钻井液用高效防塌剂的初步研究

针对目前克拉玛依油田钻井所遇泥页岩地层井壁失稳问题,研制出一种高效钻井液用防塌剂。以高浓度沥青的封堵防塌及阳离子的正电性抑制相结合为基础,结合钾离子的晶格抑制作用,具有了降低近井壁泥页岩地层实际渗透率、抑制泥页岩水化膨胀和封堵防塌作用于一体的护壁剂。     

疏水纳米SiO_2在泥页岩水基钻井液中的应用

在水基钻井液钻井过程中泥页岩易发生水化膨胀、掉块等井壁失稳问题,在泥页岩水基钻井液引入疏水性纳米SiO_2TSP-L20,TSP-L20可以提升水基钻井液对泥页岩的降滤失性、封堵性以及抑制性。介绍了疏水纳米SiO_2的抑制防塌机理,通过测试TSP-L20浆及加有TSP-L20的水基钻井液的失水量、压力传递、泥岩钻屑的滚动回收率和线性膨胀率,评价了TSP-L20的降滤失性、封堵性及抑制性。结果表明:疏水性纳米SiO_2TSP-L20具有较好的降滤失性能、封堵性及抑制性,可以提高水基钻井液对泥页岩的抑制防塌性能。     

水基钻井液用成膜剂ADV的研究与应用

根据泥页岩的非理想膜改善成理想或接近理想膜的理论途径,设计出了能强烈吸附在泥页岩上并显著改善泥页岩膜的理想性的处理剂ADV,分析了ADV分子结构及作用机理,发现该成膜剂具有较好的成膜性能,与江苏油田现有的水基钻井液添加剂配伍性能好,能够很好地形成成膜钻井液体系。该钻井液能在井壁上形成较好的隔离膜,具有很强地抑制泥页岩水化分散、膨胀能力,有效封堵地层微裂缝,能阻止或减缓钻井液滤液进入地层,达到稳定井壁和保护储层的目的,现场应用两口井,均取得良好的效果。     

陆丰古近系复杂地层防塌钻井液技术研究

针对陆丰古近系复杂地层钻井过程中存在的井壁稳定技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、页岩滚动分散和膨胀实验等,测试分析复杂地层的矿物组构和理化性能,探讨其井壁失稳机理.基于"强化封固井壁-抑制泥页岩水化-合理密度支撑"的多元协同井壁稳定技术对策,优选了降滤失剂、聚胺、封堵防塌剂等关键处理剂,构建陆丰古近系复杂地层防塌钻井液配方.评价结果表明,该钻井液黏度较低,切力适中,流变性能良好;滤失量低,泥饼薄而致密,具有较好的滤失造壁性能;随钻封堵性能较好;抑制泥页岩水化能力较强,可以满足陆丰古近系复杂地层安全高效钻井工程需要.     

油包水乳化钻井液井壁稳定因素分析

实践证实,钻井过程中的井壁不稳定大部分发生在泥页岩地层,引起泥页岩问题的原因有很多,主要是泥页岩的水化和在溶液中的分散问题。油基钻井液抑制性强、井壁稳定效果好,在泥页岩油气藏开发中得到了广泛应用,本文从油包水乳化钻井液的乳化稳定性、封堵性以及活度三个方面阐述各因素对井壁稳定的影响规律。     

梨树断陷致密承压封堵钻井液技术研究

为解决梨树断陷硬脆性泥页岩地层井壁失稳的问题,根据多元协同井壁稳定理论,提出了以柔性封堵剂配伍刚性封堵剂来提高钻井液封堵能力的技术对策,构建了致密封堵钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液体系可将泥页岩的渗透率降低至95%以上,抑制性能优异。在梨6-11HF进行了现场试验,钻井过程中均未出现井壁失稳现象,试验井段平均井径扩大率仅为8.94%,电测均一次成功。     

钻井液用成膜封堵剂HCM的性能评价及现场应用

针对渤海辽东湾某油田东营组地层硬脆性泥页岩裂缝和微裂缝发育的特点,研制了成膜封堵剂HCM以解决硬脆性泥页岩地层钻探过程中的坍塌掉块问题.室内研究表明,成膜封堵剂HCM对不同渗透率岩心具有很好的封堵能力,抗温能够达到180℃.渤海辽东湾生产井的现场应用表明,成膜封堵剂HCM与PEM钻井液具有良好的配伍性,能显著改善滤饼质量,从而明显降低钻井液的滤失量,大大减少钻井液滤液由于压差的作用浸入地层引起泥页岩水化膨胀而导致井壁不稳定和各种井下复杂情况的发生.     

