冀东NP280 Es31井壁稳定钻井液技术

针对冀东油田南堡280区块多口井钻遇至沙三₁亚段(Es₃¹)时发生井壁失稳,研究表明区块内泥岩遇水易产生水化作用,其漏失段间裂缝发育,裂缝多为中高角度裂缝,原裂缝宽度(0.1～100μm)受压力等诱导因素后变大导致成为致漏性裂缝漏失频繁,同时也会诱发大规模的掉块从井壁上剥落进而导致了井下的坍塌卡钻等井下复杂问题。对南堡280区块破碎地层进行井壁稳定机理、评价方法的相关研究,以原三开抗高温抑制钻井液为基础,进行室内优化实验,构建了适合诱导性裂缝地层的强封堵性井壁稳定钻井液,现场应用表明该钻井液体系可有效防止Es₃¹地层的坍塌失稳问题,具有重大的推广应用意义。     

高钙盐钻井液在塔河油田TK909H井的应用

TK909H井钻探目的是利用水平井控制泻油面积,提高单井储量和采收率,以获得较好的开发效果。该井钻遇上第三系下部地层为棕褐色和灰色泥岩与灰白色细粒砂岩、粉砂岩;石炭系地层有较高的坍塌压力,若钻井液性能控制不合理会使泥岩互层、膏质泥岩及白色石膏薄互层,水化分散、剥落掉块;三叠系地层以硬脆性泥岩为主,钻井液滤失量大时将会增加进入地层微裂隙滤液量及其侵入深度,导致地层膨胀坍塌。该井二开采用聚合物钻井液,三开目的层井段采用了高钙盐钻井液。该钻井液的钙离子含量一般高于900 mg/L,能充分发挥高价金属离子的抑制作用,其抗劣质土、无机盐、高矿化度地层水、水泥等污染的能力也很强;由于可直接利用井场水配浆,可降低该体系钻井成本。该钻井液解决了泥页岩剥蚀掉块、缩径、地层膨胀坍塌等问题,井眼规则,电测、下套管等作业顺利,缩短了钻井周期、提高了钻井效率。     

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。     

雪古2井钻井液技术

雪古2井位于胜利油田沾化东区块,目的层为第三系地层。该井东营组以上地层胶结松散,易水化分散引起井壁坍塌;沙河街组以下地层以泥岩,砂岩、泥页岩、薄煤层为主,地层裂缝发育,易水化膨胀引起坍塌掉块,导致井壁失稳。使用氯化钾聚合醇(KCl-AQUAL)钻井液,井壁稳定,井下正常,较好地解决了这一技术难题。     

顺北油田破碎地层井壁稳定钻井液技术

针对顺北油田多口井钻遇破碎地层时发生坍塌掉块、阻卡频繁的技术难题,开展了地质研究、钻井液对策和室内优化研究及现场应用。研究发现,破碎地层岩性为非黏土矿物,钻井液或滤液侵蚀后使自发育孔缝网易增压连通,使层理界面黏合力降低,单元变得松散,进而诱发大规模剥落掉块和坍塌卡钻等。在岩性组成无黏土矿物但应力集中且地层破碎的基础上,实现亚微米-微米级(0.1～100μm)全面有效封堵,遏制钻井液或滤液侵入井周地层孔缝,保证钻井液具有高效携岩性,是破碎地层钻井液稳定井壁的关键。以原四开抗高温聚磺钻井液为基础,进行室内配方优化,研发了适合破碎地层的井壁稳定钻井液。四开应用全程未出现掉块阻卡等钻井事故,安全顺利钻达设计井深8014 m,创该区块储层段钻时最短记录。顺北Y井现场应用表明,井壁稳定钻井液性能优异,可防止破碎地层坍塌失稳,推广意义重大。     

顺北油田破碎地层井壁稳定钻井液技术

针对顺北油田多口井钻遇破碎地层时发生坍塌掉块、阻卡频繁的技术难题,开展了地质研究、钻井液对策和室内优化研究及现场应用。研究发现,破碎地层岩性为非黏土矿物,钻井液或滤液侵蚀后使自发育孔缝网易增压连通,使层理界面黏合力降低,单元变得松散,进而诱发大规模剥落掉块和坍塌卡钻等。在岩性组成无黏土矿物但应力集中且地层破碎的基础上,实现亚微米-微米级（0.1～100 μm）全面有效封堵,遏制钻井液或滤液侵入井周地层孔缝,保证钻井液具有高效携岩性,是破碎地层钻井液稳定井壁的关键。以原四开抗高温聚磺钻井液为基础,进行室内配方优化,研发了适合破碎地层的井壁稳定钻井液。四开应用全程未出现掉块阻卡等钻井事故,安全顺利钻达设计井深8014 m,创该区块储层段钻时最短记录。顺北Y井现场应用表明,井壁稳定钻井液性能优异,可防止破碎地层坍塌失稳,推广意义重大。     

