KCl聚合物钻井液防水锁性能优化研究

为了能够在低孔低渗储层中应用KCl聚合物钻井液进行钻井,研究了其防水锁性能。在探讨水锁损害机理的基础上,提出了防水锁损害的技术对策,通过向KCl聚合物钻井液中加入防水锁剂FCS和油膜暂堵剂GPJ,提高该钻井液的防水锁性能,并对其防水锁效果进行了评价。岩心自吸试验表明,岩心的钻井液滤液饱和度由76.24%降至35.41%,钻井液的防水锁性能大大提高。钻井液体系优化后,钻井液滤液对岩心的侵入量和深度都明显降低,返排能力增强,岩心动态污染渗透率恢复率达到90%以上。研究表明,该提高钻井液防水锁性能的方法可行,拓宽了KCl聚合物钻井液在低孔低渗储层中的应用。      

保护缝洞性碳酸盐岩储层的钻井液技术

塔里木盆地玉北地区储层损害机理主要表现为碱敏程度中等偏强,储层水锁损害严重.针对以上损害机理,通过加入理想充填暂堵剂、无荧光仿沥青和超低渗透成膜剂,形成了钻井液优化配方,其高温高压滤失量可降至小于12 mL,岩心渗透率恢复值可达85％以上,达到储层保护的要求;建立了暂堵剂粒度分布与储层裂缝宽度上限值之间的匹配关系:当缝宽上限小于150μm可使用超细碳酸钙;当储层缝宽上限值大于150μm之后,应使用超低渗透成膜剂和无荧光仿沥青.玉北5井和玉北9井的现场试验表明,所使用的优化四开钻井液性能优良,井浆的岩心渗透率恢复值达到87％以上,对储层的保护达到预期效果.     

川东北地区复合型储层保护技术研究

川东北地区海相储层多属低孔低渗、低孔致密型碳酸盐岩储层,存在地层温度高、压力高、高含硫化氢等难点,储层保护难度大。通过对非渗透处理剂、暂堵剂及复合储保剂相关参数的优选,结合压力返排解堵、酸化解堵等实验评价,形成了适合于川东北地区的"非渗透+暂堵"复合型储层保护技术。复合金属离子聚磺钻井液体系配合非渗透处理剂、屏蔽暂堵剂对储层进行封堵,形成屏蔽层,可阻止后续滤液和固相颗粒污染储层。实验结果表明,该复合储保剂具有良好的暂堵效果,其暂堵率达99%以上,压力返排解堵率达80%以上。复合型储层保护技术在川东北地区马1井、金溪1井现场应用后,储层表皮污染系数很低,起到了保护储层的作用。     

潜山储层损害因素分析及钻井液技术对策探讨——以渤中28-1、涠洲6-1油田及锦州25-1S油气田为例

潜山储层和上覆沉积层砂岩储层特性明显不同,因此其损害机理有较大差异。在分析我国近海3个潜山油(气)田储层基本特征的基础上,对潜山储层的潜在损害因素进行了分析,探讨了保护潜山储层的钻井液技术思路和对策。针对潜山储层容易漏失的特点,通过实验对常规屏蔽暂堵技术进行了改进,优选出适用于潜山储层低压差钻进的低固相低压差屏蔽暂堵钻井液。根据潜山储层特征及完井方式,可选择使用无固相无封堵钻井液体系、无粘土弱凝胶钻井液体系和低固相低压差屏蔽暂堵钻井液体系。     

两井地区强抑制性钾铵基聚合物屏蔽暂堵型钻井液体系实验研究

针对吉林油田两井地区低孔、低渗砂岩储层外来流体侵入后产生敏感性损害问题,通过室内研究优选出了适合该区块的钾铵基聚合物钻井液体系,并在此基础上加入3%复合暂堵剂(ZHLD),最终形成优化后的强抑制性钾铵基聚合物屏蔽暂堵型钻井液体系。实验表明:该体系具有良好的防塌抑制能力,对低孔低渗岩心封堵能力强,渗透率恢复值可达88%以上,储层保护效果好,可满足低孔、低渗储层勘探开发的需要。     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

