南海西部超浅层气田水平井EZFLOW无固相弱凝胶钻井液研究与应用

南海西部L气田埋深浅、地层破裂压力低、泥岩含量高,水平井钻进过程中因泥岩造浆导致钻井液黏度、切力升高,循环当量密度（ECD）升高导致压漏地层问题频发。为此,利用岩心驱替试验结果和软件模拟计算ECD相结合的方法优化了EZFLOW钻井液的流变性,并采用高浓度泥岩造浆的方法优化了其抑制性能,用自制的高压填砂承压仪评价了其承压能力。室内评价试验显示,EZFLOW钻井液低剪切速率黏度为15 000~30 000 mPa·s时,在直接返排渗透率恢复率达到85%以上的前提下,ECD小于地层破裂压力;优化后的EZFLOW钻井液抑制性和封堵性强,能够抗25%现场泥岩侵污。现场应用发现,EZFLOW钻井液表观黏度随井深波动幅度小,ECD附加值最大仅为0.07 g/cm3,钻进及砾石充填过程中均未发生漏失,产气量均超过配产的10×104m3/d,最高达16×104m3/d。研究结果表明,优化后的EZFLOW无固相弱凝胶钻井液能够解决超浅层水平井破裂压力低导致压漏地层和保护储层的问题。      

KCl聚合物钻井液防水锁性能优化研究

为了能够在低孔低渗储层中应用KCl聚合物钻井液进行钻井,研究了其防水锁性能。在探讨水锁损害机理的基础上,提出了防水锁损害的技术对策,通过向KCl聚合物钻井液中加入防水锁剂FCS和油膜暂堵剂GPJ,提高该钻井液的防水锁性能,并对其防水锁效果进行了评价。岩心自吸试验表明,岩心的钻井液滤液饱和度由76.24%降至35.41%,钻井液的防水锁性能大大提高。钻井液体系优化后,钻井液滤液对岩心的侵入量和深度都明显降低,返排能力增强,岩心动态污染渗透率恢复率达到90%以上。研究表明,该提高钻井液防水锁性能的方法可行,拓宽了KCl聚合物钻井液在低孔低渗储层中的应用。      

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

以不锈钢缝板岩心为评价岩心,以储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害进行了评价,评价实验过程中所用岩心裂缝宽度的相对误差降低到1%以下。应用这种新方法对聚磺钻井液、无固相弱凝胶钻井液以及两种钻井液中加入理想充填暂堵组合剂后进行的储层伤害评价实验结果表明:无固相弱凝胶钻井液的渗透率提高值高于聚磺钻井液,在加入适量优化暂堵组合剂后,两种钻井液的渗透率提高值均明显增大,在不锈钢缝板岩心端面可观察到有致密暂堵层形成。裂缝性储层损害评价新方法即可用于钻井液储层伤害评价和暂堵方案的优选,也可应用于裂缝性储层保护的实验研究。     

超低渗透钻井液研究与应用

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂即可以形成超低渗透钻井液。室内在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂后,对钻井液的API滤失量、砂床滤失量、岩心滤失量、岩心承压能力、裂缝封堵和储层渗透率恢复值进行了评价。结果表明,砂床滤失量不是时间平方根的函数,与API滤失量没有对应关系;超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,甚至实现零滤失;通过增强内泥饼封堵强度可大幅度提高岩心承压能力;超低渗透钻井液能有效保护储层,2%加量时储层渗透率恢复值大于85%。     

乾安地区低渗透砂岩储层保护技术研究

吉林油田在储层敏感性评价的基础上,室内进行了现场二开钻井液体系的损害评价实验。结果表明,现场二开钻井液体系对乾安地区低渗透砂岩储层的损害程度为34.52%,以液相损害为主,并且存在严重的水锁损害。因此,减轻低渗透砂岩储层的损害程度重点是控制钻井液滤液侵入。根据d90暂堵理论及防水锁技术对现场二开钻井液体系进行了优化,加入屏蔽暂堵剂后的钻井液对岩心的损害程度降低了16.25%,优选的新型防水锁剂可使钻井液对岩心损害程度减少5%左右,能够有效保护低渗透砂岩储层。     

