一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

WuM1-1羽状分支水平井充气钻井液技术

WuM1-1井由1口多分支水平井和1口采气的直井组成。该井斜井段短,井斜率在30°/100 m以上,主井眼和10个分支井段总进尺6182 m,98%以上在煤层中钻进,煤层脆、压实性较好,更易发生掉块。为满足钻井对井壁稳定性、润滑性、井眼净化以及煤层保护等的要求,采用钾铵基聚合物防塌钻井液进行充气欠平衡钻井,在钻进中保持钻井液有合适的粘度、切力,选用合适的注气压力和注气量以及当量钻井液密度;每钻完一个立柱坚持循环几分钟,上下划眼一次,并泵入CMC高粘钻井液,配合有效使用固控设备,尽量使井眼干净;复配使用粉末状固体润滑剂和液体润滑剂。该钻井液性能稳定,易于维护,悬浮携岩能力强,润滑性好,井眼畅通,保证了WuM1-1井安全、快速、优质施工。该井在煤层钻进中无阻卡现象,井壁稳定,没有出现井壁掉块或井垮现象,水平连通一次成功,10口分支井悬空侧钻一次成功,只用57 d即顺利完井,比该地区常规钻井快49倍。     

合理选择钻井液是欠平衡钻井取得成功的关键

简要介绍欠平衡钻井的优势，欠平衡钻井液的类型、泡沫的优点、欠平衡钻井技术在水平井和成熟油田中的应用。     

多分支水平井钻探和充气欠平衡钻井工艺应用成功

2005年9月20日，由华北石油管理局钻井二公司承钻的中国石油集团公司首口多分支水平井山西武MI-1井的斜井与直井洞穴井顺利贯通。充气欠平衡钻井是在钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力，允许地层流体流入井眼循环出，并在地面得到有效控制的一种钻井方式。该项技术能提高机械钻速和钻头使用寿命，防止压差卡钻，减少循环漏失以及对地层的损害。充气欠平衡钻井是一项技术性强、施工难度高的系统工程，     

充气钻井液技术在云参1井的应用

云参 1井在钻进过程中 ,因钻遇超低压地层而发生严重井漏。为此 ,采用充气 (氮气 )钻井液欠平衡钻井技术 ,满足了地质要求 ,保证了正常钻进 ,这是国内首次成功采用充气钻井液欠平衡压力钻井技术解决严重井漏的井例。系统地介绍了云参 1井充气钻井液的应用背景、工艺流程、井口装置和现场施工情况 ,并分析了实施效果     

欠平衡压力钻井井底压力控制技术探讨

在分析影响负压值各种因素的基础上,建立了井底负压值与其它钻井参数的数学模型,制定了一套便于操作的井底压力控制方法,并以S73井为例加以说明.     

合理选择钻井液是欠平衡钻井成功的关键

本文提出了各种欠平衡钻井的优、缺点，以及选择欠平衡钻井液时需要考虑的几个因素，分析了利用空心玻璃微珠降低泥浆密度的效果。     

螺杆钻具在充气欠平衡钻井中的输出特性研究

欠平衡钻井在低压油藏中已得到较好的应用。在充气欠平衡钻井过程中，气体的注入量对马达的输出特性影响较大。因此，了解气体注入量对马达输出特性的影响显得异常重要。充气欠平衡钻井时，钻井液在充入气体前密度、粘度等变化导致了充气欠平衡钻井中在不同气液比情况下马达输出特性发生改变。通过建立马达等效模型求出环空当量直径，从而求出不同气液比时马达的压力降，并得到不同气液比情况下马达压降、扭矩、转速、功率等输出特性。并且对这些输出特性进行比较，得出了马达的各种输出特性随气液比增加的变化规律:马达压降减少，扭矩减小，转速增加。该研究成果为提高欠平衡钻井马达的工作效率提供了理论依据。     

钻井液触变性影响因素分析

触变性是钻井液的重要特性之一，本文应用３种测定表示方法分析了粗分散钻井液和两性离子聚合物钻井液的触变性及其影响因素。表明结构类型、膨润土含量、处理剂类型、加量及静置时间对钻井液触变性的影响。     

煤层气钻井废液无害化处理优化工艺室内研究

通过对煤层气钻井液类型、钻井废液组成、特点及危害分析,根据煤层气钻井特点、煤层气废液现场处理要求,对影响钻井废液无害化处理的各种处理剂及处理工艺条件进行了研究,得到优化工艺条件:(1)破胶混凝优化工艺:PC-1脱稳混凝剂,加量8000mg/L;QP混凝助剂,加量30mg/L;YH处理剂,加量1000mg/L;pH值6～7,作用时间30min。(2)固化处理优化工艺:固化剂FS,加量7%;破胶催化剂CPCA,加量1.5%～2.0%。实验室研究结果表明,采用优化工艺处理钻井废液,处理后各项指标均能达到国家一级排放标准。     

维持井壁稳定的充气钻井液密度确定方法研究

随着我国西部和海洋深层天然气勘探开发不断加快、深入，钻井不断遇到高温、高压、气侵环境，受气体侵入的井筒钻井液其密度随温度和压力的变化而变化，这导致常规井壁稳定研究确定的当量静态钻井液密度不能有效地阻止井下井壁坍塌、缩径引起的复杂情况。国内外高温高压条件下钻井液密度计算模型存在着明显的问题：①没有考虑气体在环空中的影响，此时环空中是气液两相流体的流动，不能用单相液体的情况来对待；②井筒温度用地温梯度来代替不合理。为此，在确定有气侵、压耗和温度影响的有效安全钻井液密度时，分析了气液两相钻井流体受井筒压力、温度、气侵量与钻井液密度的相互影响关系，结合地层参数、钻井水力参数和钻柱结构，通过对温度场与压力场的耦合求解，获取了有效安全钻井液密度的下限和上限，计算结果在实际钻井中得到了较为成功地应用。     

