仿油基钻井液技术研究及应用

仿油基钻井液具有减少下钻摩擦阻力、降低环空压耗、增强钻井液抑制性等优点,在分支井、水平井以及斜度井中等难度较大的油气井钻进作业中应用较为广泛。本文通过对两种类型的仿油基钻井液相关性能进行研究,力求选择性能最佳的油基钻井液,以期为油气田的顺利开采提供参考。     

超深井长裸眼段岩屑运移规律及特征分析

大位移井在深部地层的油气藏开采中得到了广泛应用,但同时面临着井眼清洁不充分、托压、卡钻等一系列问题,为了更好地指导超深大位移井的井眼清洁工作,需要进一步对超深大位移井的长裸眼段的岩屑动态运移特性进行研究。建立了考虑实际井眼轨迹、流体压降及悬浮层颗粒扩散的大位移井两层岩屑运移动态模型。该模型利用有限差分法进行求解,并利用已有文献的实验结果进行验证。对钻井和冲洗两种工况进行模拟研究,认识钻井液排量、钻井液密度、机械钻速、井眼半径等方面对岩屑运移的影响。研究结果表明：在钻井工况下,井斜角越小的井段,岩屑越难以沉积,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小、钻速越低,岩屑运移的效率越高;在冲洗工况下,井斜角越小,冲蚀效果越差,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小,岩屑运移的效率越高。研究结果对保障超深大位移井良好的井眼清洁具有指导意义。     

油基钻井液在泌页2HF井三开段的应用

泌页2HF井是位于南襄盆地泌阳凹陷深凹区的一口探进,该井钻遇大段页岩,微裂缝发育,水敏性强,井壁稳定性差,而且易发生井漏,同时该井水平位移长,摩阻扭矩大,对泥浆携带性和润滑性要求高,为此采用油基钻井液,现场应用及时调整泥浆性能,确保了钻井施工的顺利。     

高密度钻井液条件下的顶替效率

顶替效率是固井施工过程中最难控制的因素,提高注水泥的顶替效率能有效驱替钻井液、清除钻井液虚泥饼,从而提高水泥胶结质量和水泥环密封性能。是防止油、气、水窜的前提。随着开采工艺的发展,对固井顶替效率提出了更高的要求：影响顶替效率的因素复杂多变,本文针对影响顶替效率几大重点因素展开深入研究,结合大庆油田近几年来使用越来越多的高密度钻井液引起的固井顶替效率低的实际,通过对现场的实测数据进行综合分析,为大庆油田高密度钻井液井的固井施工设计及提高顶替效率措施提供依据。     

塔中超深致密砂岩油藏水平井分段压裂技术

水平井分段压裂技术目前已在国内大庆、辽河、华北、西南等油气田进行了广泛的应用,但主要用于垂深小于
4 000 m 的储层。顺9 井区为埋藏深、物性差的砂岩储层,常规直井压裂增产幅度有限,无法获得持续的工业油流,需
通过水平井的分段改造增加泄油面积,提高单井产能。而顺9 井区埋藏深、闭合压力与破裂压力高等特点给水平井的
分段改造工具、液体体系和工艺技术方法的优选带来一系列的难度,在分析国外深层水平井分段压裂工艺技术的基础
上,结合顺9 井区的储层特点和国内水平井分段改造技术能力,从水平井分段改造工艺与工具、液体体系及裂缝参数
等方面进行优化研究,初步形成了适合顺9 井区的水平井分段压裂工艺技术。     

准噶尔盆地东部致密油水平井钻井液技术研究

准噶尔东部致密油水平井局部非储层井段地层易水化膨胀、分散或剥落掉块,长水平段钻井液携砂和润滑减阻难度大。根据地质工程特征及钻井液技术难点,提出了针对性的钻井液技术对策。通过室内实验对现场常用降失水剂、抑制剂及封堵剂等关键处理剂的评价与优选,进一步简化了钻井液配方;并强化了钾钙基钻井液的抑制和封堵性能,形成了一套适用于准噶尔东部致密油长水平井的钻井液体系。结果表明,该钻井液具有较强的抗盐、抗钙及抗钻屑污染的能力,混油后的钻井液润滑性能可满足长水平段钻井延伸能力的要求,现场应用效果良好。     