活性泥页岩快速钻井钻井液技术

为解决活性泥页岩水化分散而导致井眼缩径、井壁垮塌、钻头泥包、起下钻不畅、卡钻等井下复杂问题,以聚胺抑制剂和防泥包快钻剂为主要处理剂,研制出一套适宜于活性泥页岩钻井的快速钻井液体系。钻井液抗高温流变性能实验表明,钻井液能抗温150 ℃以上,通过钠膨润土造浆试验、岩心耐崩塌试验、钻屑滚动回收和泥岩黏附聚集试验,表明其抑制性能和润滑性能接近于油基钻井液,可解决强造浆活性泥岩钻井出现的钻井液黏切升高、流变性能恶化,能有效防止泥岩井壁失稳、钻屑分散、钻头泥包、泥岩黏附和聚结。钻井液体系抗污染性能好,且生物无毒,满足排放标准。在南堡17-×1511井的成功应用表明,该钻井液体系一定程度上有效解决了水敏性活性泥页岩安全快速钻进问题,可进一步推广。     

胺基聚醇钻井液体系在巴喀地区的现场试验（） 摘要: 关键词: 中图分类号:

巴喀区块2500 m以下井段有巨厚煤层且分布段长,地层煤线胶结疏松并夹杂煤层间碳质泥岩。新井眼钻开后应力获得释放,极易导致坍塌掉块形成近似椭圆的井眼,造成蹩钻、起下钻阻卡甚至井眼报废等恶性事故。通过三次回收率和岩心浸泡等室内实验评价了胺基聚醇AP-1的防塌能力,并优选出了胺基聚醇钻井液体系配方。室内研究表明,该钻井液具有较强的抑制性和抗污染能力,其塑性黏度为24 mPa·s、动切力为11 Pa,岩心渗透率恢复值81.9%~89.6%。柯21-平1井的成功试验表明,该钻井液体系有效地解决了下侏罗系煤层及碳质泥岩的坍塌问题,且具有较强的润滑能力,能有效地提高钻井速度,同时在提高储层保护性、控制钻井液流变性、提高钻井液抗污染性和减少井下复杂事故发生等方面效果显著。     

强抑制钻井液体系研究及现场应用

水平井裸眼完井方式是降低开发成本的有效途径。为满足裸眼完井对井壁稳定的更高要求,通过水化机理分析研选出能够在岩心表面形成疏水膜、改变储层润湿性的抑制剂,对其改变润湿性能、相对抑制率、岩屑滚动回收率等进行了评价,并对钻井液性能进行了优化。实验结果表明:该抑制剂能有效抑制黏土表面水化,与钻井液配伍性好,优化后的钻井液岩屑滚动回收率从73.2%提升至92.42%。现场应用后钻井液抑制能力明显提高,抗污染能力强,有利于井壁稳定和机械钻速的提高。      

南海西部超浅层砾石充填水平井钻完井液优化与评价北大核心CSCD

在南海西部海域超浅层、破裂压力低、疏松砂岩且泥岩含量高的储层钻水平井时,PRD钻井液受泥岩污染造浆致使黏切升高、压漏地层而提前完钻,在砾石充填过程中经常出现漏失而无法完成充填作业,造成防砂效果不理想等问题,以EZFLOW直接返排钻井液为基础,通过优化加入新型胺基抑制剂,解决了该地区地层泥岩造浆和井下ECD值升高的问题,提高了地层承压能力和泥饼的耐冲刷性能,有效降低了砾石充填作业的漏失问题;通过优化盐水携砂完井液,加入液减阻剂,进一步降低了携砂液的泵送排量,提高了砾石充填成功率。现场应用表明,优化后的EZFLOW直接返排钻井液在钻井过程中未发生漏失,正常完钻;优化后的盐水携砂完井液在砾石充填过程中漏失速率仅为0.4 m3/h,砾石充填作业顺利完成,实现了直接返排试气,达到了预期防砂效果。     