煤层气钻井废液无害化处理工艺技术研究

通过对煤层气钻井废液组成、特性及危害分析,结合煤层气开采钻井废液特点提出了应用高效脱稳混凝技术进行废液无害化处理方法.实验分析了钻井废液污染情况,优选了脱稳混凝处理剂、达标排放处理剂及处理工艺条件,并对处理剂作用机理进行了研究,并通过研究得到了处理煤层气开采中钻井废液无害化处理工艺流程、优化处理工艺条件.采用上述流程和工艺条件使污染指标严重超标的钻井废液经过处理后,其主要指标均能够达到GB8978 - 1996一级排放标准,实现了无害化处理.该处理工艺技术具有处理效率高、效果好、处理方便等优点.     

深水合成基钻井液研究

随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高,海洋油气勘探开发已从浅海走向深海,甚至超深海。深水钻井液技术是深水钻井的关键技术之一,低温流变性和气体水合物是深水钻井液面临的主要问题。为了解决该技术难题,通过室内实验优选出了深水线性α烯烃合成基钻井液配方,并模拟深水作业温度环境研究了其低温流变性。研究结果表明,钻井液的黏度随着温度降低上升,而钻井液的Φ6和Φ3读数、动切力几乎不受温度影响。采用DSC(差示扫描量热法)技术研究了优选的深水合成基钻井液在20MPa、0℃条件下无气体水合物生成。室内实验研究结果表明,优选的合成基钻井液具有较好的抗温能力、抑制性、储层保护能力。     

压差因素对钻速影响的统计分析

压差是影响钻速的一个重要参数,在优选参数钻井设计和钻速预测方面都需要建立压差对钻速影响的定量计算关系式。本文介绍了用统计分析和标准化修正法来确定压差对钻速影响关系的方法。利用大量现场钻头资料,把影响钻速的各种因素(除压差外)加以修正,统一到一个相同的标准上,把压差对钻速的影响突出出来,然后对曲线进行拟合,建立压差对钻速的相关模式。大量资料证明,压差对钻速的影响随井深的增加而逐渐减弱。从而建立了一个压差对钻速的影响随井深而变的模式。并利用中原油田的大量钻头资料,采用上述方法建立了适用于中原油田地层情况的压差影响系数计算模式。数据处理结果表明,井深对压差影响系数具有明显的函数关系。由此可见,国外目前通用的计算压差影响的有关模式中,没有考虑井深的影响是不够确切的。     

气基流体钻井转换工艺研究

气基流体钻井方式主要包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井及充气泥浆钻井等,各钻井方式气液流量、气液比例相差较大,环空流态迥异,对地层的适应性,钻遇复杂事态时的应对措施及处理效果是不同的。本论文在理论分析的基础上,结合大量实践,对气基流体钻遇复杂情况时的钻井转换技术进行了系统剖析,形成了切实有效的解决现场实际问题的工艺措施和方法。另外,论文还对伊朗TABNAK-3井气基流体钻井转换技术进行了介绍。     

甲基葡萄糖甙钻井液抑制机理研究

甲基葡萄糖甙所携带的羟基（-OH），对页岩有强烈的吸附作用，所携带的甲基（-CH3）使吸附后的甲基葡萄糖甙，具有半透膜的作用。用分光光度计，测定了甲基葡萄糖甙溶液对膨润土的吸附量。甲基葡萄糖甙与无机盐复配后，会进一步提高其吸附能力；用X射线衍射法，测定了甲基葡萄糖甙处理前后蒙脱石的晶层间距，结果表明，处理后的蒙脱石进入的水量少，水化膨胀小；用自行研制的页岩膜效率评价仪，测定了甲基葡萄糖甙处理前后岩心的膜效率，结果表明，处理后的膜效率提高，这是甲基葡萄糖甙在页岩表面吸附形成半透膜的结果。根据甲基葡萄糖甙的抑制机理，为强水敏的郑斜41井设计了以甲基葡萄糖甙为主处理剂的钻井液配方，应用效果证明，甲基葡萄糖甙钻井液体系具有优良的抑制和防塌作用。     

地层流体影响水泥环胶结质量的机理分析

利用水渗流模拟实验装置进行了压差与固井质量的关系,储层物性（主要是渗透率）、储层渗流速度与固井质量的关系等实验研究。结合现场调查和统计规律得出,高压层固井环空压差大于１ＭＰａ、低压层固井环空压差小于９０ＭＰａ的情况下,用Ａ级水泥原浆能够保证固井质量。在密井网条件下,水渗流流速在钻井固井过程中应控制小于１２０ｍ／ｄ,大于１２０ｍ／ｄ地层流体的水渗流将对固井声幅质量检测造成影响。提出了地层中水渗流主要影响水泥的溶解结晶机理,对局部化学反应影响较小。地层流体渗流损害水泥环胶结质量的机理是溶解迁移机理,水渗流通过改变溶解速率和迁移速率来影响水泥环的胶结质量,其溶解速率由迁移速率所决定。