即时封堵防塌水基钻井液在四川页岩地层的应用

针对四川盆地多个构造采用普通的水基钻井液体系斜穿页岩井段时遇到的井壁失稳难题,结合国内外对页岩理化性能的研究成果,在钾聚磺钻井液的基础上引入润湿反转技术、固相粒度分布调节技术、瞬时失水控制技术,形成一套具有即时封堵井壁孔隙、即时胶结近井壁带微裂缝、即时形成油润湿性致密滤饼特征的钻井液技术。该技术
在公山庙、莲花山、张家坪等构造大斜度长页岩井段和破碎性垮塌井段进行了应用,取得了钻井周期节约 33.5%,机械钻速提高 29.4%,井径扩大率降低 52.0%,划眼时率降低 93.9% 的良好效果,同时为使用水基钻井液钻页岩水平井提供了一定的技术积累和新的思路。      

阜康凹陷井壁失稳机理与封堵防塌油基钻井液体系

针对阜康凹陷区块钻井遭遇的井壁失稳难题,通过全岩矿物分析、黏土矿物分析、岩石微观结构特征分析研究了区块不同层位岩石的特性,发现以高岭土为主的易水化分散矿物含量高和岩石存在大量孔缝微结构是导致井壁失稳的主要原因。以F49井油基钻井液为典型,基于井壁失稳机理提出了钻井液性能优化方向;合成了双亲性聚丙烯酸树脂颗粒作为油基钻井液胶结型封堵剂FD-FK、多聚脂肪酸作为油基钻井液提切剂TQ-FK,经FD-FK与TQ-FK优化后,钻井液的低剪切速率下黏度与动塑比大幅提高,可封堵的孔隙直径范围从2～90 μm扩大至2～380 μm,承压达8 MPa,封堵防塌性能优良。在阜47井三开井段现场应用优化后的防塌封堵油基钻井液,复杂井段的平均井径扩大率仅为3.35%,应用效果优良,为阜康凹陷油气“安全、高效”钻井提供了一项有力技术支撑。      

抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2% SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 mL,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4% SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 mL降至5.8 mL,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。      

KCl聚磺钻井液体系在延长气田水平井的应用

鄂尔多斯盆地气藏类型多为低孔低渗砂岩气藏,通过水平井技术扩大泄流面积,充分挖掘储层潜力,提高单井产量,达到提高气田开发效益的目的。延长气田自2011年开始水平井钻探,但是钻井过程中经常钻遇井漏、井塌等复杂事故,钻井周期长、成本高,水平井开发效益不明显。通过对水平井的地质、工程概况和钻井液技术难点进行分析,针对气田水平井井壁失稳和井漏等两大突出问题,结合地层对钻井液抑制性和封堵性的要求,对比聚磺钻井液和KCl聚磺钻井液的抑制性和封堵性,KCl聚磺钻井液体系具有强的抑制性和封堵性。现场两口井应用证实,KCl聚磺钻井液具有预防垮塌与漏失的优点,钻井周期短,无复杂事故发生,经济效益明显。     

井壁强化机理与致密承压封堵钻井液技术新进展

井壁强化钻井液技术已成为提高地层承压能力的重要手段之一,目前中国在井壁强化微观机理、模拟实验评价方法和新材料研发等方面,均有待深入研究。基于微观颗粒物质力学的力链网络结构分析基本原理,探讨了裂缝地层致密承压封堵方法。提出了井壁强化材料特性的精细化表征参数,通过颗粒类型、粒度级配及浓度优化,利用刚性颗粒、弹性颗粒和纤维材料等协同封堵裂缝,可有效形成具有“强力链网络结构”的致密承压封堵层。利用自行研制的井壁强化钻井液封堵模拟实验装置,开展了井壁强化钻井液封堵模拟实验优化研究。模拟实验证明,新研制的井壁强化材料不仅能够有效封堵裂缝,形成致密承压裂缝封堵层,且当支撑裂缝至设计开度,可提升地层承压能力。      

低粘土双聚磺钻井液体系在丰深6井中的应用

在现场应用中,如何提高安全钻进的同时加快钻井速度是该区域钻井所面临的技术难题.为有效解决钻井速度和防止复杂事故发生,根据研究区块地层层序在3900～4200m段缺失膏盐层的特点,采用了低粘土双聚磺钻井液技术.该体系流变性能稳定,体系之间转换顺利,防塌性能优良.相对于该地区其他丰字井的钻井液体系,本井钻井液体系的降粘材料用量大大降低,但井壁稳定性仍然保持较高的水平,建井周期大大缩短,取得了明显的经济效益,值得进一步推广应用.     

