长宁地区页岩气水平井防塌钻井液体系设计

长宁地区页岩气膨胀性好、层理发育、胶结性差,易引起井壁失稳问题,针对上述问题本文提出页岩气水平井钻井液防塌技术。对长宁地区岩石的矿物组分和微观结构迚行分析,结果表明矿物组分以石英、长石等脆性矿物为主,含量主要分布在36.85%～49.42%,压实程度高,结构紧密,微裂缝发育。脆性矿物含量高及微裂缝发育是引起井壁失稳问题的原因所在,故从抑制页岩黏土矿物水化和封堵微裂缝两个角度出发来解决该地区井壁失稳问题。本文将上述两种关键处理剂与其他处理剂迚行合理复配,形成了一套防塌钻井液体系。实验结果表明,该体系可有效抑制黏土表面水化,滚动回收率高达97%,并对该地区微裂缝迚行有效封堵,防止钻井液固相颗粒和滤液侵入地层,降低钻井液动滤矢量,体系抗温能力可达120℃,满足长宁地区安全、高效、经济钻井的需求。     

利用优化BP神经网络建立裂缝宽度预测模型

裂缝性井漏问题严重威胁着钻井生产安全与进度，目前现场堵漏成功率较低，其中一个重要原因就是无法准确预测裂缝宽度，裂缝宽度认知的局限性导致难以确定堵漏的方法及材料颗粒大小。因此本文提出了利用优化BP神经网络方法建立井漏裂缝宽度预测模型，用以解决裂缝宽度预测难的问题。首先根据方差分析（ANOVA）法确定了影响裂缝宽度的相关参数，将其输入优化的BP神经网络模型进行训练，并通过样本数据拟合验证预测精度，最终测试集数据拟合直线的斜率为0.8772，截距为0.0206。另外，为了确认模型稳定性，针对裂缝宽度预测模型进行了性能评估，得出该模型确定系数（R2） 0.89，平均绝对百分比误差（PCC） 0.82，均方根误差（RMSE） 1.35，证明该模型性能优良。最后利用现场工程数据进行进行实例预测，由结果可知，该模型具有较高的预测精度，可以在堵漏工程作业中提供较好的辅助决策。      

钻井液用铁离子络合物型除硫剂的室内评价

评价了试验室自制的亚铁离子络合物型除硫剂,该除硫剂是以二价铁离子与碳水化合物衍生物复合而成的,在水基钻井液中能高度溶解,并且在pH值为12的环境下不会沉淀,在钻井液体系pH值为9时除硫效率最高,可以达到98．6％左右。在60℃环境中除硫剂与硫化氢比值为1．4时,对钻具的缓蚀率最高为71．23％,可以显著缓解H2S对钻具的腐蚀。该除硫剂与常用的聚磺钻井液具有良好的配伍性,对钻井液的流变性和失水都没有明显的影响。     

井浆改造固井隔离液的评价与应用

随着川渝地区高温深井、超深井勘探开发的发展,固井时水泥浆与钻井液相容性差的问题日益突出,极易导致固井注水泥浆时出现变稠、结块的问题。通过对水泥浆与钻井液接触污染因素分析、研究,合成了由井浆改造不排放抗污染隔离液GLJ。经室内评价和现场投井应用表明,隔离液GLJ现场配制简单、方便,只需将隔离剂直接加入现场钻井液中即可,可减少新增液体量、钻井液加重剂等材料用量,减轻现场储存压力;GLJ具有较好的流变性、悬浮稳定性,可根据现场施工对隔离液GLJ的流变性能参数要求进行调整,具有良好的抗温性能,井筒中长时间静置不会导致隔离液GLJ重晶石沉淀;GLJ与水泥浆具有良好的配伍性,各种比例混合流体的高温高压稠化实验240 min内体系稠度值未大于40 Bc;隔离液GLJ对钻井液性能影响小,施工结束后循环罐中剩余隔离液GLJ和井筒中返出隔离液GLJ均可混入井浆中作为钻井液继续使用,减轻了现场废弃液的排放及处理量,具有良好的经济效益和社会效益。      

