适用于油基钻井液的高效前置液的研究与应用

中国适用于油基钻井液的前置液品种较单一,可选性差,且它们的冲洗效果、与油基钻井液的相容性等性能尚有待完善。因此,研制出了用于油基钻井液完钻井的高效前置液。介绍了前置液的组成及作用机理并对其性能进行了评价。该前置液在现场应用了10口井,其中2口井固井质量为合格,8口井固井质量为优质。现场应用表明：该前置液能够提高界面亲和程度,解决了前置液与油基钻井液和水泥浆的相容性问题,提高了油基钻井液完钻井的固井质量。     

油基钻井液固井前置液技术研究进展

国内外对适用于油基钻井液的前置液技术进行了大量研究,主要集中于前置液评价方法和前置液体系材料的研发;目前研究所存在的不足突出表现在前置液评价方法不完善、清洗效率低、前置液用处理剂选材机理研究偏少等。针对上述不足,分析提出前置液技术的发展方向包括建立模拟井下条件并实时观察冲洗过程的评价方法、建立前置液用表面活性剂选材方法、开发与油基钻井液和水泥浆相容性良好的前置液体系等,以促进适用于油基钻井液的固井前置液技术进步,为提高复杂深井及页岩气井的固井质量提供技术支持。     

基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用

随着勘探开发的需要,油基钻井液钻井逐步增多,但钻井后井壁存在含油泥饼、套管壁上黏附有油基钻井液,影响固井质量。开发了适合油基钻井液的清油冲洗剂QY-1和清油隔离液GLY-1。QY-1可有效清洗油膜,冲洗率达95%以上。清油隔离液GLY-1密度在1.00~2.20 g/cm3之间可调,悬浮稳定性好,具有良好的抑制能力,与油基钻井液、水泥浆配伍性良好。形成了高密度前置液的多级配制工艺,保证了现场前置液性能与室内实验一致。同时建立了四级冲洗顶替工艺技术,提高了顶替效率,进一步提高固井胶结质量。现场应用5口井,固井质量优良。     

吉林油田昌37井固井工艺技术

针对吉林油田伊通地区昌37井三开使用油基钻井液钻井和基底存在花岗岩高压气层的特点,分析了该井的固井技术难点,研究了驱油加重前置液和高温微膨胀防窜水泥浆技术,介绍了关键完井工具的配置和使用情况。现场应用结果表明,YJC驱油冲洗液和DG180加重隔离液能够快速高效地清洗残留油基钻井液,提高顶替效率,改善水泥环胶结质量,且压稳了下部高压气层,保障了固井质量;抗高温微膨胀防窜水泥浆过渡时间短、稠化时间可调、高温稳定性好,水泥石致密、抗压强度高,具有良好的防窜和防腐蚀性;一级固井质量合格率为100％,优质率为97．29％;双级注水泥管串、前置液密度和7X凝水泥浆结构设计合理,固井施工作业正常,实现了压稳和防窜的目的,该井形成的配套固井工艺技术可在该地区同类井固井中推广应用。     

页岩气水平井固井技术研究进展

页岩气勘探开发在中国刚起步,目前中国研究多集中在地质和钻井技术,对固井技术涉及较少.为促进页岩气水平井固井技术的研究和发展,在分析总结页岩气储层特征和钻完井工艺特点的基础上,分析指出了页岩气水平井固井技术难点主要集中在油基钻井液置换及界面清洗困难、顶替效率不高、管串安全下入难度大、固井过程中的井漏、固井后早期气窜、对水泥浆和水泥石性能要求高等方面,综述了国内外油基钻井液用前置液技术、页岩气水平井固井水泥浆体系、页岩气水平井固井工艺的研究现状,探讨了目前研究存在的不足.提出了以高效井筒清洗技术、提高套管居中度技术、套管安全下入技术、水泥浆和水泥石性能设计、固井防漏技术、固井压裂一体化设计技术为核心的页岩气水平井固井技术对策.     