低固相聚合物防塌钻井液体系在川西浅井定向井施工中的应用

由《广安地区浅层低温低压油层修井液研究》科研成果经技术转型的低固相聚合物防塌钻井液体系，具有低摩阻、防塌、润滑性好、携砂、护壁能力强和低失水保护产层等特点，能满足川西浅井定向井施工的需要，能有效防止斜井粘吸卡钻。该钻井液体系经在新46井及川孝267井的应用实践，具有很好的推广应用价值。     

低自由水钻井液研究及在南堡油田应用

由于泌304区块地层结构成熟度低,岩性较疏松,钻井过程中出现场井壁不稳定、漏失和油气层损害严重等问题,结合该区块两口水井钻遇储层特点和钻井工艺要求开展了水平井钻井完井液技术研究.研究结果表明,以FST-Ⅱ主处理剂复配形成的混油防塌非渗透钻井完井液体系流变性、润滑性好,封堵承压能力强(形成膜可承压16～26 MPa),渗透率恢复值高(92%～93.33%).应用效果表明,两口未出现井下复杂故障,井壁稳定,钻井施工顺利,油层保护效果好,安平1井初始日产油30.9 t,安平2井初始日产油25.7 t,达到了水平井预期效果.     

低荧光钻井液防塌封堵新材料及其作用机理

含微裂缝的硬脆性泥页岩地层发生井壁坍塌的主要诱因之一便是钻井液中的液相进入微裂缝,导致近井壁地带孔隙压力升高,地层强度降低之故,解决这类问题的最直接手段就是对微裂缝进行物理封堵。为防止井壁坍塌,研制了类似于沥青类的防塌封堵新材料SAL,并对其性能和封堵效果进行了实验分析。结果表明：该材料具有较低的荧光性及良好的抑制性,对钻井液的流变性及pH值影响较小;在浓度为3%,温度为120 ℃时封堵效果最好。进而在显微镜下观察了浓度3%的SAL在120 ℃情况下封堵20 μm微裂缝的微观封堵效果,发现其封堵机理与沥青类防塌封堵剂类似,在温度和压力作用下软化变形,进入微裂缝架桥、填充,在微裂缝的前端形成一层致密的封堵带,封堵带由SAL同黏土颗粒聚结在一起,形成了团状物,使得封堵带致密性大幅度提高,阻止钻井液中的液相进入微裂缝,从而达到了防塌的目的。     

胺基硅醇强抑制封堵防塌钻井液体系研究与应用

济阳坳陷沾化凹陷桩西古潜山披覆构造带南部桩64-平1井的斜井段、水平段位于上第三系东营组底部和下第三系渐新统沙河街组一段,该地层为泥页岩、油泥岩、灰色泥岩夹层,极易发生坍塌掉块、井壁失稳等井下复杂情况。针对这一难点,结合室内实验研究,选择了胺基硅醇强抑制封堵防塌钻井液体系,利用胺基硅醇的强抑制性抑制泥页岩、油泥岩水化膨胀,利用强抑制钻井液体系的高膨润土容量限,提高体系的优质黏土含量,并复配封堵防塌材料对地层微裂缝进行封堵,有效地避免了钻进易坍塌地层出现掉块、井壁失稳等井下复杂情况。     

钻井液固控系统优化配置研究

针对油田老式循环固控系统设计不合理、技术性能落后等问题,分析了钻井过程中固相类型、胜利油田的地层特点及当前钻井液固控设备现状,对固控设备流程进行了优化设计,形成了适合胜利油田地层特点的钻井液固控系统优化配置方案。采用新型振动筛可提高钻井液的固相控制能力,减轻循环系统用电功率;钻井液除砂除泥一体机能满足各种条件下钻井液固相控制的要求,减少钻井液排放;高低速离心机串联使用可控制深井加重钻井液的固相,除去较小颗粒有害固相,实现对重晶石的有效回收。现场应用表明,进行钻井液固控系统优化配置后固控效果明显提高。     

钻井液用多级配承压堵漏剂的研制

本文通过对各种漏失情况的分析,研制了一种对不同承压能力地层具有针对性的多级配承压堵漏剂。     

钻井信息传输系统优化设计与应用

信息技术的快速发展,为采用新技术改造传统产业提供了先进手段,许多石油企业都在利用信息技术建设钻井信息采集传输系统。江苏油田借鉴其他油田经验,采用先进的无线传输技术,建立了野外井场到后方基地方便快捷的信息传输通道。该系统将野外的钻井生产信息实时传回基地,使得基地技术人员能够随时了解井场钻井生产情况,指挥现场正确施工,为科学钻井提供了先进可靠的平台。     

PAMS聚合物钻井液体系的研究与应用

介绍了PAMS聚合物在钻井液中的防塌性、抗温性、抗污染能力以及与其他添加剂的配伍性。室内研究和现场应用表明,PAMS聚合物与常用的丙烯酰胺、丙烯酸等多元共聚物相比,具有较强的耐温抗盐能力、防塌能力及抑制地层造浆能力,热稳定性及配伍性好;能协同其它处理剂提高综合效果;用量小,维护周期长,可降低钻井液成本。     