以不锈钢缝板岩心为评价岩心,以储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害进行了评价,评价实验过程中所用岩心裂缝宽度的相对误差降低到1%以下。应用这种新方法对聚磺钻井液、无固相弱凝胶钻井液以及两种钻井液中加入理想充填暂堵组合剂后进行的储层伤害评价实验结果表明:无固相弱凝胶钻井液的渗透率提高值高于聚磺钻井液,在加入适量优化暂堵组合剂后,两种钻井液的渗透率提高值均明显增大,在不锈钢缝板岩心端面可观察到有致密暂堵层形成。裂缝性储层损害评价新方法即可用于钻井液储层伤害评价和暂堵方案的优选,也可应用于裂缝性储层保护的实验研究。     

低渗透储层多级架桥暂堵储层保护技术

水锁、水敏及碱敏等造成了低渗透砂岩储层渗透率难以恢复的伤害,成为了储层保护的技术瓶颈。为此,依据屏蔽暂堵技术原理,以岩心实验确定的对渗透率贡献最大的孔喉半径区间为依据,研制出了与储层孔喉渗透率贡献率分布相匹配的多级架桥暂堵油气层保护剂,它由多级架桥粒子FDPD和可变形粒子FEP组成,在钻井液中最佳加量分别为4%和2%～3%。室内对加入多级架桥暂堵油气层保护剂前后钻井液性能变化和岩心渗透率恢复值进行了实验评价。结果表明：①岩心渗透率恢复率达85%,能很好地保护低渗透储层;②多级桥架暂堵剂加入钻井液后,虽钻井液的黏度和切力有所上升,但波动不大,能够满足工程的要求;③中压滤失量和高温高压滤失量降低,更有利于储层保护。2口应用井与同区块其他井相比油气产量明显提高,起到了良好的储层保护作用。该技术具有低成本、施工方便等特点,是一种切实可行的低成本且安全可行的油气层保护方法。     

保护高渗砂岩储层的钻井液技术

针对克拉玛依陆 9井区吐谷鲁群高渗砂岩油气藏的储层特点 ,在优选出钻井液基本配方的基础上 ,采用了将 3种类型暂堵剂复配的屏蔽暂堵技术。室内暂堵评价实验结果表明 ,采用这种暂堵技术可使岩心的渗透率恢复值明显提高 ,从而较好地解决了该地区高渗砂岩油气藏的储层保护问题。     

保护高渗砂岩储层的钻井液技术

针对克拉玛依陆9井区吐谷鲁群高渗砂岩油气藏的储层特点，在优选出钻井液基本配方的基础上，采用了将3种类型暂堵剂复配的屏蔽暂堵技术，室内暂堵评价实验结果表明，采用这种暂堵技术可使岩心的渗透率恢复值明显提高。从而较好地解决了该地区高渗砂岩油气藏的储层保护问题。     

压差的连续改变对钻井液储层损害程度的影响

在钻遇多压力系统地层和易坍塌地层时，需要适时调整钻井液密度以保证安全钻进，但因此会导致钻井压差发生连续改变，对储层造成损害。利用高温高压动态损害评价仪模拟钻井过程，评价了压差的连续改变对储层的损害程度，利用实验结果优化钻井设计，将钻井过程中的储层损害尽量降低。实验结果表明，相对于单一压差条件下，压差的连续改变导致对储层的损害程度增加；同种钻井液，压差的连续改变对高渗透岩心的影响大干低渗透岩心。通过分析，认为屏蔽暂堵层的质量至关重要，暂堵层质量越差，压差的改变对储层损害程度的影响越大。所以在钻井过程中要尽量避免压差的连续改变，在不得已的情况下应根据储层孔喉分布优化钻井液中的暂堵颗粒粒径，提高暂堵层质量，保护储层。     

塔深1井钻井液技术

塔深1井是一口特深科学探索井,设计井深8000 m,完钻井深8408 m,目的层为寒武系。该井钻遇地层复杂,易发生漏失、扩径、坍塌及卡钻等事故,为提高超深井钻井液携岩性能,针对不同开次、优选钻井液类型,一开采用CMC-HV膨润土钻井液以保护井口;二开使用低固相聚合物钻井液,确保大排量,低黏切,强包被,定时或定进尺短起下,从而有效避免阻卡;三开井段使用聚合物磺化防塌钻井液,预防了井壁垮塌和钻屑分散,增强了钻井液的抗温、抗盐水侵能力。四开、五开使用抗高温屏蔽聚磺钻井液技术,克服了高温高压、塌、卡、有进无出严重井漏、固相侵入、膏盐污染、大环空携砂等技术难题,该井的成功完钻为同类井提供了经验。     

