深井钻井完井液体系研究

论述了深井钻井完井液体系的设计要点,研制了三种深井钻井完井液体系,并对其抗温能力、抗水泥侵污能力、润滑性及对油气层的损害程度等进行了评价。室内与现场试验表明,上述三种钻井完井液各项性能均较好,渗透率恢复值Ｋｄ／Ｋｏ达到７０％以上,储层保护效果良好的。     

含隐形酸的新型甲酸盐钻井完井液的成功应用

陆丰13-2油田主力油层属于中孔高渗储层,早期所钻探井和评价井的表皮系数高达50,储层污染严重.通过研究储层地质特征、胶结物类型,基于用隐形酸溶蚀和剥离碳酸盐胶结物的理念,设计出了将隐形酸和甲酸盐复配使用的新型钻井完井液.根据室内钻井完井液动态驱替和静态浸泡实验发现,含隐形酸的新型甲酸盐钻井完井液能够将喉道处的碳酸盐胶结物大部分溶蚀或从颗粒表面剥离下来,增加储层有效喉道半径.现场应用表明,含隐形酸的新型甲酸盐钻井完井液对陆丰13-2油田储层保护效果良好,产液指数比早期的探井高137%.     

直接返排钻井完井液储层保护机理分析

水平井裸眼完井是一种最大限度提高储层开采能力的方式,海上油田常采用无固相钻井完井液并辅以破胶完井的方式来完成钻完井作业。直接返排钻井完井液是在此基础上开发的,对其在参数设计、材料选择、完井工艺等方面进行了分析与评价,并分析了其储层保护机理。该体系基本组成为海水+纯碱/烧碱+流型调节剂VIS+淀粉降滤失剂STARFLO+可溶盐+高纯粒径匹配碳酸钙MBA,3种功能材料均能够被0.3% HTA隐形酸螯合剂溶液液化,液化后无任何残留,使井筒内及近井地带的泥饼全部转化为清洁盐水,MBA由5种不同粒径的碳酸钙复配而成,且和淀粉可以达到互相“镶嵌”的作用,使泥饼更加致密。通过实验评价,该钻井完井液的低剪切速率黏度控制在30 000 mPa·s左右,具有最佳防止污染和返排的能力,且渗透率恢复值最高,可抗15%左右钻屑污染,渗透率恢复值大于80%。该体系在南海东部3个油田、1个气田已应用12口井,井底最高温度为60~130℃,密度最高为1.20 g/cm3,3口井属于低孔渗油藏,9口井属于中、高孔渗油藏,钻井过程顺利。该技术简化了完井方式,节省了作业时间与费用,并具有较好的储层保护效果。      

深水高孔高渗储层免破胶钻井完井液技术

深水钻完井工程成本高、作业条件苛刻、安全风险大,一旦发生严重的储层损害就有可能导致油气产能大幅度降低,造成巨大的经济损失。为了给深水油气钻探开发中制定和实施储层保护技术措施提供支撑,借助X射线衍射、压汞、扫描电镜、水化膨胀分散实验以及储层敏感性流动实验等手段,分析了中国南海某深水气田储层损害的机理,提出了储层保护技术对策,构建了适合该深水气田储层保护的钻井完井液。研究结果表明:(1)该深水气田储层为高孔高渗砂岩储层,黏土含量平均为12.38%,存在着强速敏性和中等程度的水敏性;(2)储层损害的主要原因是钻完井工作液中的固相侵入以及工作储层岩石不配伍;(3)通过理想充填暂堵方法对宽尺寸孔喉有效暂堵是保护储层的关键技术措施;(4)所构建的水基钻井完井液在2～75℃深水井筒温度下具有稳定的流变性,直接返排解堵岩心渗透率恢复值介于74.5%～92.24%,与隐形酸完井液顺序污染岩心后渗透率恢复值大于86%。现场应用于4口深水井的效果表明,4口井均未发生井下复杂情况,作业结束后直接返排解堵,节约了完井作业时间。结论认为,该钻井完井液可以满足深水高孔高渗储层钻井技术的要求,实现了免破胶作业,储层保护效果优良。     

华东油气田阜宁组储层保护效果分析

华东油气田阜宁组主要为中低渗储层,常用抑制性钻井液体系结合屏蔽暂堵技术进行储层保护。开展了室内钻井液和现场钻井液的污染评价,从渗透率恢复数据来看,钻完井液体系渗透率恢复值可达80%以上,保护效果较好,并在试油测试中得到验证,目前采用的储层保护技术能够满足阜宁组中低渗储层的保护要求。     