油基钻井液条件下固井技术研究

油基钻井液的使用减少了钻井事故,提高了钻井效率。但由于水泥浆和油基钻井液存在相溶性问题,为固井施工带来了较多难点。在此基础上,探讨了适用于油基钻井液条件下固井技术。     

元坝地区油基前置液气液转换技术

气体钻井是目前元坝地区陆相地层提高钻速的重要手段之一.但在气体钻井结束转换为钻井液钻进后常出现井壁失稳、井漏问题.采用水基润湿反转剂解决了部分井井壁失稳问题,但由于工程和地质原因影响,仍有部分复杂井出现垮塌、划眼时间长以及井漏等复杂情况.在分析元坝地区气液转换过程中井壁失稳原因的基础上,研制出一套以油基润湿反转剂、油溶性乳化沥青以及柴油作为油基前置液,配合堵漏钻井液挤堵的气液转换施工工艺技术,并根据井壁稳定情况提出了2种不同的气液转换方式.在YB204-1H井和其他井的应用结果表明,油基前置液气液转换技术能预防井壁失稳和漏失发生,减少转换钻井液钻进后划眼时间,缩短非生产时间.     

油基钻井液水平井固井技术在川渝地区的应用

根据川渝地区油基钻井液水平井井眼情况和固井难点,优选了适合该地区的冲洗型前置液体系,摸索出环空返速与冲洗效果之间的关系,对水平井各种安装扶正器加法的居中度进行了评价。该技术在现场应用中取得了较为优良的固井质量。     

固井前置液合理用量计算方法

前置液是固井浆柱结构必不可少的组成部分,主要用于稀释和隔离钻井液,以改善顶替效率和保证固井质量。提高固井质量的关键是有效清除井壁与套管壁上的虚泥饼,替净环空各间隙(尤其是窄间隙处)的钻井液。根据测试分析和数值模拟,建立了前置液合理用量的计算方法:借助六速旋转黏度计法,定量评价前置液对井壁泥饼的冲蚀能力;以流体力学软件数值模拟的方法,研究前置液对水平井段偏心环空内各间隙处钻井液的驱替能力。现场应用和结果对比表明,该方法有效提高了鄂尔多斯盆地定北地区的固井质量。该方法可适用于其他地区、不同井眼状况、不同前置液与钻井液性能下的前置液设计,为保证固井质量提供了一定的参考。     

高压窄密度窗口油基钻井液固井技术

海上油田固井作业面临着高压窄密度窗口易发生漏失和气窜,油基钻井液环境下固井井壁滤饼清洗困难,大斜度定向井固井顶替效率低等诸多挑战。在分析相关固井技术难点的基础上,采用高密度冲洗液提高对油基钻井液套管壁及井壁滤饼的清洗质量;选用聚合物增强水泥浆体系,在固井压耗动态计算及压稳计算的基础上优化双凝水泥浆柱设计,实现防漏及压稳储层;采用旋转尾管固井技术实现固井过程中尾管旋转,提高冲洗液的洗井质量及水泥浆顶替效率。上述技术措施在涠洲油田压力系数高达1.61 g/cm3、高气油比达358 m3/m3、密度窗口仅0.12 g/cm3 的油基钻井液固井施工中成功应用,固井质量评价优良,表明该套海上油田固井技术能够满足高压窄密度窗口油基钻井液的固井需求。     

适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂优选方法

采用前置液有效驱替油基钻井液是提高页岩气井固井质量的关键,表面活性剂则是决定前置液驱替效果的关键。目前,单纯以清洗效率为指标考虑工程性能来优选表面活性剂,工作量大且有一定的盲目性。因此,开展了基于表面活性剂特性的优选方法研究:1确定了清洗效率较高的表面活性剂离子类型和HLB值范围;2确定润湿渗透柴油基钻井液表面所需的临界表面张力γc;3从表面活性剂表面张力和临界胶束浓度(CMC值)进行优选;4将材料研究与工程模拟评价相结合,最终确定一套适用于柴油基钻井液的前置液表面活性剂优选方法。实验结果表明,适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂应满足以下特性:1应选用非离子或阴离子表面活性剂,且HLB值应在12~15;2表面活性剂的较优加量应接近或大于表面活性剂的临界胶束浓度;3表面活性剂的γlg(溶液表面张力)应小于或接近润湿柴油基钻井液表面的γc(临界表面张力为25~27mN/m),此时,前置液的清洗效率较高。该方法可为表面活性剂的优选提供指导,有助于提高页岩气井固井质量。     

