抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势(Ⅱ)

综述了高温对水基钻井液的要求及抗高温水基钻井液的特点,超深井钻井技术对抗高温水基钻井液的新要求,国内外抗高温水基钻井液处理剂及其作用机理发展概况,抗高温水基钻井液体系发展概况,国内外抗高温水基钻井液评价方法及评价实验装置发展概况,抗高温钻井液流变性研究、高密度水基钻井液流变性,抗高温钻井液技术面临的问题及抗高温钻井液体系发展方向等。     

南堡5-4井抗200℃高温钻井液的研究及应用

南堡5-4井是部署在南堡油田5号构造海上的第一口深探井,完钻井深为5700 m,预测井底温度约为200℃,常规钻井液难以满足该井钻探的需要.通过对钻井液处理剂和配方的评价与优选,研究出了一套抗200℃高温海水钻井液,其具有良好的抗高温流变性能和热稳定性,可满足海上深井钻井需要.现场应用证明,该抗高温钻井液配方简单,现场处理、维护方便,性能稳定易调整,并可由上部井浆进行转化,保持了钻井液应用的连续性,显示了其良好的经济性.     

无固相弱凝胶钻井完井液在南堡油田的应用

南堡油田勘探开发以滩海开发为主,为了更好地发现和保护油气层,并满足滩海安全环保要求,研究应用了无固相弱凝胶钻井完井液。该钻井完井液携岩效果好、抑制性强、能自降解、不需混油、无荧光,既能满足地质录井要求,又具有良好的油层保护效果,与其配套的破胶、酸洗等无固相完井液技术配合应用,较好地解决了南堡油田储层保护和安全环保的问题。经南堡油田21口井的应用,岩心回收率大于93%,渗透率恢复值大于95%,初期平均日产油大于80t,是相邻区块同层井的2.7倍,实现了南堡滩海良好勘探开发。     

南堡1-3人工岛钻井液技术

南堡1-3人工岛是冀东南堡滩海地区的一座固定式海上平台,主要勘探开发南堡1-5区块,钻井过程中易发生井漏和井壁失稳,导致储层受到污染。在分析南堡1-5区东1段储层各油组储层特性、伤害因素及对储层上覆玄武岩地层特性基础上,结合成膜封堵理论,优选出了具有强抑制性和强封堵性的KCl成膜封堵低侵入钻井液。室内试验表明,KCl成膜封堵低侵入钻井液常规性能良好,抑制性和封堵性强,油层保护效果好。现场应用表明,南堡1-5区块使用KCl成膜封堵低侵入钻井液后,钻井液密度明显降低,所钻井均能顺利完钻,且一次成功自喷投产,证实通过提高钻井液的抑制性和封堵性,可以达到稳定玄武岩地层井壁、解决井漏和高效保护储层的目的。      

基于多段荷载传递法的桩基荷载-沉降解析解

目的推导出桩侧土桩基荷载-沉降解析解,为在理论上探讨桩的轴向静载与沉降之间的关系、计算桩的极限荷载、桩身轴力和桩侧剪力提供一种较为实用的方法.方法利用多组并联弹簧组来模拟桩侧土荷载传递曲线,建立桩侧土的多段线性荷载传递函数模型,模拟桩土间弹塑性本构关系,以荷载传递函数法为基础,并巧妙地利用双曲函数变换和传递函数.分析了砂土侧摩阻力的变化对桩基荷载-沉降曲线的影响,并与专业桩基计算软件结果进行对比.结果求得了桩侧土处于弹性、弹塑性和弹-塑-滑移状态下桩身内力与节点位移的解析表达式,并递推得到了桩顶荷载-沉降关系和桩顶刚度的解析解.结论多段荷载传递法求得的荷载-沉降曲线与专业桩基计算软件结果基本吻合,说明了该方法的有效性和解析解的正确性.     

2004年国外钻井液技术的新进展（I）

2004年国外出现了一批针对稳定井壁、防漏堵漏、环境保护和防止地层损害的新型钻井液技术：添加了粘土的新型微泡钻井液，能有效增加地层抗压裂强度的多功能钻井液，用甲酸铯盐水配制出的高密度低固相油基钻井液，具有较高钻井效率并且在环保、健康和安全方面取得很大进展的线型烯烃钻井液，可作为清洁完井液和封隔液的甲酸盐盐水，用新型加重材料——四氧化锰配制出的新型钻井液。同时介绍了在保护油气层方面的新技术：SudiAramc公司发现的最新的地层损害机理，包括结垢造成的地层损害，土酸酸化造成的地层损害和化学剂水锁造成的地层损害；评价钻井液造成地层损害的新方法；通过使用有代表性的岩心、储层温度和压力条件所完成的防止地层损害试验选择钻开油气层钻井液；适用于低压砂岩和碳酸盐岩储层的一种低密度水基钻井液，该钻进油层钻井液采用一种特制的聚合物一表面活性剂的复合物和桥堵材料作为稳定剂；专门用于保护疏松砂岩地层和裂缝性石灰岩地层的打开油层钻井液；作为射孔液的新型低固相油基钻井液。     