腰英台地区钻井完井液保护油气层效果评价

腰英台区块地处松辽盆地南部长岭凹陷东北部,储层属低孔特低渗油气藏,具有中等偏弱速敏、弱水敏、中等偏强酸敏等特点,水锁损害程度属中等偏弱.为了保护油气层,减小储层伤害,选用了两种钻井完井液体系:两性离子聚合物钻井液体系和聚合物腐钾聚合物钻井液体系.实验表明:两种聚合物体系的各种处理剂与地层水的配伍性好,储层岩心的动态渗透率恢复值在80%以上.现场测试也表明,这两种钻井完井液体系对腰英台区块复杂油气层保护效果较好.     

砂岩热储层防损伤完井液体系研究

我国地热资源开发利用正处于快速发展阶段,以中低温的砂岩热储层地热资源开发利用为主。然而在开发地热资源时,由于疏松的砂岩热储层特殊的地质构造,在钻完井的过程中,储层出砂严重同时钻完井液容易进入储层造成敏感性伤害以及钻完井液中固体物质堵塞储层引起储层渗透下降的问题。针对上述问题,本研究引入了关键处理剂仿生固壁剂、隐形酸PF-HTA、缓蚀剂并通过实验进行了加量的优选,最终形成了聚膜隐形酸完井液体系。室内研究表明该完井液体系污染储层岩心后渗透率恢复值大,与钻井液配伍性良好,对储层损伤小,具有良好的储层保护效果。     

多级架桥暂堵储层保护技术及其应用效果评价——以四川盆地磨溪-高石梯构造龙王庙组储层为例

四川盆地磨溪-高石梯构造下寒武统龙王庙组储层具有巨大的开发潜力,属于裂隙-孔隙型储层,已有的研究成果表明,该类型储层容易受到碱敏、水锁及固相粒子的损害。为此,在对磨溪-高石梯构造龙王庙组储层特征分析基础上,评价了龙王庙组储层潜在损害因素：水敏、碱敏、速敏、应力敏感,并依据孔喉渗透率贡献率的多峰分布理论,提出了多级架桥屏蔽暂堵储层保护技术。通过室内实验优选出了多级架桥暂堵钻井完井液配方,评价了加入多级架桥暂堵剂前后对钻井液性能及对岩心渗透率恢复值的影响,并在该区20口井次进行了现场试验。结果表明：多级架桥暂堵材料对井浆性能影响小,所用的多级架桥暂堵钻井完井液室内岩心渗透率恢复值达80%以上,平均储层岩心渗透率恢复率由实施前的65%提高至84.5%,具有较好的储层保护效果。     

隐形酸完井液及其在王44区块中的应用

隐形酸完井液突破了传统完井液呈中碱性范畴,对储层具有优异的保护作用。王 44 区块的枣二段和枣三段储层以中孔、中渗为主,同时存在着水敏、碱敏等潜在损害因素,分析了已用射孔压井液的储层保护性能,并优选出适合该储层的隐形酸完井液配方。室内评价和现场地层测试均说明,隐形酸完井液具有优异的储层保护效果。     

大港油田重点区块保护油层钻井完井液体系设计与应用

大港油田部分重点产能区块属于中孔低渗油藏，非常容易发生油层损害。通过对这些区块油层基本特征、油层损害机理系统研究，优化设计了保护油层的理想充填型和广谱“油膜”暂堵型钻井完井液体系，并对2 种体系的油层保护效果进行了室内评价和现场应用效果对比。结果表明，广谱“油膜”暂堵型钻井完井液体系对油层的保护效果更佳，渗透率封堵率达到91.4%以上，渗透率恢复值高达99.3%，矿场测试的纯损害表皮系数接近0，阻止了钻井完井液中固相颗粒和滤液对油层的损害，实现了对油层的更好保护。     

钻完井液静态沉降稳定性评价方法

钻完井液在长期高温静止条件下有可能发生严重沉降,导致下管柱遇阻或开泵困难,增加钻完井作业风险,因此有必要对钻完井液在高温静止下的沉降稳定性进行探讨。国内外学者对钻完井液沉降稳定性进行了广泛研究,目前国内外对钻完井液在高温静止条件下沉降稳定性的评价没有统一的方法。调研了国内外9种方法,综合分析选出了落棒法、沉降因子法、针入式沉实度测定法和静态稳定分层指数法4种方法对水基完井液进行沉降稳定性能评价。实验研究结果表明,静态稳定分层指数所测SSSI值与底部密度相关系数高达0.97以上,能够比较准确地判断完井液沉降稳定性沉降程度;针入式沉实度测定法所测结果只能判定完井液沉降趋势,无法定量评价完井液实际沉降程度;沉降因子法只适合评价分液率较低钻完井液沉降稳定性;落棒法只能粗略判断完井液沉降稳定性。      

