较强的抗温能力;体系在加入5%的粘土和氯化钠后流变性变化不大,说明体系具有较强的抗污染能力.说明优选的高性能页岩气水基钻井液体系具有优良的综合性能,能够满足页岩气水平井钻井的需要.     

油基钻井液用腐殖酸类降滤失剂的研制与性能评价

使用有机胺对腐殖酸进行亲油改性,研制出一种适合油基钻井液用的腐殖酸类降滤失剂FLA180。室内性能评价表明,采用4%FLA180配制的密度为2.0 g/cm3油包水乳化钻井液在180℃高温下中压滤失量为0 mL、高温高压滤失量为9 mL;具有较强的抗钻屑和盐污染能力;同时该降滤失剂具有降粘作用,有利于提高机械钻速,适用于高温高压深井。通过性能比较,该降滤失剂降滤失性能优于国内主要应用的油基降滤失剂性能。