致密砂岩气藏水基欠平衡钻井损害评价

致密砂岩气藏储层具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点，在作业过程中易于受到损害。采用水基钻井液欠平衡钻开致密砂岩气藏时，易发生逆流自吸效应及敏感性损害。这些损害究竟对致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护效果产生多大影响，目前还没有一套完整的实验方法来模拟其对气藏的损害程度。为解决致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护，设计了一套实验装置和实验方法来模拟水基欠平衡钻井。利用这套装置对川中某气田典型岩心进行了不同欠压值的储层损害程度评价，研究了水基欠平衡钻井的损害机理以及影响因素。实验结果表明：水基欠平衡钻井对储层损害程度弱，平均为11.8％，钻井液循环2 h滤液及固相侵入深度小于1 cm，侵入深度浅。为定量评价水基欠平衡钻井对储层损害程度提供了一套实用装置和方法。     

Technology and Applications of Foam Drilling Fluid in Fractured and Complex Formations

Abstract

Fractured and complex formations where types of fractured and porous mud loss occurred in commonly induced instability of wellbore and drilling accidents such as borehole collapse and blowout; therefore, it is the technological bottleneck for the development of oil and gas. Solid free recyclable foam drilling fluid was developed and aimed to deal with the MIS oilfield of Iran, which has abnormally low pressure and developed fracture-cave hydrocarbon reservoir with a high concentration of H₂S, which has problems such as serious lost circulation and H₂S risk. A sectionalized drilling fluid system has been adopted in this oilfield, and drilling with water can meet the operation requirements during first spud and saturated salt polymer system or undersaturated salt polymer in second spud; the horizontal section adopts solid free recyclable foam drilling fluid to achieve near balance drilling and effectively solves the lost circulation problem in fractured limestone formation. The spot application indicates that solid free recyclable foam drilling fluid has excellent rheology, and meets the requirement of drilling engineering. Meanwhile, the system can retard the H₂S corrosion effect on drillstring and guarantee to provide a good MWD transmission signal. A new idea has been provided for drilling engineering in fractured and complex formations.     

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统是一种模拟煤储层真三轴应力条件下的钻井液对煤储层的侵入、以及侵入储层的深度和程度,同时还可以进行各种真三轴应力条件下的煤储层各向异性特征研究的实验仪器,属煤层气钻井液保护与伤害评价测试技术研究领域。该评价系统具有测量煤层煤心在各向异性应力条件下渗透率变化以及在真三维压力状态下煤储层钻井液动态污染前后的渗流变化规律的功能;能模拟正压差、负压差、平衡钻井过程中的钻井液动态污染过程,实现煤储层污染过程和渗流测试过程一体化,避免多次装夹煤样产生应力效应;适用于煤储层气液两相渗透率测试,解决了目前评价实验中常用的伪三轴夹持器不能在3个轴向上加载不同轴压的问题以及流体驱替实验、钻井液污染试验、气液两相驱替试验要单独进行的缺陷,具有流程清晰、操作方便、实验软件模块化、实验数据标准化等特点。     

松南油气田火成岩储层低损害钻井液体系研究

松南油气田火成岩储层钻井过程中使用的钻井液体系对储层伤害较大, 有必要对钻井液体系进一步进行优化, 研究低损害的钻井液体系。在对松南深层火成岩储层段现用钻井液体系损害评价的基础上, 通过钻井液选型, 处理剂优选, 对钻井液体系的流变性、 失水造壁性、 抗高温稳定性、 抑制性、 抗污染性、 润滑性等各方面进行实验研究, 确定出了适合于松南深层火成岩储层的低损害钻井液体系。     