大情字井地区储层损害机理及保护储层技术

大情字井地区储层损害问题是钻井完井液固相侵入微裂缝或漏失引起的固相堵塞损害，钻井完井液的滤液侵入储层引起的水敏、水锁和碱敏损害，注水速度过快引起的速敏性损害，以及含高价阳离子的完井液滤液侵入储层引起的无机垢损害。通过分析储层损害因素，制定了一套适合该地区钻井完井液技术。即：①增强钻井完井液滤液的抑制性，降低滤液表面张力；②降低钻井液完井液的滤失量；③配制完井液时，注意其离子含量和矿化度，必须接近地层水的矿化度和离子组成；④在钻井完井液中加入适当粒度的固相粒子，以便形成致密滤饼，降低钻井完井液体系的滤失量，同时对低渗透储层的微裂缝起到一定的封堵作用；⑤为了减轻碱敏损害的程度，钻井完井液的pH最好控制在10左右。该套钻井完井液技术在现场实验中取得了良好效果。     

Designing Drill-in Fluids by Using Ideal Packing Technique

Selecting bridging agents properly is a critical factor in designing non-damaging or low-damaging drill-in fluids. Historically, Abrams' rule has been used for this purpose. However, Abrams' rule only addresses the size of particle required to initiate a bridge. The rule does not give an optimum size nor an ideal packing sequence for minimizing fluid invasion and optimizing sealing. This paper elaborates an ideal packing approach to solving the sealing problem by sealing pores with different sizes, especially those large pores which usually make dominant contribution to permeability and thereby effectively preventing the solids and filtrate of drill-in fluids from invading into formations, compared with the conventionally used techniques. Practical software has been developed to optimize the blending proportion of several bridging agents, so as to achieve ideal packing effectiveness. The method and its use in selecting the best blending proportion of several bridging agents are also discussed in this paper. A carefully designed drill-in fluid by using the ideal packing technique (named the IPT fluid) for offshore drilling operations at the Weizhou Oilfield, Nanhai West Company, CNOOC is presented. The near 100% return permeabilities from the dynamic damage tests using reservoir cores demonstrated the excellent bridging effect provided by this drill-in fluid.     

无黏土低密度全油基钻井完井液的研究

针对油包水钻井液中存在乳化水滴,会导致低压低渗储层发生较为严重的水锁损害的问题,以生物毒性和密度都较低的5#白油为基油,通过对主要处理剂,如增黏剂、表面活性剂、碳酸钙、氧化钙、降滤失剂等进行优选,研制出了一套无黏土全油基低密度钻井完井液。性能评价结果表明,该全油基钻井液密度低,黏度可控,切力适中,滤失量低,破乳电压大于2000V;具有电稳定性好、抗温性强、在高温下的乳化效果好等特点;抗水侵污限为20%,抗盐(NaCl)侵污限为8.0%,抗土侵污限为20.0%;且滤液全为油,有利于储层保护。     

临兴区块致密砂岩气储层损害机理及钻井液优化

致密砂岩气储层钻井过程中,钻井液入侵将造成严重的储层伤害难题。通过岩心分析技术、岩心流动实验等系统分析了临兴区块致密砂岩气储层主要损害机理,统计并分析了现场钻井液存在的技术难题,并优化出具有良好性能的致密砂岩气储层保护钻井液。研究结果表明,临兴区块致密砂岩气储层岩石具有中-粗砂状结构,胶结致密,孔喉细小,含敏感性黏土矿物,储层潜在严重的水锁伤害与中等偏强的水敏性及应力敏感性损害（临界压力为7.0 MPa）,潜在中等偏弱的速敏性（临界流速为0.75 mL/min）、盐敏性（临界矿化度为7500 mg/L）、碱敏性（临界pH值为10.0）及土酸敏感性损害;临兴区块主要存在储层损害、钻井液漏失、井眼垮塌、摩阻扭矩大与井眼清洁等钻井液技术难题。优化出的钻井液封堵性能良好,滤液表面张力低（23.3 mN·m-1）,能减少固相侵入,削弱水锁效应,提高岩石渗透率恢复值至91.3%,具有良好的储层保护性能。现场应用结果表明,该储层保护钻井液完全满足复杂井段或水平井段钻进的钻井液技术要求。      

