油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。     

物理法随钻防漏堵漏技术与钻井液研究现状

物理法随钻防漏堵漏技术是一种防、堵结合的新方法,可解决西部油气深井孔洞渗透性地层和裂缝性地层钻井中的井漏问题.采用流体力学和射流理论基本原理,把钻井过程中泵入井底的钻井液进行分流,将15%左右的钻井液通过一种独特的井下工具分流,采用新型射流的水力能量作用方式直接射入可能漏失井壁,配合相适应的具有随钻防漏堵漏作用的钻井液体系,使漏失井壁快速形成"人造井壁",从而达到随钻防漏堵漏的目的,提高漏失井壁的承压能力和钻井液的密度窗口,对油气层也有保护作用.     

物理法随钻防漏堵漏机理研究

物理法随钻防漏堵漏方法是利用专用井下工具将泵入的钻井液流量分流小部分，采用旋转射流直接作用于漏失井壁，配合合适的钻井液体系，使井壁滤饼形成的渗透率接近于零的随钻防漏堵漏技术。针对渗透性漏失及裂缝性漏失地层特点，以流体力学为基础，建立了基于物理法随钻防漏堵漏的物理模型，阐述了利用旋转射流的水力能量给漏失层井壁形成“人造井壁”随钻防漏堵漏的机理和方法。该方法不仅达到了随钻防漏堵漏的目的，还有效地扩大了钻井液密度安全窗口，有利于保护油气层。     

2004年国外钻井液技术的新进展（I）

2004年国外出现了一批针对稳定井壁、防漏堵漏、环境保护和防止地层损害的新型钻井液技术：添加了粘土的新型微泡钻井液，能有效增加地层抗压裂强度的多功能钻井液，用甲酸铯盐水配制出的高密度低固相油基钻井液，具有较高钻井效率并且在环保、健康和安全方面取得很大进展的线型烯烃钻井液，可作为清洁完井液和封隔液的甲酸盐盐水，用新型加重材料——四氧化锰配制出的新型钻井液。同时介绍了在保护油气层方面的新技术：SudiAramc公司发现的最新的地层损害机理，包括结垢造成的地层损害，土酸酸化造成的地层损害和化学剂水锁造成的地层损害；评价钻井液造成地层损害的新方法；通过使用有代表性的岩心、储层温度和压力条件所完成的防止地层损害试验选择钻开油气层钻井液；适用于低压砂岩和碳酸盐岩储层的一种低密度水基钻井液，该钻进油层钻井液采用一种特制的聚合物一表面活性剂的复合物和桥堵材料作为稳定剂；专门用于保护疏松砂岩地层和裂缝性石灰岩地层的打开油层钻井液；作为射孔液的新型低固相油基钻井液。     

2004年国外钻井液技术的新进展(Ⅰ)

2004年国外出现了一批针对稳定井壁、防漏堵漏、环境保护和防止地层损害的新型钻井液技术:添加了粘土的新型微泡钻井液,能有效增加地层抗压裂强度的多功能钻井液,用甲酸铯盐水配制出的高密度低固相油基钻井液,具有较高钻井效率并且在环保、健康和安全方面取得很大进展的线型烯烃钻井液,可作为清洁完井液和封隔液的甲酸盐盐水,用新型加重材料--四氧化锰配制出的新型钻井液.同时介绍了在保护油气层方面的新技术: SudiAramc公司发现的最新的地层损害机理,包括结垢造成的地层损害, 土酸酸化造成的地层损害和化学剂水锁造成的地层损害; 评价钻井液造成地层损害的新方法;通过使用有代表性的岩心、储层温度和压力条件所完成的防止地层损害试验选择钻开油气层钻井液;适用于低压砂岩和碳酸盐岩储层的一种低密度水基钻井液,该钻进油层钻井液采用一种特制的聚合物-表面活性剂的复合物和桥堵材料作为稳定剂;专门用于保护疏松砂岩地层和裂缝性石灰岩地层的打开油层钻井液;作为射孔液的新型低固相油基钻井液.     