南海西部超浅层砾石充填水平井钻完井液优化与评价

在南海西部海域超浅层、破裂压力低、疏松砂岩且泥岩含量高的储层钻水平井时,PRD钻井液受泥岩污染造浆致使黏切升高、压漏地层而提前完钻,在砾石充填过程中经常出现漏失而无法完成充填作业,造成防砂效果不理想等问题,以EZFLOW直接返排钻井液为基础,通过优化加入新型胺基抑制剂,解决了该地区地层泥岩造浆和井下ECD值升高的问题,提高了地层承压能力和泥饼的耐冲刷性能,有效降低了砾石充填作业的漏失问题;通过优化盐水携砂完井液,加入液减阻剂,进一步降低了携砂液的泵送排量,提高了砾石充填成功率。现场应用表明,优化后的EZFLOW直接返排钻井液在钻井过程中未发生漏失,正常完钻;优化后的盐水携砂完井液在砾石充填过程中漏失速率仅为0.4 m3/h,砾石充填作业顺利完成,实现了直接返排试气,达到了预期防砂效果。     

纳米微球保护储层钻井液研究及应用

致密砂岩气藏具有特殊的储层特性,在钻井施工中极易受到损害,且损害难以解除。临兴区块是典型的低孔渗-致密、低丰度、不含硫干气气藏。为防止储层损害,在该区块钻井完井液中引入了封堵剂Micro-ball和CARB,API滤失量降至5mL以下,防塌、封堵性能优良,对易坍塌地层的岩屑回收率大于93%。纳米微球聚合物封堵剂Micro-ball是一种纳米级高分子聚合物,能对储层的微小喉道形成暂堵,可形成超低渗透率的内泥饼;多级惰性封堵剂CARB是一种粒径多级分布的可酸溶的惰性处理剂,其粒径范围一般大于储层孔喉,其在井壁表面可快速形成薄而脆的外泥饼,封堵效果好,泥饼易于清除。LX-xx5-1H井水平段采用裸眼-压裂方式完井,施工中该体系保持了良好的润滑性能,有效解决了钻进托压问题,未出现任何黏附钻具的情况;有良好的抗污染能力,性能稳定,维护简单;具有良好的流型和强抑制性,未发生坍塌掉块情况,多次起下钻十分顺利;压裂试气产量达到预期效果。      

直接返排钻井完井液储层保护机理分析

水平井裸眼完井是一种最大限度提高储层开采能力的方式,海上油田常采用无固相钻井完井液并辅以破胶完井的方式来完成钻完井作业。直接返排钻井完井液是在此基础上开发的,对其在参数设计、材料选择、完井工艺等方面进行了分析与评价,并分析了其储层保护机理。该体系基本组成为海水+纯碱/烧碱+流型调节剂VIS+淀粉降滤失剂STARFLO+可溶盐+高纯粒径匹配碳酸钙MBA,3种功能材料均能够被0.3% HTA隐形酸螯合剂溶液液化,液化后无任何残留,使井筒内及近井地带的泥饼全部转化为清洁盐水,MBA由5种不同粒径的碳酸钙复配而成,且和淀粉可以达到互相“镶嵌”的作用,使泥饼更加致密。通过实验评价,该钻井完井液的低剪切速率黏度控制在30 000 mPa·s左右,具有最佳防止污染和返排的能力,且渗透率恢复值最高,可抗15%左右钻屑污染,渗透率恢复值大于80%。该体系在南海东部3个油田、1个气田已应用12口井,井底最高温度为60~130℃,密度最高为1.20 g/cm3,3口井属于低孔渗油藏,9口井属于中、高孔渗油藏,钻井过程顺利。该技术简化了完井方式,节省了作业时间与费用,并具有较好的储层保护效果。      

抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液研究及现场试验

针对现有无固相钻井液抗温能力弱、无法满足高温水平井钻井需要的问题,以两性离子型疏水缔合聚合物PL-5为主剂配制了抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液。对该钻井液的流变性、滤失性、悬浮稳定性、抑制性和储层保护性能进行了室内试验评价,并应用原子力显微镜（AFM）和环境扫描电镜（ESEM）对构建该钻井液液相的聚合物的微观结构进行了观测。室内试验结果表明:该钻井液在160℃下老化后,仍可保持良好的流变性、滤失性和悬浮稳定性;上部地层钻屑的一次滚动回收率达60.1%,下部地层钻屑的一次滚动回收率达87.2%,抑制泥页岩水化分散效果显著;油层岩心的渗透率恢复率可达82.0%以上。抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液在DF1-1气田3口井的水平段钻井中进行了现场试验,结果表明,该钻井液不仅具有良好的流变性、滤失性和悬浮稳定性,而且具有良好的储层保护效果,提速效果显著,能够满足高温水平井钻井需要。      

