超低渗透钻井液体系及性能研究

根据国外超低渗透钻井液的特点,研制出了新一代超低渗透剂YHS-1和增黏聚合物ZJ-1,合成了润滑剂PLG-1,采用正交实验确定了超低渗透钻井液的最佳配方:2.0%～4.0%固相+1.0%～3.0%YHS-1+2.0%～3.0%ZJ-1+0.5%～1.0%PGL-1.该钻井液的室内性能评价结果表明,其能在井壁孔隙和裂缝中形成致密性聚合物胶束膜,大幅度提高地层承压能力和阻缓压力传递,渗透率恢复率达到95%以上,油层保护性能突出;用发光菌法对该钻井液中几种处理剂的生物毒性进行了测试、评价,结果表明,该超低渗透钻井液无毒,具有环境友好的特点.     

WZ油田环保钻井液应用技术

钻井施工中所产生的钻屑及钻井液等废弃物极易污染环境,特别是钻井液废弃物和污水渗透到地下,造成地下水源的严重污染。在分析研究现有的钻井液与完井液添加剂及体系的化学毒性、生物毒性及生物降解性的基础上,开展了钻井液的环保性能、油层保护及防塌性能的协同研究,研制开发出了无毒高效润滑剂FXJS和油层保护防塌剂SD-301,并优选出以PMHA-Ⅱ、COATER为主聚物和SF-1为高温稀释剂的环境无害化钻井液。经现场应用表明,环境无害化钻井液具有一定的抑制性、降滤失性和润滑性、防塌性,井下无垮塌划眼现象发生,井径扩大率小于7%,万米粘卡率为零,保证了钻井施工的顺利进行;该钻井液油气层渗透率恢复值高,表皮系数均为负值,有效地保护了油气层。     

一种环保油基钻井液体系

针对目前油基钻井液存在因所含矿物油和处理剂的生物毒性大,而被限制或禁止排放的问题,制备出生物毒性低的油基钻井液基油,合成高效低毒的一体化乳化剂和新型高凝胶改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了一套环保型油基钻井液体系。该钻井液体系的生物毒性LC₅₀达到15 000 mg/L以上,生物可降解性好;体系的流变性良好,破乳电压达到800 V以上,高温高压滤失量小于6 mL;钻井液体系能抗5%石膏、5%钻屑和15%盐水污染;该油基钻井液应用性良好,油水比可在60/40～90/10的范围内调节,密度可在1.25～2.0 g/cm3范围内调节,抗温可达220 ℃,高温稳定性良好。研究结果表明,环保型油基钻井液具有低毒环保、可降解等优势,抗污染、抗高温、稳定性强、可调节范围广,完全可满足较复杂地层和环境保护要求高区块对钻井液的要求。      

保护储层与环境的深水钻井液室内研究

深水区域的油气资源极为丰富,已成为勘探开发的重点。但深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、存在水合物及浅层流、井眼稳定等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。研究配制了一种深水水基钻井液:在海水中分别加入了适量的优质膨润土、增黏剂、降滤失剂、防塌剂及水合物抑制剂。室内试验结果表明,该钻井液能够有效抑制水合物的形成,加重后的流变性好,抗侵污能力较强,抗钻屑达10%,抗NaCl达15%,抗CaCl2达0.3%;热滚回收率高,抑制性强,在相同条件下与合成基钻井液的热滚回收率相等;保护油气层的效果好,其渗透率恢复率可达90%以上;其所选用的处理剂及配制的钻井液的EC50值均大于10000 mg/L,无生物毒性,可以满足海洋深水钻井的要求。      

抗高温无黏土相钻井液体系研究与性能评价

为了使钻井液摆脱对黏土的依赖,较好地保护油气储层和提高钻井速度,通过引入磺酸基团和阳离子单体,合成了增黏降滤失剂SSDP;对增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂进行优选和复配,研制出了抗高温无黏土相钻井液,并对其进行了性能评价。结果表明:所研制的钻井液具有较好的抗温性能,耐温能力达160℃;具有较好的抗劣土污染能力,抗劣土污染容量限达到10%以上;润滑能力接近油基钻井液水平;岩心渗透率恢复率大于90%,具有较好的储层保护效果。由性能评价结果可以看出,该钻井液较好地解决了以往无黏土相钻井液在高温下聚合物降解造成的黏度下降问题,保证了钻井施工的安全进行,具有较好的经济效益。      