胡尖山油田水平井提速钻井液技术

胡尖山地区地层复杂,钻井时井漏频繁,砾石掉块、煤层坍塌严重,导致水平井钻井施工速度慢、风险大。针对钻井施工中存在的技术难题,开展了一系列技术攻关,形成了适应不同地层的堵漏技术措施和各井段钻井提速方案,特别是确定了一开和二开堵漏钻井液体系及完井钻井液方案,形成了一整套水平井提速钻井液技术及工程技术措施。优选的聚合物正电胶屏蔽暂堵钻井液体系在该油田AP3井进行了试验应用,结果表明,该方案解决了胡尖山油田钻井中出现的井漏、煤层坍塌、粘卡等难题,减少了井下故障的发生,提高了钻井速度,建井周期明显缩短,为该油田的有效开发提供了技术支持。      

罗68区块钻井液技术的研究与应用

罗68区块地质构造复杂,上部井段钻遇大段造浆地层;二开并眼大,裸眼段长;沙河街组发育断层、盐膏层和高压油气层,井壁失稳严重,钻井施工难度大。通过优选聚合物防塌钻井液体系和聚磺抗高温防塌钻井液体系,辅助现场钻井液维护处理工艺,取得了良好的应用效果,为该区块优质、安全、高效钻井提供了技术支持。     

松科2井特殊钻进工艺下钻井液技术

松科2井为国际大陆科学钻探计划(ICDP)支持的全球第一口钻穿白垩纪陆相沉积地层的大陆科学钻探井。该井二开(2 840 m)钻遇地层中伊蒙混层、伊利石和高岭石等黏土矿物总含量高达60%以上,易水化分散导致缩颈和垮塌;二开上部套管?508 mm,下部井径?215.9 mm,上下两部分井径相差悬殊而导致岩屑返排困难。通过XRD衍射矿物鉴定、室内钻井液材料复配以及现场岩心浸泡等实验分析,优选出适宜于大口径?311.2 mm和?215.9 mm取心工作的低成本钻井液体系。现场应用过程中,钻井液动塑比维持在0.45~0.82 Pa/(m Pa·s),润滑系数控制在0.11~0.14,泥饼黏附系数0.12~0.15,有效解决了携岩困难问题,并降低了长裸眼卡钻风险。在大口径取心试验、正式设计取心与全面钻进等作业频繁更换以及钻井液性能不断调整过程中,井内未发生大的坍塌与掉块,圆满完成了在491.12~510.94 m段?311.2 mm口径试取心试验,以及1 074.00~1 148.01 m和1 182.74~1 256.01 m段的?215.9 mm口径设计取心任务。     

铝胺基钻井液在夏1031HF井的应用

为了解决非常规水平井夏 103-1HF 井三开所面临的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡、钻井液流变性控制和油气层保护等钻井液技术难点,通过室内试验对有机胺、铝基聚合物、物理封堵剂、降滤失剂、润滑剂和流型调节剂等进行了优选和复配,确定了铝胺基钻井液的配方。室内评价试验表明,铝胺基钻井液具有强抑制性、强封堵性、优良的润滑性和流变性及抗温性能,其所污染岩心的渗透率恢复率高达90%以上。现场应用表明,铝胺基钻井液流变性能稳定,动塑比保持在0.5左右,API滤失量控制在2.4 mL以内,高温高压滤失量控制在8.0 mL以内,泥饼粘附系数在0.1以内,较好地解决了该井所面临的钻井液技术难点,保证了该井安全顺利完成,且三开井径较规则,平均井径扩大率为2.0%。铝胺基钻井液在夏 103-1HF 井的成功应用表明,该钻井液可以推广应用到该工区其他非常规大斜度井和水平井中。      

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智能型高温高压入井流体动态损害评价系统是石油勘探开发中评价油气层损害程度的新型实验仪器，它可以测量岩心受入井流体损害前各分段的原始渗透率值，然后不需取出岩心，就可以直接在模拟储层温度、压力及流速条件下，用泥浆泵驱替高压液体罐中的入井流体，在岩心端面进行动态剪切损害。损害过程完成后，也不需取出岩心，而是通过换向阀门改变流体的流动方向，再由平流泵驱替液体，测量储层岩心受损害后各段的渗透率值。通过对比岩心各分段的渗透率变化情况，即可确定岩心受入井流体损害的深度和程度，从而优选出满足保护油气层需要的钻井液与完井液。此外，还可以进行岩心的各种敏感性实验。该评价系统体积小、造价低、适用范围广、功能强、自动化程度高，克服了因重复装卸岩心所造成的实验误差较大的缺点，与同类实验仪器相比具有明显的先进性和优越性。