超低渗透钻井液技术在小龙湾区块的应用

小龙湾区块位于辽河盆地东部凹陷中段黄沙坨构造小22、23区块.该区块馆陶组地层胶结疏松,成岩性差;沙河街组泥岩地层水化分散能力强,易坍塌;沙一、沙二段以及沙三段上部地层多为砂层,渗透性较好.根据以上地层特点及其对钻井液性能的要求,确定选择超低渗透钻井液完井液.室内实验研究了该体系的2个关键产品--超低渗透井眼稳定剂JYW-1和防漏堵漏超低渗透井眼稳定剂JYW-2对钻井液性能的影响.结果表明,JYW-1和JYW-2对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,可有效防漏堵漏,有效保护储层;超低渗透钻井液通过增强内泥饼封堵强度,大幅度提高岩心承压能力,能提高漏失压力和破裂压力梯度.超低渗透钻井液在小龙湾地区5口井上进行了现场实验.应用结果表明:由于超低渗透钻井液滤失量小、封堵能力强,防漏承压能力突出,抑制性强,稳定性好,钻井液排放量减少50%,电测一次成功率在95%以上.证明该钻井液能较好解决以往钻长裸眼多套压力层系或压力衰竭地层时易发生的漏失、卡钻和坍塌技术难题,保护油气层,满足环保要求.     

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。     

G构造深部地层井壁稳定研究

在东海西湖凹陷G构造勘探开发作业过程中,花港组以下深部地层多次发生由井壁失稳引发的起下钻遇阻、井壁掉块等井下复杂情况。该文选取伊顿法计算了地层孔隙压力纵向剖面,发现异常压力主要集中在花港组以下深部地层。并根据莫尔库伦准则进行井壁稳定钻后分析,该构造地区井壁失稳的主要原因是钻井液密度低于地层坍塌压力导致的力学失稳,以及由钻井液泥浆性能引起的泥岩水化。为确保后续钻井作业安全,建议在G构造相关区块开展钻前压力预测研究,并优选油基钻井液以避免泥岩水化。     

顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

为了解决顺北油气田奥陶系碳酸盐岩破碎性地层易发生井壁坍塌的问题,从地质构造特征、地层裂缝发育及充填程度和井壁岩块受力等方面分析了井壁坍塌的原因,发现造成井壁坍塌掉块的主要原因是强挤压段应力集中、地层微裂缝发育和定向井段受重力影响。虽然地层破碎、应力集中无法改变,但可以提高钻井液的封堵性能,通过有效充填、封堵微裂缝阻止压力传递,同时钻井液保持较高的密度支撑井壁,从而解决井壁坍塌问题。为此,综合考虑强化钻井液封堵能力、控制钻井液高温高压滤失量和优化钻井液动塑比等,优选了防塌钻井液配方,并保持较高的钻井液密度以支撑井壁,形成了防塌钻井液技术。该技术在顺北X井进行了现场试验,钻进中扭矩稳定,机械钻速较高,井径扩大率较小,防塌效果良好,可为其他油气田破碎性地层的高效、安全钻井提供借鉴。     

高钙盐钻井液体系的研究与应用

针对塔河油田第三系地层易缩径、阻卡，三叠系、石炭系地层井壁易坍塌扩径的特点，优选了高钙盐钻井液体系。现场应用表明，该钻井液体系具有极强的抑制性和防塌能力。可有效解决浅层泥岩吸水缩径、砂岩段厚泥饼缩径和深部(三叠系、石炭系)泥页岩剥蚀掉块垮塌等问题，试验井三叠系、石炭系平均井径扩大率小于6％，完井电测及下套管固井等作业顺利。且该体系在同样地层钻进中的密度低于常规钻井液体系，有利于油气层保护。     