2004年国外钻井液技术的新进展(Ⅰ)

2004年国外出现了一批针对稳定井壁、防漏堵漏、环境保护和防止地层损害的新型钻井液技术:添加了粘土的新型微泡钻井液,能有效增加地层抗压裂强度的多功能钻井液,用甲酸铯盐水配制出的高密度低固相油基钻井液,具有较高钻井效率并且在环保、健康和安全方面取得很大进展的线型烯烃钻井液,可作为清洁完井液和封隔液的甲酸盐盐水,用新型加重材料--四氧化锰配制出的新型钻井液.同时介绍了在保护油气层方面的新技术: SudiAramc公司发现的最新的地层损害机理,包括结垢造成的地层损害, 土酸酸化造成的地层损害和化学剂水锁造成的地层损害; 评价钻井液造成地层损害的新方法;通过使用有代表性的岩心、储层温度和压力条件所完成的防止地层损害试验选择钻开油气层钻井液;适用于低压砂岩和碳酸盐岩储层的一种低密度水基钻井液,该钻进油层钻井液采用一种特制的聚合物-表面活性剂的复合物和桥堵材料作为稳定剂;专门用于保护疏松砂岩地层和裂缝性石灰岩地层的打开油层钻井液;作为射孔液的新型低固相油基钻井液.     

南堡中深层复杂岩性地层井壁失稳机理及技术对策

南堡3号构造东二段以下地层在钻井过程中频繁发生井壁失稳现象。通过黏土矿物分析、FMI成像测井、电镜扫描、浸泡及CT扫描分析可知,中深层泥岩微裂缝发育,在钻井压差作用下,微裂缝发生自吸水效应,一方面使得近井壁的孔隙压力升高,另一方面,地层发生水化作用,由于岩石的受力不均使得微裂缝进一步开启;同时流体压力产生的尖劈效应会导致近井壁岩石的崩落和掉块,甚至井塌与井漏相互作用及影响。实验结果表明,井壁稳定技术的关键是对裂缝的封堵,使用了3%高软化点的抗高温封堵剂FT3000,以及SPNH、SMP和0.8%增黏降滤失剂DSP。形成的KCl抗高温封堵钻井液具有较好的封堵性能,可以形成致密的泥饼,渗透失水、砂床失水均较低,回收率大于90%,可以满足现场要求。该钻井液在现场应用后,井眼质量得到有效改善,井径规则,复杂事故率低,钻井周期从2012年开发初期的119.25 d缩短至目前的46.4 d,机械钻速从最初的6.65 m/s提高到12.05 m/s,提速效果显著。     

南堡潜山油气层钻井完井液技术

冀东油田南堡潜山油气藏埋藏深(4 000~5 600 m),地温梯度大(4.22°/100 m),井底最高温度为223℃,地层压力系数低,为0.96,储层微裂缝发育,气油比大。为满足其储层保护和安全生产的需要,研究了抗220℃高温低密度低固相钻井液和抗170℃高温冻胶阀技术。抗高温低密度低固相钻井液选择2种四元共聚物分别作抗高温增黏剂和抗高温降滤失剂,并配合使用SMP和SPNH以及耐温封堵剂FT3000,抗高温水包油钻井液由研制的抗温能力强、抗盐能力好的HWZR和HWFR乳化剂,优选出的增黏剂HVF-H和抗高温降滤失剂HWFL-H与HVS-H等组成,2套体系在220℃老化48 h性能良好,可满足井眼清洁的需要,使用密度范围为0.98~1.08 g/cm3;抗高温冻胶阀实现了起下钻和套管回接过程分隔油气层和保护油气层的目的。目前已钻井22口,8口探井应用了抗高温低固相钻井液,13口开发井应用了水包油钻井液,2口井应用了抗高温冻胶段塞封堵技术,均取得良好的效果,确保了全过程油气层保护。     

岩心封堵率与返排解堵率影响因素的试验研究

影响岩心封堵率和返排解堵率的因素很多,分别以低渗、中渗和高渗岩心作为岩样,评价了岩心原始渗透率对岩心封堵率和返排解堵率的影响.另外还对正压差、温度和剪切速率对岩心封堵率和返排解堵率的影响进行了试验研究.试验结果表明:岩心原始渗透率不同时,岩心封堵率和返排解堵率均相差较大,钻井液中的固相颗粒与储层孔隙尺寸配伍性好,储层损害深度就小,岩心封堵率和返排解堵率均较高;正压差增大时,岩心封堵率先增大后减小,而返排解堵率先减小后增大;温度升高时,岩心封堵率变化不大,返排解堵率呈明显上升趋势;剪切速率增大时,岩心封堵率呈下降趋势,而返排解堵率先减小后增大.