环保型纳米材料在钻井液体系中的研究与应用

环保型纳米材料具有独特的小尺寸效应和表面效应,可以提高水基钻井液的工程性能,有助于解决现场施工难题。本文针对泥页岩的井壁稳定问题对纳米级环保型材料进行了研究,研究表明通过纳米材料的特殊封堵能力和表面效应可以提高钻井液体系的封堵和抑制能力,从而减少和解决水基钻井液钻遇泥页岩地层中出现垮塌、掉块等现场施工复杂情况。     

影响钻井液封堵性能因素研究

当钻井液与井壁地层接触,如果钻井液泥饼质量和封堵性能不好,滤液侵入地层会导致孔隙压力升高和地层岩石力学性质发生变化。由于孔隙压力升高和地层岩石力学性质的变化,改变了井筒围岩的应力分布,引起井壁岩石强度的降低,导致地层坍塌压力的升高,当井壁岩石所受到的周向应力超过岩石的剪切强度时,就会发生井壁坍塌。可见提高钻井液封堵性能,减少滤液侵入,有利于抑制地层水化,控制井壁坍塌压力的升高,保持井壁稳定。本文从室内实验着手,开展影响钻井液封堵因素的研究,通过大量实验得出钻井液对地层的封堵效果受以下等因素控制。     

雷家地区全油基钻井液技术

在裂缝性页岩钻井过程中,如果出现井壁失稳现象,单纯提高钻井液密度重新使井眼达到稳定状态,会造成如压差卡钻、降低钻进速度等一系列工程问题,更严重的是如已揭开油气层,会对油气层造成严重的伤害。针对辽河油田雷家地区井壁失稳现象突出的问题,利用自主研发的处理剂形成了一套全油基钻井液体系,通过页岩膨胀率、滚动回收率、砂床实验以及三轴压缩实验等方法对全油基钻井液的抑制性、封堵性及保持页岩强度能力进行了评价。结果表明:自主研发的全油基钻井液体系能够有效抑制页岩水化膨胀,封堵地层微裂缝,对页岩强度有很好的保持能力。在高28井施工过程中,全油基钻井液性能稳定,井壁稳定,符合现场施工要求。     

泥页岩地层井壁失稳问题研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水使得泥页岩的强度降低,导致泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重。对泥页岩地层的井壁失稳的实验和理论研究进行了概述,并指出了相关研究所存在的问题,对国内进行相关研究有一定指导和借鉴意义。     

泥页岩地层井壁失稳问题研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水使得泥页岩的强度降低,导致泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重。对泥页岩地层的井壁失稳的实验和理论研究进行了概述,并指出了相关研究所存在的问题,对国内进行相关研究有一定指导和借鉴意义。     

钾基聚合物防塌钻井液在页岩气勘探中的应用

国21井是中联-国昊黄埔页岩气勘探区块施工的第一口探井,地层复杂,含大段泥页岩地层,钻进过程中易水化膨胀,常发生井壁缩径、垮塌等井壁失稳现象,严重威胁井下安全。经过理论分析,提出了页岩气勘探钻井液技术难点,并结合国21井地层岩性,进一步提出了具体的钻井液技术措施,研制了钾基聚合物防塌钻井液体系。实际应用表明:该钻井液体系有效抑制了泥页岩地层水化膨胀,增强了井壁稳定性,实现了高效快速钻进,为该区块后续勘探开发钻井钻井液技术提供了有益参考。     

胺基页岩抑制剂的现状、机理及研究进展

近年来为解决在油气钻探过程中钻遇泥页岩地层时,泥页岩的水化膨胀导致井壁失稳等问题,开发了一种新型低分子有机胺抑制剂,具有强抑制性和低毒的特点,并以此为基础形成了有机胺钻井液体系;该体系具有抑制性能同油基钻井液相当,同时兼顾了低成本和环保的特点。本文综述了胺基抑制剂发展现状,阐述了有机胺抑制剂作用机理,介绍了该类抑制剂的研究进展。     