美国页岩气水平井水基钻井液研究与应用进展

 水平井钻井是推动美国页岩气大规模开发的核心技术之一,美国在页岩气水平井初期使用油基钻井液成功钻探页岩水平井。迫于油基钻井液环保和成本高的压力,美国对页岩气水平井水基钻井液进行了研究并推广应用。介绍了美国典型的3个页岩气区块水基钻井液研究情况。Haynesville地区选用更接近井下环境1.38 MPa分压的CO₂侵、12%低密度固相污染和204℃、48 h条件评价钻井液抗污染能力;通过模拟钻井液流入、井底静止和流出过程中井温和压力变化的新方法测试钻井液在井眼中的流变性。而Fayetteville和Barnett地区采用扫描电子显微镜（SEM）分析浸泡后岩石的形貌研究钻井液与岩石的作用机理,进而研究水基钻井液配方。Haynesville地区现场应用时,在CO₂侵和井底204℃高温条件下,机械钻速比使用油基钻井液的邻井提高8.5%;Fayetteville和Barnett地区应用钠米硅醇封堵水基钻井液时,滑动钻速分别是9.2~15.4 m/h和7.4~24.6 m/h,复合钻钻速30.8~77.0 m/h。     

致密油开发水平井段页岩坍塌周期的确定

鄂尔多斯盆地致密油资源丰富,具有很大的开发潜力,但长庆油田A井区在页岩油长水平段钻进时井壁失稳问题突出。现有的水平井防塌技术重点关注钻井液体系优化问题,无法给出页岩的坍塌周期。本井区页岩的主导坍塌机制是钻井液滤液沿天然微裂缝渗入地层,引起黏土矿物水化,导致岩石强度降低。考虑化学势变化和流体流动与骨架变形的耦合作用以及岩石吸水扩散过程和强度弱化规律,建立致密页岩井壁坍塌周期分析模型。结果表明:活度较低、膜效率较高的钻井液可以有效抑制地层孔隙压力增长;封堵性强的钻井液可以降低地层水含量的增长,减缓地层岩石强度的弱化;A井区使用密度为1.3 g/cm3的细分散聚合物钻井液体系和复合盐钻井液体系钻进水平段时井眼坍塌周期分别为4.5和9 d,而使用油基钻井液体系时相同密度下浸泡10 d井眼扩大率仅为4%,油基钻井液体系效果最好,坍塌周期大于10 d。     

鄂尔多斯盆地红井子罗庞塬地区长9油层组油藏描述

红井子—罗庞塬地区是鄂尔多斯盆地长9油层组勘探开发的重要地区。通过对红井子—罗庞塬地区油藏分布特征、流体性质和油藏类型的分析,发现研究区具有长91油层出油点,含油面积远比长92油层富集,且在垂向上呈现出一定的串珠状叠置现象,侧向连通性较差,平面上各油藏主要呈现出孤立分散、小规模的分布形态,非均质性强,隐蔽性强,单井产量小,油气富集丰度不高的特点。油藏类型主要有构造型、岩性-构造复合型、构造-岩性复合型和岩性型4种。通过对油源贡献及油气充注特征的研究,发现油源发育区、储层发育区、输导叠置区、动力发育区、长8充注剩余区、构造汇聚区的叠合部位是红井子—罗庞塬地区油气富集成藏的有利区带。研究区油气成藏的主要模式为:长7段强超压优质烃源岩提供的轻质原油,在较大的源储压差动力条件下,在构造裂缝和叠置砂体的高效输导下,在储层未致密化之前,垂向串珠状近源运聚成藏。结合长8油层组的勘探成果得知,源于长7段的原油会先就近倒灌于长8油层组内(此时源储压差更大),之后较少剩余的原油再倒灌给长9油层组,且分布局限而隐蔽。研究后认为,油源、通道、压差是控制红井子—罗庞塬地区长9油层组油气成藏的主要因素;红井子地区长91油层组为勘探开发的主要有利区。     

宁国凹陷复杂工况关键钻井工艺

为探索下扬子地区海相沉积地层油气钻探的关键技术,结合皖油地1井的钻井施工情况,讨论了宁国凹陷的复杂情况,特别是易坍塌地层、石膏层和裂隙漏失层交互存在,钻井液密度窗口窄等情况下的施工工艺。通过对复杂工况钻井工艺的研究,形成了一套适宜的井壁稳定性控制方法、石膏层钻头泥包处理方法和窄钻井液密度窗口条件下的钻进方法,保障了本井的顺利完井,为该地区的下一步钻井作业提供参考。     

水平井优化设计中油藏地质因素的分析

水平井井身剖面的优化设计不仅应从钻井工艺和力学角度分析，而且也需从油藏地质条件出发进行考虑，本文根据塞平１井的设计施工实际，并结合国内外有关水平井资料综合论述了地质因素诸如油气藏开发地质类型、油层厚度，产层几何形态及储层非均质性等对水平井井眼轨迹优化设计的影响，分析了确定水平井段方位取向、水平段长度、水平段垂深和入靶点位置、初始造斜点位置选择以及井眼直径大小等参数的原则、方法，以达到地质—工程的统一．     