页岩气水平井固井技术难点与对策浅析

有效封固页岩产层,避免气体窜漏和稳定气井产量,是页岩气水平井固井的难题。在分析总结页岩地层特征、钻井施工条件及后期完井工艺特点的基础上,指出页岩气水平井固井技术难点主要集中在井壁的稳定性较差、套管安全下入难度大、套管居中度不高、油基钻井液驱替及界面清洗困难、顶替效率不高、后期大型压裂对水泥石性能要求高等方面。针对这些难点,从有效通井、扶正器合理安放保证套管居中、高效前置液技术、采用塑性水泥浆体系等几个方面提出了提高页岩气水平井固井质量的技术对策,为今后页岩气水平井固井提供借鉴。现场应用表明,该配套技术提高了水泥环的封固质量。     

提高第二界面固井质量的钻井液与前置液研究

针对提高第二界面固井质量的问题．研究出了多功能钻井液和SF-1冲洗前置液。对这两种体系的性能评价表明：加入矿渣后多功能钻井液的滤失量大大降低．泥饼的胶结强度提高，从而降低了钻井液对地层的损害；加有活性组分的SF-1前置液具有较强的稀释钻井液、降低粘度和切力的作用，提高了钻井液和水泥浆的相容性。现场应用表明．多功能钻井液须与MTC固井液配合使用．才具有提高第二界面固井质量的效果；SF-1前置液改善了水泥环与套管和水泥环与井壁的胶结环境．增强胶结力，提高了水泥浆的顶替效率．有效地提高了固井质量。密度介于钻井液与水泥浆之间的加重前置液在现场使用效果良好．固井质量优质，钻井液与水泥浆界面清晰。     

南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术

针对南海莺歌海盆地中深层高温高压气藏水平井钻井中高密度钻井液流变性难以调控、大斜度井段套管磨损严重、摩阻扭矩大、钻具负荷大及大斜度井固井质量难以保证等问题,从保障钻井安全和提高钻井时效出发,进行了井身结构设计和抗高温高密度油基钻井液技术、钻井液微米级重晶石加重技术、高密度油基钻井液滤饼冲洗技术、高温高压含CO₂气井套管材质优选、高温高压水平井段安全钻进等方面的技术研究,形成了南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术。现场应用表明,该技术可以有效保障安全高效钻井和提高固井质量,应用井投产后清喷产能比预期高30%。水平井钻井关键技术为南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井提供了技术保障,也可在同类条件同类型井钻井中推广应用。      

塔里木山前构造高密度油基钻井液固井技术

塔里木山前构造盐膏层及其以下层段大量使用高密度油基钻井液,给后续固井工作带来巨大挑战。为解决塔里木山前构造高密度油基钻井液固井技术难题,在分析相关固井难点的基础上,结合盐膏层固井和深井超深井固井技术,开展了冲洗型加重隔离液和水泥浆的优选、管串结构设计和固井工艺优化研究,提出了相关应对技术措施。通过引入粒径小、粒度分布集中的球形加重材料MicroMAX(主要成分为Mn3O4)和优选表面活性剂,得到了一套冲洗型加重隔离液;通过优选外加剂和引入超高密度加重剂GM,得到了一套综合性能良好的高密度水泥浆。KS2-5井的现场应用表明,该套技术能较好地满足山前地区油基钻井液固井需求。     