环保型钻井液体系

在大量室内研究基础上,研发了环保型钻井液体系,其基础配方为:4%膨润土浆+0.3%IND-30+1.5%NAT-20+3%FXJS+2%NFT-25.该钻井液体系采用环保添加剂配制,抗温能力强,达150℃;抗污染性能佳,抗盐量可达30%,抗土侵量达8%;油层保护效果好,渗透率恢复率在81.5%以上;环保性能理想,废弃钻井液抛洒后,地表层0～20 cm厚度土壤的环境质量指标均保持在中国土壤环境质量标准二级水平以上,同时使沙地土壤的水分含量和肥力水平大大提高.该环保型钻井液体系已先后在塔里木、克拉玛依和江苏油田的15口井中获得成功应用,环保与油层保护效果理想.抛洒过废弃钻井液的井区周围土壤的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量明显提高.与常规钻井液相比,使用环保型钻井液体系单井平均可节约综合成本40.87×10<'4>元,15口井总计可节约综合成本613.05×10<'4>元.     

钻井液致密承压封堵裂缝机理与优化设计

针对钻井液防漏堵漏技术难题,借鉴微观颗粒物质力学“强力链”基本原理,提出了评价防漏堵漏材料的颗粒强度、颗粒弹性、颗粒表面摩擦等主要精细化技术指标,建立了相应的实验表征方法,揭示了基于微纳米尺度的钻井液致密承压封堵机理,给出了钻井液强化致密承压封堵优化设计方法,即通过合理的颗粒类型、粒度级配与浓度控制,刚性颗粒、弹性颗粒、纤维材料等协同封堵裂缝,可形成具有“强力链网络”的致密承压封堵层,显著提高地层承压能力。研制了钻井液封堵特性评价动态模拟实验装置,可模拟不同地层温度、压力条件下不同开度裂缝的漏失与封堵过程,为致密承压封堵机理及钻井液防漏堵漏效果评价提供了实验方法。采用所研制的封堵动态模拟实验装置,优化了不同开度楔形裂缝的强化致密承压封堵钻井液配方。实验结果表明,其具有良好的自适应裂缝开度致密封堵特性,承压能力达8 MPa以上,可显著提高地层承压能力。     

埕岛油田沙河街地层强抑制性海水钻井液技术

为了解决胜利浅海埕岛油田沙河街地层硬脆性泥岩易剥蚀掉块、垮塌等问题,对埕岛油田沙河街地层的井壁不稳定问题进行了分析,找出了该地层坍塌的主要原因是钻井液及滤液沿层理和微裂缝渗入地层内部,进而引起硬脆性泥页岩剥落坍塌所致。针对沙河街地层特点,研制了强抑制性海水钻井液,对该钻井液的防塌性能、封堵性能、抗污染性能、环保性能进行了室内评价试验和防塌机理分析,并在埕岛油田6口井上进行了现场应用,试验表明:强抑制性海水钻井液具有较好的抑制性能和流变性、较强的抗海水和劣质土污染能力,环境可接受性好,维护处理简单,有效解决了沙河街复杂地层钻进中出现的技术难题,避免了复杂情况的发生。     

超低渗透复合屏蔽暂堵钻井液技术

钻井液是整个钻井过程中至关重要的一部分,特别是在开采了较长时间的老区块,地层压力下降较为明显、砂段层间矛盾突出,选择合适的钻井液就显得尤为重要。采用超低渗透复合屏蔽暂堵技术的钻井液具有良好的泥页岩抑制性和储层保护性能,对于老区块面对的问题较为适用,在绥中M区和N区的应用均取得了不错的效果,同时该钻井液携屑性好、工程性能调整简易的优点,适合在疏松砂岩油藏推广应用。     

甲酸盐钻井液体系的应用

为了解决钻井安全和保护油气层之间的矛盾。大港石油集团公司钻井泥浆技术服务公司研究出甲酸盐钻井液，该体系由提粘剂，降滤失剂，井壁保护剂，辅助抑制剂和甲酸盐等组成，根据需要还可加入消泡剂，水基润滑剂等处理剂。该钻井液在官109-1，王44，港508等5个断块应用于14口井，收到了预期的效果。应用结果表明，甲酸盐钻井液抑制防塌能力好。能较好地解决油层保护与井壁稳定的矛盾；惰性固体含量低，滤液与地层流体的配伍性强，有利于发现和保护油气层；体系摩阻和固相含量低，剪切稀释性强，有利于降低循环压耗，充分发挥水马力，提高钻井速度，对钻具和套管等的腐蚀小，对环境污染小，对固控设备要求高。现场必须配备好四级固控设备。     

封堵型有机硅钻井液在朝阳沟地区的应用

分析了朝阳沟油田地层粘土矿物组分及易发生的井下复杂情况。提出了与地层条件相适应的钻井液性能要求。封堵型有机硅钻井液以TS-1有机稳定剂为主,配以少量的降粘剂和必要的封堵剂,能满足钻井液性能要求,在30口井的应用中取得了井眼规则、电测顺利、机械钻速高的效果。