宁武盆地煤层气储层敏感性研究及钻井液技术

对宁武盆地煤层气储层进行了应力敏感、碱敏和水敏评价实验。研究结果表明,宁武盆地煤层气储层为强应力敏感性、中等碱敏性和中等偏强水敏性。提出通过控制钻井液密度和pH值、提高钻井液的封堵性和抑制性,降低钻井液对储层伤害的技术思路,并研究出一套适合煤层气井的封堵成膜CQ-FDC钻井液:(0.2%~0.3%)有机硅G304+(2%~5%)复合盐FHY-2+(0.3%~0.5%)提黏剂G310+(1%~3%)降滤失剂G301+(1%~2%)封堵剂G325+NaOH。室内评价结果表明,该钻井液12 h线性膨胀降低率为71.56%,具有良好的抑制性;储层保护效果好,对储层4#煤和9#煤的伤害率小于15%。该钻井液技术在宁武盆地煤层气井现场试验了6口井,均取得成功,其平均井径扩大率为15.77%,对储层岩心的平均伤害率为16.73%,利于保护储层,且平均机械钻速较高。      

PRD钻井液井壁稳定及储层保护试验研究

室内采用动态方法研究了PRD钻开液与在岩心端面上的滤饼形成时间及该滤饼耐各完井工作液的冲刷性;采用浊度方法研究了PRD钻开液与完井作业液的配伍性.结果表明,PRD钻开液在岩心端面形成滤饼时间短,可耐各完井工作液冲刷,能有效稳定井壁;与完井工作液配伍性良好,滤饼经破胶后岩心渗透率恢复值平均达80%以上,有利于储层保护.     

临兴区块致密砂岩气储层损害机理及钻井液优化

致密砂岩气储层钻井过程中,钻井液入侵将造成严重的储层伤害难题。通过岩心分析技术、岩心流动实验等系统分析了临兴区块致密砂岩气储层主要损害机理,统计并分析了现场钻井液存在的技术难题,并优化出具有良好性能的致密砂岩气储层保护钻井液。研究结果表明,临兴区块致密砂岩气储层岩石具有中-粗砂状结构,胶结致密,孔喉细小,含敏感性黏土矿物,储层潜在严重的水锁伤害与中等偏强的水敏性及应力敏感性损害（临界压力为7.0 MPa）,潜在中等偏弱的速敏性（临界流速为0.75 mL/min）、盐敏性（临界矿化度为7500 mg/L）、碱敏性（临界pH值为10.0）及土酸敏感性损害;临兴区块主要存在储层损害、钻井液漏失、井眼垮塌、摩阻扭矩大与井眼清洁等钻井液技术难题。优化出的钻井液封堵性能良好,滤液表面张力低（23.3 mN·m-1）,能减少固相侵入,削弱水锁效应,提高岩石渗透率恢复值至91.3%,具有良好的储层保护性能。现场应用结果表明,该储层保护钻井液完全满足复杂井段或水平井段钻进的钻井液技术要求。      

文昌气田抗170℃无固相钻井液技术

珠江口盆地文昌9-2/9-3/10-3气田珠海组水平储层段高温至165℃,且为低孔低渗透的储层。室内在对中海油常规油气田使用的无固相PRD钻井液研究的基础上,通过对抗温降滤失剂、抗温增黏剂、抗温淀粉以及防水锁剂的优选复配,并加入超细碳酸钙、聚胺抑制剂以及高温稳定剂等,开发了新型无固相钻井液体系。该体系有可抗温170℃,高温稳定性强,在150℃的页岩滚动回收率达95.3%,经系列流体污染后其渗透率恢复值大于90%,同时其形成的滤饼易破胶降解,储层保护效果及环境保护性能好,所优选的防水锁剂起泡能力低,加入2%时钻井液滤液的气-液表面张力降低到30.0 m N/m左右,油液界面张力降到5 m N/m以下,储层防水锁效果显著。现场应用表明,该钻井液能控制珠海组低孔低渗和高温层段钻遇的储层保护问题,可作为海洋低渗储层高温水平段的钻井完井液使用。     