基于力——化耦合的泥页岩井壁稳定性研究

针对泥页岩井壁失稳问题,将钻井液对泥、页岩水化所产生的力学效应与纯力学效应结合起来建立力化耦合模型,从而得到安全钻井液的密度窗口。     

强抑制封堵防塌钻井液体系在柴1HF井的应用

柴1HF井是准噶尔盆地柴窝堡凹陷中央断褶带柴窝堡构造带上的一口非常规评价井。邻井钻探过程中曾经出现过严重的井塌及井斜问题,在已钻7口井中有4口井工程报废。该井一开选用强抑制封堵防塌钻井液体系,利用钻井液的强抑制和封堵能力很好的解决了上部砂泥岩地层的泥页岩水化膨胀、砂岩段形成虚厚泥饼造成阻卡的问题,实现了井壁稳定与井眼清洁。二开、三开选用铝胺聚合醇钻井液体系,该体系钻井液的强抑制封堵与防塌能力,解决了本段二叠系地层倾角大,易垮塌等问题。     

高含硫地层井壁失稳机理及安全高效钻井技术研究

为保证高含硫地层钻井施工的安全,对引起高含硫地层钻井过程中井壁失稳现象的机理进行了分析,提出了针对性的防治对策。应用了一套适合高含硫地层的安全高效钻井液体系,成功进行了现场应用。造成高含硫地层井壁失稳的机理主要包括地应力崩塌、泥页岩水化作用、温度和压力的影响、物理作用以及硫化氢的影响等,在此类地层井施工时应注意控制合适的钻井液密度,提高钻井液的抑制性能、润滑性能和封堵性能,并注意钻井液的除硫措施。安全高效钻井液体系具有良好的基本性能、抗高温性能、抑制性能、润滑性能和抗污染性能,除硫剂RMS-2的引入能够有效降低钻井液中的硫化氢含量,并且其与钻井液体系的配伍性能较好。现场应用中,安全高效钻井液体系能够满足高含硫储层钻井施工的需求,S-101井施工过程顺利,未出现井下复杂事故,现场应用效果良好。     

水基钻井液用聚胺抑制剂研究与性能评价

解决井壁失稳的关键在于减弱页岩水化分散,而减弱水化分散与抑制剂的抑制性能是分不开的。通过红外光谱仪和凝胶色谱仪分析手段来对水基钻井液用页岩抑制剂HGI进行结构表征和分子量测定,结果表明HGI为低分子量聚合物抑制剂。借助粒度分布实验和三轴应力实验方法评价HGI抑制特性,研究表明HGI抑制性效果要优于传统无机盐抑制剂KCl和胺类抑制剂UHIB-1、UHIB-2,能有效抑制泥页岩水化和分散,表现出更加突出的抑制性能。以X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)手段来对HGI抑制机理进行研究与分析,抑制剂HGI在溶液中解离出的铵正离子通过静电作用中和黏土负电荷,降低黏土层间水化斥力,同时在氢键和静电吸引双重作用下将黏土晶层间距压缩,排挤出层间吸附水,减弱黏土水化作用。同时HGI分子中所具有的疏水基团会紧密地覆盖在黏土晶层表面,形成一道疏水屏障,阻止水分子的进入与吸附,从而进一步抑制黏土水化作用。现场试验结果表明,聚胺抑制剂可明显提高现场钻井液抑制性能,解决了页岩水平段的井壁失稳和摩阻较大的难题,为页岩气高效钻探提供新思路和方法。     

钻井液用纳米乳液RHJ-1的制备与应用

钻井液用纳米乳液是在特定工艺条件下利用转相乳化法制备出的一种小粒径、高分散性的O/W型化学处理剂。在室内对纳米乳液RHJ-1的合成配方及工艺进行了优化研究,并对其稳定性、润滑性、降滤失性、抑制性进行了性能评价,结果表明,纳米乳液RHJ-1除具有较高的稳定性,亦具有良好润滑性、流变性和抑制性。该纳米乳液在胜利油田滨425区块X138井进行了现场应用,应用证明,纳米乳液RHJ-1具有良好的配伍性,加入纳米乳液的钻井液体系,流型稳定,润滑性提高,泥饼质量改善明显,泥页岩微裂隙得到有效封堵,滤失量降低,对抑制页岩水化膨胀、防止井壁造浆具有良好效果。     

延长气田井壁失稳机理研究

通过对延长气田地层岩心进行矿物组份和理化性能以及声波时差、密度、电阻率等测井数据分析得出,延长气田地层属于属硬脆性泥页岩地层,内部微裂缝比较发育,结合安全钻井液密度窗口计算结果得出,适当的提高钻井液的密度和封堵性,可减缓了钻井液沿微裂缝向地层的侵入,钻井液液柱压力可以长时间的保持对井壁的有效支撑,防止井壁坍塌。