2004年国外钻井液技术的新进展(Ⅱ)

2004年,国外出现的钻井液新技术还包括防漏堵漏技术、井壁稳定技术和环境保护方面的技术.防漏堵漏技术有:Matador公司的采用油管摘脱技术与特殊的打水泥塞技术相结合的方式处理井漏失的新技术、BJ服务公司的采用交联水泥处理漏失、哈里伯顿的控制井漏的井眼压力安全壳、斯伦贝谢公司与CPI钻井队合作而开发出的用纤维水泥浆堵漏以及含防漏材料的预处理钻井液.介绍了各种新技术的特点、作用机理和现场应用情况.在井壁稳定技术中,介绍了澳大利亚的CSIRO石油公司开发的力学-热学-化学耦合的井眼稳定性模式、Solvang/Statoil公司提出的确保井眼清洁和井壁稳定的水基钻井液设计准则.环境保护技术回顾了钻屑排放问题解决的历程,介绍了符合OSPAR排放标准的海上钻屑粉碎技术;Statoil ASA公司开发出的水基钻井液的再利用也是北海地区环境保护和降低钻井成本工作的有效方法.     

页岩气油基交联固化堵漏技术研究与应用

页岩气龙马溪组钻井主要采用油基钻井液,地层本身微裂缝发育,钻井液密度较高,容易产生诱导裂缝,发生油基钻井液漏失,产生巨大的经济损失,目前国内外对油基钻井液漏失机理研究较少,油基钻井液专用堵漏材料品种单一、工艺技术不成熟,导致油基堵漏已成为国内外的技术难题。对龙马溪组地层油基钻井液漏失特征及机理进行研究分析,根据该漏失机理,研究出2种不同温度条件下的交联固化堵漏剂CQ-HM1、CQ-HM2,形成油基钻井液交联固化堵漏浆配方,该配方在100～150℃条件下,在70～90 min内固化,达到堵漏的效果,并且在5 mm缝板的承压能力达6.0 MPa以上。最终形成了油基钻井液交联固化堵漏技术。      

国内外钻井液技术新进展

为全面了解国内外钻井液技术研究现状、明确钻井液技术的发展趋势与方向,在调研大量相关文献及报道的基础上,对近年来国内外出现的钻井液新技术进行了分类归纳总结,从新型钻井液体系、储层保护技术、防漏堵漏技术、新型钻井液处理剂、钻井液泥饼清除技术等5个方面对其进行了介绍。其中,新型钻井液体系涉及各种水基钻井液体系、油基钻井液体系、合成基钻井液体系和成膜钻井液体系等;介绍了裂缝性碳酸盐岩储层保护技术;防漏堵漏技术主要介绍了可溶粒子降滤失剂、超低渗透添加剂、微凝胶聚合物降滤失剂等;新型钻井液处理剂包括快钻进KSAJ、Mn₃O₄加重剂、季铵盐表面活性剂、页岩抑制剂（乙基葡萄糖苷和SIAT）和高温保护剂GHB等;还对钻井液泥饼清除技术作了简要介绍。     

川南深层页岩气水平井随钻防漏堵漏技术

本研究优选出对油基钻井液性能影响较小的三种堵漏材料:聚硅短纤维-1,随钻堵漏剂-2,超细碳酸钙,并进行复配实验,最终得出油基钻井液随钻防漏堵漏配方:硅短纤维-1(1.5％)+随钻堵漏剂-2(1％)+超细碳酸钙(0.5％),形成了油基钻井液随钻防漏堵漏工艺技术,在泸州区块应用7口井,有效地预防渗透性漏失的发生,7口井在四...     

页岩油钻井漏失机理及防漏堵漏技术

针对页岩油钻井过程中漏失频发的问题,以济阳坳陷页岩油开发为例,分析了页岩油钻井油基钻井液的漏失机理。分析发现,页岩油藏天然断裂系统发育,容易发生漏失;页岩脆性强,表面油润湿,长水平段压耗大,易产生诱导裂缝漏失;油基钻井液使堵漏材料摩擦系数降低,防漏堵漏难度大。基于页岩油油基钻井液的漏失机理,对弹性孔网材料进行了表面改性处理,优选了填充材料,研制了一袋式堵漏剂,并开展了室内长裂缝封堵评价实验和现场试验。结果表明,研制的一袋式堵漏剂封堵效果好,2 mm×1 mm长裂缝承压强度达10 MPa,现场堵漏一次成功,较好地解决了页岩油油基钻井液漏失难题,为保障页岩油藏的优质快速钻井提供了技术支持。      

