库车山前盐膏层与目的层漏失机理分析与治漏措施研究

塔里木盆地库车山前构造地质情况和钻井情况复杂,导致钻井过程中井漏频繁发生,钻井液损失量大,造成巨大的经济损失。通过统计库车山前区块漏失情况,分析盐膏层及目的层漏失特征,揭示了库车山前地区盐膏层与目的层钻井液漏失机理,明确了盐膏层及目的层钻井液漏失成因,形成了堵漏基本原则和治漏技术思路,对今后库车山前地区的防漏堵漏工作起到重要的指导意义。     

“零电位”水基钻井液体系

针对塔里木油田深井、超深井上部地层泥页岩水化膨胀阻卡,下部地层温度高,常规水基钻井液性能调控、维护困难等问题,通过优选阳离子抑制剂CPI、阳离子包被剂CPH-1和CPH-2、阳离子降滤失剂CPF-1和CPF、阳离子封堵剂CPA等,形成了一套"零电位"水基钻井液体系。该体系阳离子浓度可达8 000 mg/L,其黏土颗粒的Zeta电位可达-10 m V左右,稍高于原地层条件下岩屑颗粒的Zeta电位,从而阻止电荷迁移,稳定井壁;在1.0~2.3g/cm3密度范围内,在80~180℃下,在很少处理剂加量下,体系均表现出良好的流变性和降失水能力;能抗20%盐、2%钙和5%黏土污染。该钻井液在塔里木油田已应用20余井,由钻井液引起的事故与复杂损失时间相比于传统水基钻井液减少10.2%,机械钻速提高14.9%,钻井周期缩短9.8%,为深井安全、快速、高效钻井提供了新的钻井液体系。     

白油基钻井液体系研究与应用

基于油基钻井液良好的抗高温稳定性、良好的润滑性、抗污染能力和油层保护效果,其越来越多的应
用在油气田开发过程。而柴油基钻井液使用造成的生态环境污染影响制约着其推广应用。为了满足保护生态和
勘探开发的需要,室内成功研究出了以低毒矿物油白油为基油的油基钻井液。现场应用三口水平井,维护简单、性
能稳定,起下钻畅通、钻进正常,有效解决了水平段泥页岩的水敏掉块、托压等问题。圆满完成了钻探任务,现场取
样测试其油气层静态渗透率恢复值均在在９０％以上。     

超深井长裸眼井底放空井漏失返桥接堵漏工艺技术

Wh-1X井φ215.9 mm井眼井底6828 m（裸眼长1178 m）处溢流压井压开的压裂缝、侧钻井眼井底7114.65 m（裸眼长1464.65 m）放空处的洞穴裂缝均导致钻井液失返井漏,需井底堵漏。研究认为,砂泥岩互层的长裸眼井底桥接堵漏,要消减钻具在裸眼段对井底实施桥堵压开上部薄弱地层造成的卡钻风险,就要建立全裸眼井筒承压理念。首先钻具在技术套管内对井底以上的薄弱地层进行桥堵提高承压,然后钻具再进裸眼对井底进行堵漏,并配合使用旋转控制头技术措施消减卡钻风险。研究认为,桥堵材料的级配及使用浓度存在严重的缺陷是导致原井眼多次桥堵失败的根本原因,裂缝及洞穴裂缝桥接堵漏要取得成功,桥堵浆堵漏材料的级配和浓度必须满足头等尺寸材料的大尺寸和高浓度、种类多样的次等尺寸材料梯度匹配及合理浓度、高的桥堵浆总浓度这3个条件,缺一不可。畅通的井眼通道对桥堵浆稠塞顺利到达漏层位置很重要。采用以上技术和原理,侧钻井眼通过2次钻具在套管内桥堵堵住了5650~5668 m、5830~5842 m、6279~6288 m三个漏层,一次钻具在裸眼内桥堵堵住了6644~6649 m及7114.54~7114.65 m井底放空段2个漏层,共计堵住了5个漏层,恢复了钻井作业并成功建井。      

水基磺化钻井液的流变性规律

实验分别选取了塔里木油田低、中、高密度具有代表性的几口深井的水基磺化钻井液,使用高温高压流变仪Fann 75,对高温高压下温度及压力对该钻井液性能的影响进行了研究.结果表明,在180℃以下,表观黏度随温度升高而降低,在180～230℃范围内表观黏度随温度升高而升高;塑性黏度在50～230℃范围内随温度升高而降低;动切力在100℃以内随温度升高而降低,在100～230 ℃范围内随温度升高而升高;压力和温度同时变化时,水基磺化钻井液各流变参数的变化规律与温度对各参数的影响规律相同,温度是影响钻井液流变性的主要因素.     