威远区块页岩气水平井固井技术难点及其对策

针对四川盆地威远一长宁国家级页岩示范区威远区块页岩气水平井固井中所面临的油基钻井液与水泥浆不相容、高密度油基钻井液驱替困难、水泥环在大型体积压裂条件下易破坏等问题,有针对性地开展了水泥环密封力学参数理论依据、保证界面胶结的驱油前置液、满足压裂条件的韧性水泥石和有利于井筒密封的固井工艺技术等研究,取得了如下成果:①建立了考虑水泥环塑性特征及界面胶结强度的水泥环密封完整性理论模型,可指导页岩气水平井水泥石力学性能设计,减小微间隙的发生;②开发了驱油前置液,其对油基钻井液的冲洗效率超过90%且与油基钻井液及水泥浆相容性好;③根据水泥环密封完整性理论模型所开发的韧性水泥石,在保证相对较高抗压强度的同时杨氏模量降低30%;④确定了清水顶替等适用于页岩气井的固井技术,有利于保证井筒的密封性能。该研究成果应用于现场的12口井,水平段平均固井优质率达到92%,后期压裂效果良好,有效地保证了井筒的密封完整性,为页岩气高效开发提供了技术支撑。     

焦页54-3HF井低油水比油基钻井液技术

针对焦页54-3HF井三开对油基钻井液封堵性和携岩能力要求高、回收油基钻井液利用率低的技术难点,以聚合物类表面活性剂为主乳化剂,优化了乳化剂、有机土的加量,构建了具有良好稳定性和流变性的油水比65:35的油基钻井液,并对其性能进行了评价。结果表明,油水比65:35油基钻井液的稳定性、携岩能力和封堵性能达到了钻井要求,并确定了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液的最佳体积配比为1:2。焦页54-3HF井三开井段在钻进过程中采用了低油水比油基钻井液与回收油基钻井液按体积比1:2混合的钻井液,钻井液的油水比控制在67:33~76:24,破乳电压600~1 000 V,动塑比0.30~0.40,三开井段井壁稳定、井眼清洁、摩阻低、起下钻顺利。这表明,低油水比油基钻井液技术可完全满足页岩气水平井钻井需求,具有良好的应用前景。      

超低渗透钻井液技术的应用

超低渗透钻井液技术能限制钻井液侵入和钻井液产生的压力侵入,有利于提高井壁强度、保持地层岩石的完整性、减少机械性不稳定地层的许多问题(如:压差卡钻、井漏等)以及减少地层伤害、提高油气井产能.而且,该超低渗透钻井液能生物降解,对环境无害,能用于水基、油基和合成基钻井液中.本文主要介绍了超低渗透钻井液在一些地区应用的钻井实例,表明超低渗透钻井液不仅在技术上能提高钻井施工能力,在经济效益上也非常具有应用价值.此外,超低渗透钻井液也成功地应用于完井液、修井液和固井作业中.     

抗温型低渗透钻井液在富顺页岩气坛203井的应用

常规水基钻井液在页岩气井钻井过程中易出现各种井下复杂,目前川渝地区壳牌页岩气井多采用油基钻井液进行钻井施工。经过对四川壳牌项目富顺区块页岩岩心分析以及页岩气井技术难题研究,室内研发了抗温型低渗透钻井液体系。通过室内评价试验,对体系的抗温性能、抑制性能和封堵性能等进行了评价,评价结果显示抗温型低渗透钻井液能够满足四川壳牌项目富顺区块页岩气井施工技术要求。抗温型低渗透钻井液体系在四川壳牌项目富顺区块页岩气井探井坛203井进行了现场应用。应用结果显示,坛203井钻井施工过程中无阻卡现象,电测顺利,钻井液抗温性能、抑制防塌性能良好。坛203井与富顺项目前期油基钻井液完成井坛202井和梯202井对照,机械钻速快,钻井液成本节省200%以上。该钻井液的成功应用,为页岩气井的勘探开发提供了参考经验,其在页岩气井钻井施工中具有良好的推广应用前景。     

濮深18-侧1井φ127mm套管回接固井技术

濮深18-侧1井是中原油田部署的第一口在泥岩层中找油的非常规重点井,为了保证该井回接固井质量,提高回接筒处密封效果,防止水泥漏失污染产层,通过优选油膜清除剂前置液,改进回接装置,控量加压挤水泥等技术措施,较好地解决了该井井壁油膜清除困难、回接筒处水泥环质量无法保证、尾管重合段无水泥等固井难题,使该井套管回接固井质量达到优质。该套技术方案的成功实施,为今后高密度油基钻井液固井前置液的选用,提高尾管回接筒处固井质量以及回吐性漏失地层固井提供了很好的借鉴作用。