水基钻井液用聚胺抑制剂研究与性能评价

解决井壁失稳的关键在于减弱页岩水化分散,而减弱水化分散与抑制剂的抑制性能是分不开的。通过红外光谱仪和凝胶色谱仪分析手段来对水基钻井液用页岩抑制剂HGI进行结构表征和分子量测定,结果表明HGI为低分子量聚合物抑制剂。借助粒度分布实验和三轴应力实验方法评价HGI抑制特性,研究表明HGI抑制性效果要优于传统无机盐抑制剂KCl和胺类抑制剂UHIB-1、UHIB-2,能有效抑制泥页岩水化和分散,表现出更加突出的抑制性能。以X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)手段来对HGI抑制机理进行研究与分析,抑制剂HGI在溶液中解离出的铵正离子通过静电作用中和黏土负电荷,降低黏土层间水化斥力,同时在氢键和静电吸引双重作用下将黏土晶层间距压缩,排挤出层间吸附水,减弱黏土水化作用。同时HGI分子中所具有的疏水基团会紧密地覆盖在黏土晶层表面,形成一道疏水屏障,阻止水分子的进入与吸附,从而进一步抑制黏土水化作用。现场试验结果表明,聚胺抑制剂可明显提高现场钻井液抑制性能,解决了页岩水平段的井壁失稳和摩阻较大的难题,为页岩气高效钻探提供新思路和方法。     

国外新型可逆乳化钻井液技术发展现状

介绍了国外的一种新型的可逆的逆乳化钻井液的组成、基本性能,同时还综述了该钻井液体系的一些优良的性能和在世界部分油田的现场应用情况。此钻井液除了加入一种酰胺基表面活性剂外,其组成与普通的油基钻井液一样,在钻井过程中与普通的油基钻井液性能相当。当加入酸的时候,就会反转成为水润湿的钻井液,这样有利于清洗井眼并尽量降低完井损害。钻井过程中,该钻井液体系能有效的抵抗海水等污染物,完井后水泥浆的胶结强度高,对市售膨润土的分散时间小于20min。有效的解决了油基钻井液提高钻井效率与改善油井产能之间的矛盾。     

聚合醇对威远地区页岩地层坍塌压力影响研究

井壁稳定是页岩水平井高效钻进的重要基础,解决井壁稳定的核心在于降低钻井液密度,从而降低地层坍塌压力。通过运用三轴岩石强度测试仪RTR-1000来研究聚合醇封堵剂及改进钻井液体系对威远地区页岩力学和抗压强度特性的影响。将经不同质量分数聚合醇及钻井液体系浸泡24h的页岩岩心表现出的应力-应变规律及浸泡前后页岩岩石坍塌压力变化规律与常规钻井液体系评价体系相结合,对聚合醇质量分数及体系进行优选和优化。得到使得威远地区井壁稳定的钻井液体系。实验结果表明:经不同的质量分数聚合醇浸泡后岩心的抗压强度有着不同程度的降低,聚合醇的最佳加量为质量分数8%,经该质量分数浸泡后的岩心抗压强度与原始岩心抗压强度接近,将钻井液体系中添加该聚合醇产品,利用其浊点效应对岩心微裂缝与微节理进行封堵,同时也能起到抑制页岩水化的目的,改进后的钻井液能明显提高岩心的抗压强度,钻井液密度降低值为0.12~0.35g/cm3,为发展低密度钻井液技术提供新的方法与思路。同时在现用钻井液中加入质量分数8%聚合醇和质量分数7%KCl后,页岩岩心强度获得极大提升,表现出与原始岩心相近的变形和破坏规律特征。故可在维持井壁稳定性的基础上降低钻井液密度,为钻速的提高提供了可能。     

川渝地区防漏堵漏智能辅助决策平台研究与应用

针对川渝地区井漏严重、井漏治理主要以经验为主、一次堵漏成功率低等问题,提出了采用大数据/人工智能技术,对漏失特征、裂缝性质进行大数据分析诊断,对正钻井漏失风险几率及漏失分布进行井漏预判,并智能推送防漏堵漏方案。为此,研发了基于大数据挖掘技术的防漏堵漏智能辅助决策平台。首先将大量已钻井漏失数据按聚类和关联规则算法进行自主聚类、关联、分析,同时根据挖掘出的规律对钻井漏失进行诊断,获取真实漏失关键参数,并对正钻井同一类井段的井漏倾向提出风险预测和预警,对堵漏施工提出针对性处理方案,从而提高防漏堵漏效果。使用防漏堵漏智能辅助决策平台对5口已完钻井和3口正钻井进行堵漏方案推送验证,其中推送方案与完钻井实际堵漏方案符合率60%,与正钻井实际堵漏方案符合率50%,表明推送的堵漏方案对实际堵漏方案制定具有一定的指导性。该软件在页岩气、高磨区块累计应用17井次,一次堵漏成功率达52.9%,未使用该软件时的一次堵漏成功率仅39.1%,取得了良好的应用效果。