川南页岩气地层油基钻井液技术难题及案例分析

随着川南页岩气产区开发力度不断加大,钻井过程中长水平段起钻倒划眼、卡钻以及井漏等复杂事故已成为严重制约页岩气开发效率提升的拦路虎。对龙马溪页岩地层的地质特征、孔缝分布情况进行了总结分析,系统阐述了页岩地层微孔缝封堵、钻井液流变性控制、水平段润滑防卡、钻井液密度优化、钻井液低密度固相控制以及油基钻井液防漏堵漏等油基钻井液技术难题。最后,通过对典型案例分析,对系列页岩气地层油基钻井液技术难题进行了详细展示,并指出合理的钻井液施工密度、良好的流变性与携岩能力以及适当的工程措施等对预防井漏、保障井下安全具有重要支撑作用。     

耐温抗高钙盐降滤失剂的合成及其性能评价

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,引入纳米二氧化硅(nano-SiO2)合成了钻井液降滤失剂P(AM-AMPS-AA-DMDAAC)/nano-SiO2(简称LX-2);利用FTIR和TG等方法分析了LX-2的结构及热稳定性,并考察了LX-2的降滤失性能和耐温、抗盐、抗钙性能。实验结果表明,LX-2具有良好的降滤失能力,单独以LX-2为降滤失剂时,钻井液中LX-2的含量为0.75%(w)较适宜。LX-2的耐温性能良好,其高温抗盐和高温抗钙性能明显优于其他降滤失剂。LX-2与其他处理剂的复配性能良好,复配降滤失剂可有效提高钻井液的降滤失性能、抗盐性能和耐温性能。     

致密碳酸盐岩储层损害特征及钻井液保护技术

致密碳酸盐岩储层孔喉细小,渗透性差,非均质性严重,微孔微裂缝较为发育,储层易发生应力敏感性损害和水锁损害.结合英买2油田致密碳酸盐岩油气藏特征,系统分析了低渗碳酸盐岩储层的损害特征.评价结果表明,该油田储层应力敏感损害率达82.9％、水锁损害率为72.53％～91.22％是该储层的主要损害类型.在该区原用聚磺钻井液基础上,通过优选高性能处理剂和可有效降低油/水界面张力的表面活性剂,应用理想充填技术,优化设计出了保护储层低损害钻井液;通过开展配伍性、动态污染等实验对该钻井液的储层保护特性进行了评价.实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性与配伍性,天然岩心和不锈钢缝板岩心污染实验均表明,优化配方的渗透率恢复值均要高于现用配方,其储层保护效果显著.     

离子液体及其在钻井液领域中的应用

离子液体作为一类全新的绿色介质和软功能材料,近年来在钻井液领域引起了广泛关注。概述了离子液体的基本概念、独特物性和多领域工业应用,详细综述了离子液体在上游石油工业,特别是钻井液领域的应用研究现状和进展。对离子液体作为钻井液用页岩抑制剂进行了可行性分析,并提出了其它潜在应用。离子液体可通过阳离子交换和静电吸附与黏土颗粒相互作用,呈现出良好抑制性能,同时离子液体也可改善高温环境下钻井液体系的流变携岩能力。      

高温高密度盐水基钻井液性能

为解决盐水基钻井液高温高密度条件下性能维护困难的问题,通过系列流变性实验并结合粒度分布和Zeta电位分析等,研究老化温度、密度及黏土含量对钻井液性能的影响.结果表明:老化温度和黏土含量对高密度盐水基钻井液黏土聚结有重要影响,黏土聚结程度随黏土含量增大而增大,聚结的临界温度随膨润土质量分数增大而降低;同时,高密度钻井液的亚微米颗粒体积分数较低密度钻井液的高,高温作用将增加钻井液的亚微米颗粒体积分数;高温和高密度将使钻井液Zeta电位降低,使体系胶体稳定性变差.尽量降低高温高密度钻井液中黏土含量,并配合使用耐温抗盐高效护胶剂是维护其性能稳定性的重要途径.     