纳米微球保护储层钻井液研究及应用

致密砂岩气藏具有特殊的储层特性,在钻井施工中极易受到损害,且损害难以解除。临兴区块是典型的低孔渗-致密、低丰度、不含硫干气气藏。为防止储层损害,在该区块钻井完井液中引入了封堵剂Micro-ball和CARB,API滤失量降至5mL以下,防塌、封堵性能优良,对易坍塌地层的岩屑回收率大于93%。纳米微球聚合物封堵剂Micro-ball是一种纳米级高分子聚合物,能对储层的微小喉道形成暂堵,可形成超低渗透率的内泥饼;多级惰性封堵剂CARB是一种粒径多级分布的可酸溶的惰性处理剂,其粒径范围一般大于储层孔喉,其在井壁表面可快速形成薄而脆的外泥饼,封堵效果好,泥饼易于清除。LX-xx5-1H井水平段采用裸眼-压裂方式完井,施工中该体系保持了良好的润滑性能,有效解决了钻进托压问题,未出现任何黏附钻具的情况;有良好的抗污染能力,性能稳定,维护简单;具有良好的流型和强抑制性,未发生坍塌掉块情况,多次起下钻十分顺利;压裂试气产量达到预期效果。      

宁武盆地煤层气储层敏感性研究及钻井液技术

对宁武盆地煤层气储层进行了应力敏感、碱敏和水敏评价实验。研究结果表明,宁武盆地煤层气储层为强应力敏感性、中等碱敏性和中等偏强水敏性。提出通过控制钻井液密度和pH值、提高钻井液的封堵性和抑制性,降低钻井液对储层伤害的技术思路,并研究出一套适合煤层气井的封堵成膜CQ-FDC钻井液:(0.2%~0.3%)有机硅G304+(2%~5%)复合盐FHY-2+(0.3%~0.5%)提黏剂G310+(1%~3%)降滤失剂G301+(1%~2%)封堵剂G325+NaOH。室内评价结果表明,该钻井液12 h线性膨胀降低率为71.56%,具有良好的抑制性;储层保护效果好,对储层4#煤和9#煤的伤害率小于15%。该钻井液技术在宁武盆地煤层气井现场试验了6口井,均取得成功,其平均井径扩大率为15.77%,对储层岩心的平均伤害率为16.73%,利于保护储层,且平均机械钻速较高。      

无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用

根据在大港油区部署的水平井地层特点以及对钻井完井液的技术要求,形成了BH-FDC无固相储层专打钻井完井液.该钻井完井液的基液为复合盐水,具有很低的水活度,可以使岩石中的水渗流入钻井液,加上离子交换作用,使钻井液具有很强的抑制性,同时该体系无固相,不含二价或二价以上阳离子,与地层水的配伍性好,因此该钻井液既能保证水平井井壁稳定,又能减少对储层的损害.该钻井完井液在港71-1H等10口井进行了应用,施工结果表明,该钻井完井液配方简单,维护方便,可以在裸眼段直接进行体系转换,减少了一层套管的下入,节约了钻井周期;现场取样检测该钻井完井液的平均渗透率恢复值达91.03%,10口井投产均获高产油流,实现了免酸洗投产目标,缩短了生产时效,降低了施工成本,取得了良好的经济效益和社会效益.     

苏里格气田钻井液回收再利用技术

苏里格气田地质施工条件满足钻井液工艺共通性,符合钻井液回收再利用工艺,分析了可再利用的GWSSL钻井液体系特点。采用现场3口井水平段不同时期钻井液取样以及实验室新配浆,结合现场施工周期特点,评价了钻井液在储备15 d过程中的性能变化情况。结果表明,完钻钻井液若处理剂使用量充足,维护处理到位,在15d的储存、倒运、再利用预设周期内,钻井液常规性能与完钻时基本保持一致,可利用成分所占比例高,且即使流变性出现变化,滤失量及膨润土含量在合理范围内,可用于稀释配浆改型。预计回收再利用1 m3完钻钻井液,理论上可减少成本约300元。钻井液回收再利用技术需配合使用好固控设备,保证完钻钻井液的品质,并配合KPAM等抑制性絮凝剂的改型、维护,否则低密度固相的污染将影响钻井液性能的可控,甚至导致井下复杂。