WDX硅酸盐钻井液的强抑制性和HSE优越性

采用改性硅酸盐和多种无毒害添加剂,研制出了强抑制性WDX硅酸盐钻井液,测试了该钻井液的主要工程特性,分析了硅酸盐的改性机理和稳定井壁机理,测试并评价了WDX硅酸盐钻井液的生物毒性、重金属(铅、铬、镉、汞、砷)和石油类含量及pH值等环保指标.实验结果表明,WDX硅酸盐钻井液具有良好的流变性和抑制性,130 ℃时钻井液的线性膨胀率小于6%,页岩回收率大干95%;该钻井液对操作人员无毒害,其重金属含量不超标,不合石油类物质,急性生物毒性等级为无毒;将1份废弃钻井液与2份土壤混合后,其pH值为8.0,土壤中废弃钻井液环境保护指标完全满足GB 4284-84、GB 8978-1996的相关规定,实现了环境保护与工程性能统一的目标.     

新型海水高性能钻井液室内研究

通过研制有机胺抑制剂AMI和铝聚合物PAL,并筛选无生物毒性降滤失剂和润滑剂,研究出了新型的保护海洋环境的海水高性能钻井液。将该体系与聚合醇钻井液、烷基糖苷钻井液的各项性能进行了对比评价,结果表明,新型海水高性能钻井液除了有高性能水基钻井液优异的抑制防塌性能和储层保护能力外,还具有较低的生物毒性,能把钻井液对环境的影响降到最低,可满足海上快速、优质、环保钻井的需要。     

生物柴油钻井液研究与应用

针对油基钻井液目前存在的配制成本高、易污染环境、有一定的安全隐患等缺点,以具有可再生性能、安全性能和环境保护性能的生物柴油作为基油,研制出了全生物柴油基钻井液和生物柴油油包水钻井液.评价结果表明,全生物柴油基钻井液配方简单,流变性能良好,具有良好的抗高温(180℃)和抗水侵(10％淡水或10％饱和盐水)、钙侵(3％ Ca2+)、劣土侵(10％钠膨润土)能力;油水比为8∶2的油包水钻井液密度达1.92g/cm3仍具有良好的流变性能和乳化稳定性;毒性低,对卤虫幼体的半致死浓度为36 114 mg/L,符合一级海区和二级海区生物毒性要求.生物柴油油包水钻井液在胜利油田渤页平1-2井中进行了应用,该体系性能稳定,在高密度情况下流变性能良好,施工过程中起下钻通畅,完井管柱下入顺利.     

高性能抗高温聚合物钻井液研究与应用

为满足环境敏感性海域高温深井钻井作业和环境保护要求,研究了抗温200℃,生物毒性值LC₅₀大于10×104mg/L的高性能抗高温聚合物钻井液,其以合成聚合物为主要处理剂,辅以优选出的纳米封堵剂、页岩抑制剂和极压润滑剂,该体系具有了油基钻井液抑制泥页岩水化的分散性能和润滑性能,对环境友好,可直接排海。实验表明,分别以重晶石和甲酸盐为加重剂,该抗高温聚合物海水基钻井液体系在200℃高温热稳定时间长达48 h以上,高温高压滤失量为12～25mL,抗20%氯化钠和0.5%氯化钙污染,生物毒性卤虫96 h半致死浓度LC₅₀大于10×104 mg/L,发光细菌半数有效浓度EC₅₀大于30×104 mg/L,符合一级海区生物毒性排放要求。在环渤海油田进行了现场应用,取得了良好的试验效果,试验最深井深6 066 m,最高井底温度204℃。      

新型海洋环保聚合醇钻井液室内性能研究

针对海上钻井对钻井液体系的环保要求,以各种钻井液处理剂的生物毒性分析为基础,筛选出了优质的钻井液处理剂.并结合海上钻井对钻井液性能的要求,优选出了新型海洋环保聚合醇钻井液配方,并对其性能进行了评价.评价结果表明,优选出的新型海洋环保聚合醇钻井液具有强抑制防塌性能、良好的润滑性能和储层保护能力,生物毒性低,环保性能好,可满足海上快速、优质钻井的需要,应用前景广阔.     