保护油气层的防塌钻井液技术研究

保持井眼稳定和保护油气层不受损害涉及较多的工程环节,存在诸多影响因素,钻井液则是系统工程中的一个重要环节.钻井液是打开油气层的第一种工作液,其性能好坏不仅影响钻井施工的正常进行,而且直接影响油气层保护和油气产量.钻井液密度是钻井液的重要性能指标,直接关系到钻井压差的高低.如果按照钻井压差的大小则可把钻井液技术分为两大类,即正压差钻井液技术和负压差钻井液技术.从油气层保护的角度,分析了钻井液密度与井眼稳定和油气层保护的辩证关系,以及钻井液对油气层的损害机理和相应的保护措施,提出了多元协同防塌新原理,即在处理井眼不稳定现象时,除了要考虑钻井液的因素外,还要综合考虑地质、工程、水力学等方面的因素.重点介绍了目前国内外防塌与保护油气层的稀硅酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇(又称多元醇)钻井液和合成基钻井液等代表性钻井液新技术.     

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块“库姆格列木群”层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca2+的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm3,严格控制钻井液中的Cl-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。      

国外高性能水基钻井液技术发展现状

介绍了贝克休斯公司开发的高性能水基钻井液的基本组成、优良性能以及在世界部分油田的现场应用情况。该钻井液具有油基钻井液的各种性能,可有效稳定页岩、提高岩屑整体性和机械钻速、减小扭矩和阻力,且有利于环保,已被广泛应用于各种钻井。从应用效果看,无论是PDC钻头还是牙轮钻头,机械钻速都达到了27.4m/h,实现了较低的稀释率和较高的固相清除率,其摩擦系数与油基钻井液相同,最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象。与油基钻井液相比,可大幅度节省钻井期间的完井时间,解决了高性能钻井与环保要求的协调问题。     

国外保护储层的油基钻井完井液新技术研究与应用

油基钻井完井液已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段。对国外保护储层的油基完井液新技术进行了研究,着重介绍了低固相高密度油包水乳化泥浆作为射孔液在挪威北海的成功应用,该体系用溴化钙和甲酸铯调节密度,用粗目碳酸钙作为架桥粒子,较好地控制了滤失量,降低了固相粒子对储层的伤害;同时介绍了低固相油基泥浆作为水平井完井液的研究及其在非洲西部和墨西哥湾地区的应用,其最大的特点是特别适合于钻敏感性储层,以及在页岩含量未知的探井中作为砾石充填液。最后对油基钻井完井液的滤失控制机理研究进行了介绍,认为小颗粒、乳化液滴和降滤失剂在降滤失时相辅相成。     

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。      

高性能水基钻井液研究进展

高性能水基钻井液（HPWBM）是为了满足环保需要而研制的一类可以替代油基钻井液（OBM）的新型钻井液体系，该项技术在国外引起了高度重视。介绍了国外高性能水基钻井液的室内研究和工艺技术方面取得的重要进展，包括其性能特点、井壁稳定机理、组成及处理剂作用、抑制性评价方法和现场应用效果。高性能水基钻井液已广泛应用于各种复杂井的钻井作业。现场应用效果表明，高性能水基钻井液提高了机械钻速，实现了低的稀释率和较高的固相清除效率，摩擦系数与油基钻井液基本相当，最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象，大大节省了钻井和完井时间，提高了页岩地层的井壁稳定性，保护了环境。     

中国陆上石油工业钻井液与完井液技术新进展

本文详细分析了中国陆上石油工业钻井液与完井液技术的发展水平,包括聚合物钻井液、保护油气层的钻井液与完井液技术、复杂地层的井壁稳定问题、水平井钻井液技术、调整井的防漏堵漏技术和钻井液处理剂。指出在近几年上述几方面都取得了长足的进步,还分别按处理剂种类、处理荆原材料种类分析了中国陆上石油工业使用的处理剂种类和消耗总量。