低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

大庆致密油藏水平井高性能水基钻井液优化与应用

针对大庆油田致密油藏长水平段水平井钻井过程中常发生剥落掉块和卡钻等问题,对前期研制的高性能水基钻井液进行了性能优化,采用自主合成的高效聚胺抑制剂,结合聚合醇和无机盐的多元抑制作用提高其抑制性;利用聚合醇的"浊点"效应和纳米乳液封堵剂的双重封堵作用提高其封堵能力;采用合成的环保型液体润滑剂,结合固体乳化剂提高其润滑性。优化后高性能水基钻井液的泥页岩滚动回收率大于95%,能封堵宽度不大于100 μm的微裂缝,极压润滑系数小于0.12。大庆油田50余口致密油水平井应用了优化后的高性能水基钻井液,平均井径扩大率小于10%,钻井周期平均缩短3.0 d以上,最长水平段达到2 033.50 m。研究结果表明,优化后的高性能水基钻井液能够满足大庆致密油藏的钻井需求,可为非常规致密油藏高效开发提供技术支撑。      

抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明：弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4 804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm³的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。     

耐温纳米稳泡剂制备及驱油性能评价

以Pickering乳液法,制备了一种具有Janus功能的纳米颗粒稳泡剂WP-21,采用激光粒度分析、FTIR、TG方法对所制备的纳米颗粒稳泡剂WP-21进行表征,从泡沫性能、流变性能方面对体系性能进行评价;利用双管并联驱油模型,验证体系的封堵性能,并对驱油机理进行分析。实验结果表明,在0.05～1.00 Hz频率范围内,黏性模量达到31 mN/m、弹性模量达到18 mN/m;125℃条件下,起泡体积达到276 mL,泡沫半衰期为124 min;95℃条件下,高渗岩心最终采收率达到60.30%,低渗岩心最终采收率为27.91%;耐温纳米泡沫体系依靠气泡叠加产生的贾敏效应在高渗层形成有效封堵,使得后续泡沫体系向低渗层流动,少量气泡在小孔隙处发生堆积,起到优异的调驱效果。     

连续管速度管柱带压起出封堵工具的研究与应用

针对上提坐封式管内堵塞器通常需要过载坐封,工具自身存在的强度不足,过载易拉断风险,以及无法即时验封的问题,并且为了适应更小尺寸的连续管速度管柱带压起管作业需要,研制了旋转坐封式管内堵塞器。该堵塞器在到达管内指定位置后,通过旋转送入工具驱动送入接头并同步带动锁紧螺母旋转上扣,轴向推动锚爪张开锚定和胶筒压缩密封,坐封完成后驱动送入杆上行完成丢手,坐封过程基本无滑移,坐封位置精确可控。经室内试验和现场应用研究表明：研制的旋转坐封式管内堵塞器可根据井内压力调节坐封载荷,并适应多次验封直至验封合格,工具坐封后安全丢手,可有效避免管柱被拉松动;工具结构简单可靠,降低了作业费用和作业风险。旋转坐封式管内堵塞器能够较好地解决上提坐封式管内堵塞器存在的问题,可为高含硫气井带压起管作业现场提供有力的技术支持。     

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。     

利用BGP虚拟下一跳技术实现IP地址快速封堵

通过在BGP的路由反射器（RR）把需要封堵的IP地址通过BGP信息向全网发布并携带特定的BGP虚拟下一跳信息,而在IP骨干网的边缘路由器设置该特定虚拟下一跳IP地址的黑洞路由。以至于在IP骨干网的边缘路由器都会自动把访问该需要封堵IP地址的流量丢弃,达到快速封堵IP地址的目的。     

钻井液用纳米封堵剂研究进展

分析了硬脆性泥页岩井壁失稳的原因,介绍了纳米材料特点及其应用,并概述了国内外钻井液用纳米封堵剂的研究进展,包括有机纳米封堵剂、无机纳米封堵剂、有机/无机纳米封堵剂,以及纳米封堵剂现场应用案例。笔者认为:利用无机纳米材料刚性特征以及有机聚合物可任意变形、支化成膜等特性,形成的一种核壳结构的无机/聚合物类纳米封堵剂,能够很好地分散到钻井液中,且对钻井液黏度和切力影响较小,这种类型的纳米封堵剂能够在低浓度下封堵泥页岩孔喉,建立一种疏水型且具有一定强度的泥页岩人工井壁,这不仅能够阻止钻井液侵入,而且还能提高地层承压能力,无机纳米材料与有机聚合物的结合是未来钻井液防塌剂的发展方向。      

疏水抑制水基钻井液体系研究及其在页岩气井的应用

针对龙马溪组页岩气水平井钻井井壁失稳问题,研制出一种疏水抑制剂CQ-SIA和一种液体润滑剂CQ-LSA,并形成一套疏水抑制水基钻井液体系。CQ-SIA具有双亲特性,能使亲水的岩石表面发生润湿反转,在岩石表面形成一层疏水膜,具有强化抑制与包被的作用,实验测得岩屑在1% CQ-SIA中的滚动回收率为83.72%,明显高于KPAM、AP-1以及KCl。CQ-LSA具有特定的基团与结构,能在亲水的钻具、泥饼和地层岩石表面形成亲油膜,降低摩阻,实验测得加有1% CQ-LSA的5%膨润土浆黏附系数为0.050 7,低于加有RH-220和BARALUBE的膨润土浆。该疏水抑制水基钻井液的抑制性和润滑性能与油基钻井液相当,具有良好的流变性能和抗污染性能,加有1%~3%防塌封堵剂、1%~2%聚合醇和0.8%~1.6%纳米封堵剂,封堵能力强。该体系在长宁H25-8井进行了首次现场试验,在1 500 m水平井段的钻井过程中,该体系各项性能稳定,配制维护工艺简单,井下未出现任何复杂,起下钻、电测、下套管、固井作业顺利,表明该体系能满足长宁页岩气水平井的钻井需要。      

热响应复合凝胶转向剂的合成及性能研究

为提高无机凝胶的强度、避免在无机凝胶中加入聚合物后出现沉淀和析出的现象,采用低成本聚合硫酸铝铁、尿素、丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵及交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺合成了热响应复合凝胶转向剂,利用红外光谱、扫描电镜对其微观结构进行了表征,研究了复合凝胶转向剂的耐温性和耐冲刷性。研究结果表明,热响应复合凝胶转向剂适宜的合成条件为(以质量分数计):2.0%数3.0%丙烯酰胺、1.5%数2.5%聚合硫酸铝铁、0.4%数0.8%尿素、0.03%数0.05%过硫酸铵、0.02%数0.04%N,N-亚甲基双丙烯酰胺,成胶温度50数90℃。该转向剂成胶时间可控(5数36 h),凝胶强度大(3×10~4m Pa·s),克服了普通无机凝胶成胶快的缺陷;同时该转向剂具有良好的注入性及深部运移性能,成胶前溶液的表观黏度10 m Pa·s,可以实现大剂量注入并深部放置;复合凝胶的热稳定性良好,在90℃下老化120 d后的黏度保留率为87.4%;复合凝胶的封堵与耐冲刷能力好于普通无机凝胶及有机凝胶,其对岩心的封堵率大于98%,满足现场调驱施工的要求。