深水水基恒流变钻井液流变特性研究

水基恒流变钻井液是一种适用于深水钻井作业的新型工作流体,目前关于该体系的报道较少。通过对一定温度压力下钻井液性能的检测以及流变模型分析,研究了水基恒流变钻井液的流变行为,并初步探索了恒流变机理。结果表明,在0.1～35.4 MPa范围内,当温度从4℃升高到65℃,黏度计读数φ₆/φ₃、动切力、塑性黏度等流变参数的变化幅度较小,分别在10～13、9～12、13～18 Pa及15～22 mPa·s范围内,且φ₆与φ₃读数随温度呈“U”型分布;在温度压力组合条件下,拟合经验流变方程的相关性排序为:宾汉塑性≈幂律＜卡森≈赫-巴≈罗-斯模型,其中双参数卡森模型的相关系数较高,且表达式简洁,适于描述水基钻井液的恒流变特性;以卡森模型为初始方程,引入T/P因子建立了高预测精度的动力学流变方程f（T,P,γ）,相对误差平均值为7.19%±4.07%,偏差极大值集中在100（ r/min）/65℃;分析了关键处理剂的分子形貌、结构及其与黏土片层的缔合作用,提出了基于分子形态的定性构效假设,揭示水基钻井液的流变稳定性本质。      

超深水钻井平台钻井系统精度控制技术

基于模块建造技术、公差分解技术以及船体建造技术的基本理论,对第七代超深水钻井平台钻井系统建造过程中的关键精度控制技术进行论述,具体介绍"蓝鲸一号"的双钻塔钻井系统的精度控制方案。该方案可保证"蓝鲸一号"双钻塔钻井系统的成功安装。     

海洋深水钻井的钻井液研究进展

在参阅大量海洋深水钻探方面的技术文献资料的基础上 ,对海洋深水钻探中的钻井液使用作了归纳和总结。目的在于借鉴国外成功经验 ,为我国今后开展这方面研究工作做一些技术信息方面的铺垫 ;还结合国外海洋深水钻井液研究现状 ,提出了对海洋深水钻井的钻井液研究的几点建议。     

基于页岩气“水替油”的高性能水基钻井液技术

常规油气井钻井用的高性能水基钻井液无法满足页岩气长段水平井的钻井需要,而油基钻井液存在成本高和巨大的环境压力问题。以昭通页岩气示范区为目标区块,通过分析页岩气的地层特点和存在的技术难题,有针对性地研制出了一种呈黑褐色液体的高效抑制剂、一种纳微米封堵剂、一种成膜降滤失剂和一种特种液体润滑剂,并形成了一套新型高性能水基钻井液体系。该体系的流变性、降滤失性、润滑性和抑制性与油基钻井液的性能基本相当,并且具有较好的抗污染性能,具备了页岩气钻井液"水替油"所需的各种主要性能;密度为2.05 g/cm3的该钻井液中加入研制的润滑剂后,润滑系数降低26%;该钻井液具有较强的成膜封堵能力,能够封堵页岩微裂缝,阻隔压力传递;页岩岩心在该钻井液中高温浸泡10 d后仍有较高的强度,有利于页岩井壁稳定。该体系在昭通页岩气示范区黄金坝YS108H4-2井水平段的现场应用表明,该体系在钻进过程中性能稳定,流变性良好,返砂正常,润滑性良好,无掉块,电测一次成功,井径规则,平均井径扩大率为5.71%,机械钻速为11.74 m/h。该体系完全满足页岩气水平井现场施工的技术要求。      