水基钻井液用耐高温纳米聚合物封堵剂的研制

深井超深井钻井过程中，纳米聚合物封堵剂对解决微孔隙、微裂缝发育地层的井壁失稳问题至关重要，然而高分子聚合物类封堵剂高温易降解失效。优选N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯(ST)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为反应单体，过硫酸铵为引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，采用乳液聚合法合成了一种纳米聚合物封堵剂。红外光谱显示合成材料为目标产物，粒度分析表明中值粒径为129 nm。通过砂盘封堵实验以及高温老化前后的API、高温高压滤失量对其高温封堵性能进行评价，180 ℃高温老化后，加入1%纳米聚合物封堵剂的钻井液API滤失量为24.4 mL，高温高压滤失量为92 mL，高温高压砂盘滤失量为66 mL。实验结果表明，通过优化分子结构解决了纳米聚合物封堵剂高温易降解的问题，合成的纳米聚合物封堵剂具有优异的抗温和封堵性能。     

哈拉哈塘油田硬脆性泥页岩井壁失稳机理及对策

针对哈拉哈塘油田三叠系和志留系硬脆性泥页岩井壁失稳问题,分别从地层力学和地层物理化学2方面进行失稳机理及对策研究。研究结果表明,油田地层3大主应力分布规律为σZσHσh,三叠系比志留系容易发生力学失稳;三叠系硬脆性泥页岩阳离子交换容量、蒙脱石率、胶体率和膨胀率分别为25.4 mmol/100 g、36.3%、76.4%和23.2%,表面水化能力较强,易发生物理化学失稳;志留系硬脆性泥页岩阳离子交换容量、蒙脱石率、胶体率和膨胀率都较低,分别为8 mmol/100 g、11.4%、25.1%和9.7%,水化膨胀能力较弱,但由于地层裂缝发育,易发生裂缝性失稳。通过提高钻井液在三叠系的密度、抑制性和在志留系的封堵性,在现场Ⅰ井和Ⅱ井试验均取得了较好的效果。     

FCL工程纤维在碳酸盐岩裂缝性漏失堵漏中的应用

裂缝溶洞性漏失是钻井过程中面临的一个严重问题,最常见的处理措施是泵注高浓度的LCM堵漏浆FCL工程纤维是新研发出的一种纤维材料,平均直径为10～20 μm,长度在8～12mm之间可调,使用浓度一般为0.8％～1.0％,抗温大于170℃.讨论了FCL工程纤维的作用机理,对FCL纤维堵漏浆的堵漏效果进行了实验评价.FCL工程纤维承压堵漏技术在西部海相碳酸盐岩裂缝溶洞性漏层应用了11口井,成功封堵9口井,成功率大于81％.FCL工程纤维复合承压堵漏技术的成功应用为碳酸盐岩裂缝溶洞性漏失提供了一种有效的解决方案.     

石蜡微乳液的研制及其在水基钻井液中的应用

对塔西南超深井钻井过程中出现的微纳米裂缝与孔隙渗漏的问题进行分析,发现现有钾基聚磺钻井液中的封堵剂不能有效封堵微纳米裂缝与孔隙。为提高封堵粒径级配,在室内制备一种石蜡微乳液,通过粒径比较法得出了最佳制备方案。方案表明制备的最佳比例为“S+A”∶石蜡=9∶1,最佳搅拌速度为1400 r/min,最佳温度为120 ℃。制备得到的石蜡微乳液D₅₀粒径在2.9 μm左右,单分散颗粒尺寸在200～300 nm左右,表面张力在45.0～47.5 mN/m范围内,稳定时间长达30 d。采用石蜡微乳液对塔西南区块钾聚磺水基钻井液体系进行优化,从优化结果可以看出,石蜡微乳液的配伍性好;优化后钻井液体系表观黏度降低3.5 mPa·s;钻井液的滤失量减小3.5 mL;泥饼厚度减小1 mm,增强了钻井液的滤失造壁性能。采用压力传导法对石蜡微乳液的封堵性能进行评价,结果表明石蜡微乳液可以提高封堵承压能力,石蜡微乳液优化钻井液对克孜洛依组致密砂岩的封堵率为58.4%,具有较好的微纳米裂缝孔隙封堵能力。      

裂缝性碳酸盐岩油气藏保护方法

裂缝性碳酸盐岩油气藏的主要伤害因素是滤液侵入和固相颗粒堵塞、应力敏感和裂缝滞后损害。在储层条件下,当裂缝宽度小于10 μm时,采用常规的屏蔽暂堵技术并减小水锁损害;当裂缝宽度在10μm以上时,采用纤维状暂堵剂 颗粒状暂堵剂 油溶性暂堵剂复配的暂堵技术。如果发生地层漏失,除考虑采用欠平衡钻井技术外,还应该考虑:①钻井液及其滤液与地层岩石和地层水具有良好的配伍性;②解决裂缝性储层的应力敏感问题。在裂缝性碳酸盐岩油气藏的钻探及开发过程中,必须使有效应力在一定范围内变化,以免引起裂缝滞后损害。