耐温抗盐降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO_2的合成及性能

采用自由基水溶液聚合法,以纳米二氧化硅(nano-SiO2)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等单体为主要原料,合成了四元共聚物降滤失剂P(AA-AMPS-AM)/nano-SiO2;采用FTIR法表征了该降滤失剂的组成,并评价了它的降滤失性效果、抗盐、抗钙和抑制性等性能,同时考察了该降滤失剂与其他处理剂的配伍性。实验结果表明,该降滤失剂具有良好的耐温抗盐降滤失性能,同时具有良好的抑制性能;与常用处理剂配伍性好,可在水基钻井液体系中显著降低其高温高压滤失量,所形成的饱和盐水钻井液体系在密度2.37 g/cm3下的高温高压滤失量仅为20.0 mL,满足高温下控制钻井液性能的需求。     

油基钻井液用有机土胶体率的影响因素分析

针对不同生产工艺、不同类型的有机土在不同基础油中的胶体率差异较大的问题,分别对两个不同厂家的有机土（1#和2#有机土）进行胶体率实验。考察了不同类型的基础油、不同的极性溶剂（激活剂）和浓度、不同的搅拌速率、不同的搅拌时间对有机土胶体率的影响。结果显示:1#有机土在0#柴油中的胶体率100%,而在5#白油中的胶体率为20%,加入不同的极性溶剂胶体率达到100%;2#有机土在0#柴油、3#白油、5#白油中的胶体率均不足10%,加入极性溶剂后胶体率有不同程度的提高。此外,搅拌速率从3000 r/min增加至13 000 r/min,有机土胶体率从18%增加至29%;搅拌时间由5 min延长至40 min,有机土胶体率从22%增加至40%。通过实验数据分析,揭示了激活剂对有机土胶体率的作用机理,并对有机土胶体率性能指标的评价提出了建议,应明确测试条件,比如搅拌时间、搅拌速率、测试温度等,这些因素对有机土胶体率有一定的影响。      

新型合成基钻井液降滤失剂合成及性能评价

为解决合成基钻井液高温高压滤失量大的问题,以有机硅、腐植酸和二椰油基仲胺等为主要原料,运用活化酯法对腐植酸进行改性,通过合成条件优化,研制一种亲有机质的有机硅腐植酸酰胺降滤失剂FRA-1;利用红外光谱(FT-IR)和热重—差热(TG-DSC)进行化学结构和热稳定性分析,评价在不同油水比合成基钻井液中的性能.结果表明:FRA-1在合成基钻井液体系中有良好的分散性和耐温性,优于常用的油基钻井液降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小,可以替代沥青类和褐煤类产品作为合成基钻井液降滤失剂.     

川南页岩气地层油基钻井液技术难题及案例分析

随着川南页岩气产区开发力度不断加大,钻井过程中长水平段起钻倒划眼、卡钻以及井漏等复杂事故已成为严重制约页岩气开发效率提升的拦路虎。对龙马溪页岩地层的地质特征、孔缝分布情况进行了总结分析,系统阐述了页岩地层微孔缝封堵、钻井液流变性控制、水平段润滑防卡、钻井液密度优化、钻井液低密度固相控制以及油基钻井液防漏堵漏等油基钻井液技术难题。最后,通过对典型案例分析,对系列页岩气地层油基钻井液技术难题进行了详细展示,并指出合理的钻井液施工密度、良好的流变性与携岩能力以及适当的工程措施等对预防井漏、保障井下安全具有重要支撑作用。      

无毒环保型高性能水基钻井液室内研究

由于油基钻井液存在使用成本高、环保处理难度大等弊端,使用水基钻井液替代油基钻井液已成为大势所趋。针对页岩地层对钻井液性能的要求,以无氯、无重金属离子、无黑色材料等环保指标为基本原则,优选了胺基聚醇和乳液大分子作为环保型高性能水基钻井液的包被抑制主剂,配合甲酸钾进一步提高体系的抑制性,并通过高效封堵剂提高体系对页岩地层纳微米孔缝的封堵能力,构建了无毒环保型高性能水基钻井液体系。性能评价结果表明,该钻井液在密度为1.22~2.18 g/cm3范围内均具有优良的流变性及滤失造壁性能,该体系静置24 h后上下密度差为0.03~0.06 g/cm3,沉降指数低于0.508,悬浮稳定性好,触变性高,钻井液样品API泥饼黏滞系数最低达到0.026 2,润滑性能好,并兼具较强的抑制性和抗岩屑污染性能,5.0%及8.0%英国评价土或古巴VDW**井岩屑污染前后的塑性黏度、动切力、静切力的变化率均控制在25%左右,能够满足不同压力系统页岩地层钻井的需要。