冀东油田大斜度大位移井井眼清洁技术

随着冀东油田勘探开发的持续深入,大斜度大位移井比例逐年增加,钻井过程中井眼清洁问题凸现。针对大斜度大位移井的特点,通过室内模拟实验及岩屑颗粒的受力特征探讨了岩屑床成因及岩屑运移规律。并基于水力学计算模型优化设计水力参数,应用CFD仿真模拟岩屑床清除钻杆周围流体的流动特性,评价优选钻井液材料维护钻井液性能,同时采取井眼清洁实时监测、高效携岩剂等工艺,从设计到施工全面提高井眼净化水平,形成了一套改善大斜度大位移井井眼流动条件的配套技术措施,为大位移井的安全施工提供了技术支持。现场应用结果表明,后续施工的大斜度大位移井极少发生井眼清洁不好导致的憋钻卡钻等复杂情况。     

超深层走滑断裂带应力场模拟及其开发意义: 以顺北5号断裂带南段为例

为了分析顺北5号断裂带南段应力场平面分布及其开发意义,选取一间房组为研究对象,在岩石力学实验基础上,通过ANSYS软件进行应力场数值模拟,结合地应力驱油理论,对应力场进行了平面分布预测。结果表明：顺北地区一间房组地应力受断裂带控制,最大水平主应力方向为北东-南西向为主,断裂带周围地应力方向变化快,断裂带内最大主应力方向趋向于与断层走向向平行。地应力分布与流体势分布具有一致性,断裂带对应低流体势分布区,为油气有利聚集带。结合一间房组储层发育类型,井轨优化方位根据储层的差异而变化,天然裂缝性储层、基质低渗透性薄储层油气藏水平井的钻井方位应平行于最小主应力方位,基质低渗透性厚储层水平井的钻井方位应与最大主应力方向平行。     

元坝超深水平井井身结构优化与轨迹控制技术

元坝气田是世界上埋藏最深的海相酸性气田,其长兴组主力气藏具有埋藏超深、高温、高压、高含硫化氢、储层薄横向变化大、气水关系复杂等特征,常规直井、定向井产量低,方案设计采用水平井开发。该区钻井面临“硬、塌、卡、漏、喷、毒”等挑战,复杂事故多,施工难度大,安全风险高。为此,从地层三压力特征和实钻资料分析入手,研究提出利于封隔复杂井段的五开制井身结构方案和利于轨迹优化调整的常规定向钻具组合设计。所形成的井身结构优化和轨迹控制技术已成功应用于10 口超深水平井,保证了方案部署井的安全顺利实施,实现了优快钻井和水平段长穿优质储层的目标,完钻井测试均获得了高产,创造了多项国内外钻井工程新纪录。     

页岩气水平钻井延伸极限预测与参数优化

大位移水平井是页岩气开采的主要方式,其极限延伸的合理预测备受关注.针对涪陵地区的页岩气水平钻完井进行研究,借助钻井延伸极限预测模型,计算了不同工况下的钻井延伸极限,分析了钻机性能、钻具组合、井眼曲折度、钻井液密度等因素对钻井延伸极限的影响.结果表明,滑动钻进模式是约束水平段延伸的主要工况,当摩阻系数比较高时,螺旋屈曲锁死导致无法钻达设计井深;高井眼曲折度限制了井眼延伸长度,钻进作业中要尽量减少轨迹调整次数,保证轨迹平滑;此外,邻井压裂作业可能导致正钻地层压力上升,会降低钻井延伸极限,需要对钻井液密度进行优化.该研究对页岩气水平钻井的设计及施工具有重要指导意义.     

高温高压裂缝性碳酸盐岩气藏封缝堵气技术

塔里木盆地塔中北坡奥陶系地层是典型的高温高压气层,气藏钻井工程中常诱发气侵溢流等复杂危害,严重影响了钻井的进度和安全。当前采取的封缝堵气措施面临着超高温高温高压及地层非均质性带来的压力窗口窄、钻井液性能不稳定、封堵材料效果不显著等诸多问题,很难快速高效的一次性形成稳固封堵区。文章以顺南区块为例,分析地质特征及带来的封缝堵气技术难点,考虑高温高压特征对现场井浆的影响,利用人工造缝岩心及封缝堵气实验装置开展评价实验。室内形成高强度复合架桥材料及广谱粒径纤维材料,优选纳米材料,并结合现场井浆对封缝堵气材料体系开展性能评价,体系与钻井液配伍性良好,能够有效封堵气层,储层伤害恢复程度大于90%     

裂缝储集层的完井特点

裂缝性储层具有裂缝分布不均匀性及在一定条件下发生闭合、垂直发育等特点，运用常规钻井和完井方法不易取得好的勘探开发效果。对裂缝储层的基本特征、裂缝闭合机理、钻开裂缝的方法以及完井底部结构特点进行了分析，提出对于裂缝储层应使用裸眼完井方法，并指出在钻开储层时适当提高钻井液的密度，对保护油气层有利。裂缝储层中水平井完井应采用裸眼、筛管、衬管、封隔器等完井措施，不必用水泥封闭套管，因为井眼在同一岩层中不存在压力差异。