玉门青2-7井钻井液技术

玉门青2－7井一开井段砾石层成岩性差,胶结疏松,易卢井漏、井塌、沉砂;二开为砂泥岩互层,裸眼井段长,泥岩易水化膨胀,砂岩渗透性好易形成厚泥饼,砾岩、砂泥岩胶结差,井壁易坍塌,并存在石膏污染;三开为产层钻进,地层倾角大,裂缝发育,岩性为硬脆性泥岩,易发生掉块砖塌现象,井底温度高,根据该井地层特点、钻井工程要求和保护油气层的需要,一开使用“三高一适当”普通膨润土浆,防止了表层疏松砾石层的井漏、井漏;二开采用金属离子聚合物钻井液,该体系抑制能力强,防止了泥岩水化膨胀,具有良好的失水造壁性,防止了因砂岩地层渗透性好而形成的厚泥饼缩径,保证了长裸眼段的防塌及井下安全;三开选用金属离子聚磺屏蔽暂堵钻井液,该体系具有良好的失水造壁性,封堵防塌能力强,防止了油层段的剥落掉块垮塌,实现了近平衡钻井,保护了油气层。现场施工表明,该井钻井液技术满足了钻井、地质录井的需要,达到了保护油气层的目的。     

伊拉克东巴油田Tanuma组泥页岩高效防塌钻井液技术

伊拉克东巴油田South-2区块采用水平井开发Khasib组储层,但该区块首口以Khasib组为目的层的水平井在钻井过程中,因Tanuma组泥页岩多次发生坍塌卡钻,导致井眼报废。研究Tanuma组矿物组成、孔缝发育情况和水化膨胀特性发现,该组泥页岩具有黏土矿物含量高、水敏性较强、宏观层理发育明显、微观孔缝发育度高和水化膨胀速率快等特点,导致钻井过程中因黏土矿物快速水化膨胀而发生井眼失稳问题。基于此,通过室内试验,优选了封堵剂N-Seal及抑制剂U-HIB,对氯化钾聚磺钻井液的配方进行了优化,形成了高效防塌钻井液。室内试验发现,高效防塌钻井液具有良好的流变性、较强的封堵和抑制能力,能够满足Tanuma组泥页岩井段高效封堵的要求。该防塌钻井液在South-2区块3口水平井进行了现场试验,均成功钻穿Tanuma组泥页岩层段,顺利钻至设计井深,未出现坍塌掉块等井眼失稳问题。室内研究与现场试验结果表明,高效防塌钻井液能够有效解决Tanuma组泥页岩坍塌的技术难题,为实现Khasib组储层的有效开发提供技术支撑。      

鄂尔多斯盆地富县区块强抑制强封堵防塌钻井液技术

针对鄂尔多斯盆地富县区块井壁失稳技术难题,从复杂地层的矿物组成、微观结构和理化性能角度,揭示了富县区块刘家沟组、石千峰组和石盒子组井壁失稳机理。泥岩中黏土含量较高,地层孔隙、裂缝发育,为泥页岩水化提供了空间。结合“多元协同”井壁稳定理论,提出“物化封堵/固结井壁阻缓压力传递—加强抑制黏土水化性能—合理密度支撑井壁”的防塌钻井液技术对策。通过单剂优选和配方优化,构建了适用于富县区块的强抑制强封堵防塌钻井液体系,该钻井液体系流变性良好,高温高压滤失量仅为8.4 mL,抑制防塌、封堵能力强,滚动回收率大于90%,400 μm裂缝承压能力达到6 MPa,储层保护性能良好。现场应用表明,新研制的强抑制强封堵钻井液体系能有效控制刘家沟组、石千峰组和石盒子组等地层的缩径、坍塌,显著降低了井径扩大率,提高了机械钻速,无井下复杂事故发生,为保证富县区块“安全、高效”的钻井施工提供了钻井液技术保障。      

水平3井钻井液技术

水平3井是胜利油田一口重点水平预探井。该井位于埕111井区，钻探目的是了解埕111井区西部石炭系、二叠系及中生界含油气情况，扩大埕科1区块中生界和古生界含油气范围。该井完钻井深为2885m，水平位移为1027m，水平段长为785m。为满足复杂地层水平井钻井和录井需要，水平3井采用聚合醇防塌钻井液，并配合相应的工种技术措施。二开用聚合物、聚合醇控制地层造浆，用铵盐调整钻井液流型，用聚合醇、树脂及PA－1防塌剂降低滤失量；三天在水平段钻进过程中，及时补充聚合物胶液，以保持钻井液性能稳定，防止地层漏失，利用除砂器和离心机，降低钻井液中的固相含量。经现场应用表明，该钻井液性能稳定，抗`温防塌和悬浮携砂能力强、保护油气层效果好，该井共发现油层13套，油层厚度最小为1m，最大达109m，计厚度为228m，获日产油44.19t、日产气2760m^3的工业油气流。     