新型胺基聚醇防塌剂研究

对新型钻井液处理剂胺基聚醇AP-1的性能进行了评价.实验结果表明,胺基聚醇AP-1对钻井液流变性能和滤失性能影响不大,具有优良的页岩抑制性,它的岩屑回收率和国外聚胺产品差不多,远远高于7%NaCl、7%KCL、3%水玻璃和其他聚醚产品,而且胺基聚醇的一次、二次和三次岩屑回收率变化不大;加入AP-1后钻井液的保护油气层能力显著增强,岩心渗透率回复率提高明显.     

新型纳米材料在页岩气水基钻井液中的应用研究

针对页岩气钻探中水基钻井液携岩、封堵纳米孔径、抑制页岩分散等方面需求,研制了一种直径约为30 nm的纳米层状材料LDP。在流变方面,120℃老化后,2% LDP悬浮液比6%钠膨润土具有更高的弹性模量、屈服应力和剪切稀释性,与0.5% PAC-LV溶液复配实验表明,1% LDP的增黏提切性能优于4%钠膨润土;同时,周期震荡应变扫描实验表明,LDP悬浮液在高低应变转换时具有更好的凝胶结构恢复和拆散性能;粒径分析、透射电镜分析表明,LDP比钠膨润土在水溶液和PAC-LV溶液中更容易形成明显的网状结构;在封堵方面,利用N₂吸附分析了页岩在不同溶液浸泡后的孔隙,结果表明,LDP比纳米二氧化硅、钠膨润土具有更明显的封堵效果,扫描电镜分析揭示了LDP材料能够封堵页岩狭长纳米孔道。在页岩抑制方面,2% LDP抑制黏土线性膨胀率较清水降低45%,优于7% KCl,100℃页岩滚动回收率约为59.6%,与7% KCl基本一致,土块浸泡在2% LDP溶液96 h形貌完整。整体而言,LDP纳米材料在增黏提切、纳米孔隙封堵和页岩抑制方面有良好的效果,在页岩气高性能水基钻井液中有一定的应用前景。      

钻井液用高效桥联型防塌剂的研发及现场应用

井壁失稳一直是钻井过程中未能彻底解决的问题。根据防塌剂与钻井液中的黏土及地层矿物吸附联结的作用机理,采用AM、AMPS和一种强吸附单体M,通过以过硫酸钾作引发剂,在60℃反应4 h,合成了一种抗温达150℃的高温桥联型防塌剂QFT,产物为白色黏稠状,QFT分子量约为（8~60）×104 g/mol,有效含量为10%。该防塌剂具有强抑制、降滤失及对基浆黏度影响小的特点,对其进行了性能评价和机理分析,并介绍了其现场应用情况。与清水相比,3% QFT水溶液使泥页岩岩心线性膨胀量降低44.56%,泥页岩岩屑150℃滚动回收率提高34.1%,回收率大于KCl及KPAM和FA-367;在清水中浸泡10 min后完全分散开的岩心,在QFT溶液中浸泡24 h仍保存完整。X-射线衍射分析结果说明,QFT由于分子量较小,可以进入黏土层间,阻止水分子进入黏土层。含有QFT的基浆老化后黏土颗粒粒径较小,比表面积较大,说明该防塌剂可以通过与黏土的桥联吸附,阻止基浆中固相颗粒高温聚集,保证基浆中具有一定量的细颗粒,有利于形成薄而致密的滤饼,老化后3% QFT可以使4%基浆的API滤失量降低48.33%。钾钙基钻井液体系中引入QFT后,有效地降低了滤失量,现场的泥岩岩屑滚动回收率在95%以上,且120℃下浸泡后的人造岩心强度比原体系提高14%以上。通过在红山嘴H160井的应用,表明该防塌钻井液体系能够防止井塌等复杂事故。此外,由于该体系有良好的降滤失及抑制性,试验井钻井周期比邻井H170-X井缩短43%,钻机月速提高了70%,显著提高了钻井时效,降低钻井成本。