应用于中国页岩气水平井的高性能水基钻井液

目前中国页岩气水平井定向段及水平段钻井均使用油基钻井液,但油基岩屑处理费用昂贵,急需开发和应用一种具有环境保护特性的高性能水基钻井液体系。介绍了2种高性能水基钻井液体系的室内实验和现场试验效果。在长宁H9-4井水平段、长宁H9-3和长宁H9-5井定向至完井段试验了GOF高性能水基钻井液体系,该体系采用的是聚合物封堵抑制方案,完全采用水基润滑方式;在昭通区块YS108H4-2井水平段试验了高润强抑制性水基钻井液体系,该体系采用的是有机、无机盐复合防膨方案以及润滑剂与柴油复合润滑方式。现场应用表明,定向段机械钻速提高50%~75%,水平段机械钻速提高75%~100%。通过实验数据及现场使用情况,对比分析了2种体系的优劣,找出了他们各自存在的问题,并提出了改进的思路,为高性能水基钻井液的进一步完善提供一些经验。      

海洋深水钻井水基钻井液密度的预测

在海洋深水钻井条件下,不同的海水深度和温度梯度环境将对钻井液密度产生影响.因此根据不同温度和压力条件下水基钻井液密度的测量结果,建立了温度、压力影响下的水基钻井液密度计算模型.     

抗260℃超高温水基钻井液体系

通过引入抗高温降滤失剂MP488、高温流型调节剂CGW-6,使超高温钻井液流变性得到控制,通过采用抗盐高温高压降滤失剂HTASP-C,使超高温钻井液高温高压滤失量得到有效控制,形成了抗温达260℃、密度为2.35g/cm3的淡水钻井液配方,并对其进行了抗温机理分析和性能评价。结果表明,该淡水钻井液抗Na Cl污染可达饱和,页岩滚动回收率达94.1%,抗钻屑、膨润土污染能力强,具有良好的沉降稳定性,在密度为2.0~2.5 g/cm3时表现出较好的适应性,能够满足钻井液抗温260℃性能要求。     

适用于深水水基钻井液的温敏聚合物流型调节剂

针对深水水基钻井液低温流变调控的要求，利用温敏聚合物在对温度响应的过程中有显著的流体力学体积和分子构象变化的性质，以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和丙烯酰胺（AM）为单体，合成了一种流型调节剂PNAAM。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）表征了产物的官能团。热重分析显示产物初始热分解温度在300℃。浊度分析显示，单体配比和盐浓度均是通过影响分子链中亲水基团与水分子氢键的强度来影响产物的LCST（低临界溶解温度）。PNAAM在钻井液中4、25和65℃流变参数比值为AV_4℃∶AV_25℃∶AV_65℃=1.75∶1.22∶1、PV_4℃∶PV_25℃∶PV_65℃=1.8∶1.4∶1、YP_4℃∶YP_25℃∶YP_65℃=1.8∶1∶1.09。机理分析认为，温度小于LCST时，分子链中亲水基酰胺基团做主导，PNAAM分子溶于水，无可测量的流体力学半径；温度大于LCST时，分子链中疏水基做主导，PNAAM分子链之间疏水缔合作用增强，形成三维网状结构，黏度增大，聚合物粒度增大，泥饼膨润土颗粒更加致密有序。      

浅谈深海钻井中钻井液适应性评价与应用

随着工业的发展，人类对能源的需求越来越大，人类把石油的勘探开发目光集中到深海。深海海洋油气勘探存在着很多作业难度，具体有作业区域水深、深海钻井难度大等。深海钻井液作业存在着易形成天然气水合物、大尺寸井眼岩屑上返困难、低温钻井液流变性控制困难、钻井液易漏等特点，深海钻井工程也是一项高风险、高投资作业，深海钻井液质量在深海钻井工程中显得尤为重要。     

水射流钻径向孔用步进式钻进系统的研究

水射流钻径向孔用喷管的前端牵引钻进方式存在自牵引力小,限制了喷管长距离钻进的问题;地面下放钻进方式又存在力传递情况复杂,下放速度波动大,地面难以实现井下钻进速度精确控制等问题.鉴于此,研究了水射流钻径向孔用步进式钻进系统.该系统通过低速钻进控制器实现喷管的低速钻进,通过步进式锚定送进机构保证喷管持续钻进.试验结果表明:...