聚乙二醇钻井液在Chevgu-1井的应用

Chevgu-1井是胜利油田和美国雪佛龙公司合作的第一口探井。Chevgu-1井位于济阳坳陷沾化凹陷垦利古潜山东侧垦94断块，主要目的是探明古生界灰岩裂缝、溶洞含油气情况。该地区断层多．中生界、古生界地层破碎，压力系数低．约为1．00～1．03，裂缝、溶洞发育，钻进过程中钻井液密度高时发生井满．钻井液密度低时易造成沙河街、中生界地层中的页岩层和煤层的井壁坍塌。该井三开井段采用聚乙二醇钻井液体系。现场应用表明。该钻井液具有良好的剪切稀释性和润滑性．携带悬浮岩屑能力强，起下钻正常．开泵顺利，井底无沉砂和厚虚泥饼现象；钻井液性能稳定，高温稳定性好。聚乙二醇钻井液对稳定井壁和减少井下事故和复杂情况起到了较好的作用。     

复合阳离子钻井液体系的研究和应用

在室内进行了不同阳离子比例对钻井液性能、页岩抑制性及对粘土吸附能力和离子交换能力影响的试验，结果表明：在比例合适的条件下，由K^＋、Ca^2＋、Al^3＋等阳离子组成的复合阳离子钻井液体系具有强抑制性、低粘切和粗分散特性。现场应用表明，复合阳离子钻井液体系能很好地解决中原油田黄河南硬脆性泥页岩水化分散和膨胀引起的井壁失稳问题及南方海相地层盐膏层污染钻井液、流变性难控制的问题。     

川东地区二迭系梁山组地层井壁不稳定机理及对策

川东地区属高陡构造,二迭系梁山组地层破碎松散,断层多,钻井过程常遇到掉块、坍塌、泥页岩水化膨胀缩径等严重井下复杂情况,已成为该地区深井钻控的严重障碍,在分析地层岩石矿物组成微观结构和理化特性的基础上,从地质、水化、物理和工程等方面分析井壁失稳机理,提出梁山组地层防塌技术对策：（1）严格控制当量钻井液浓度;（2）钻井液应具有良好的封堵性和抑制性;（3）严格控制失水小于10ml;（4）钻井液pH值控制在8～9;（5）尽量缩短浸泡时间。     

长垣东部深井井壁失稳及技术对策

大庆油田在长垣东部深层油气田勘探开发过程中存在井眼不稳定问题。在对深层失稳井段资料调研的基础上，开展了易塌地层泥页岩水化膨胀及分散特性评价以及比亲水量研究。通过泥页岩--试液模拟作用的化学位差反渗透实验以及压力传递实验等，探讨了不同条件下泥页岩水化应力变化规律。利用井壁稳定性模拟实验装置（SHM仪），评价了不同钻井液防塌效果。理论分析和实验表明，当使用水基钻井液在复杂泥页岩地层钻进时，如何控制泥页岩压力传递和流体侵入是解决泥页岩井壁不稳的技术关键。使用长垣东部深层泥页岩与硅酸盐钻井液作用的实验表明，硅酸盐钻井液能显著降低泥岩渗透率，阻止钻井液滤液与孔隙压力的传递，改善膜效率，有助于充分发挥化学位差诱导的反渗透防塌作用效果。     

页岩水化对其力学性质和井壁稳定性的影响

在对新疆油田呼图壁地区防塌钻井液配方进行优选的基础上,进一步研究了钻井液引起的水化与泥页岩力学性质和井壁稳定性的关系。试验和计算结果表明,泥页岩水化后由于抗压强度降低,粘聚力下降,因而对钻井液安全密度窗口有显著的影响。以呼002井泥页岩为例,水化后坍塌压力所对应的钻井液密度值提高了0.23g/cm3,破裂压力所对应的钻井液密度值降低了0.15g/cm3。在相同的试验条件下,泥页岩水化程度与钻井液类型有关。在所使用的3种防塌钻井液中,KCI两性离子聚磺钻井液对泥页岩的抑制作用为最好.