高效防塌钻井液的研制及在新疆塔河油田的应用

新疆塔河油田三叠系、石炭系地层长期以来存在着严重井塌问题,为此,用实验方法优选出高效防塌钻井液配方,并对其性能进行了研究。结果表明,以MAN-104,KN-PAN,WFT-666和KCl为主要处理剂的防塌钻井液具有流变性好、滤失量低、泥饼致密等特点。对页岩回收率、膨胀性和毛细管吸入时间的实验研究进一步证实,这种钻井液对粘土矿物的水化膨胀和分散具有很强的抑制作用,在防塌效果及其他性能方面均明显优于在该地区使用的其他常规钻井液。对该钻井液的防塌作用机理进行了理论分析,并在一口重点试验井进行了现场试验,取得了理想的防塌效果。与邻井相比,三开井段的平均井径扩大率由14.6％下降至3．14％,从而显著提高了钻井效率。     

金山气田强抑制防塌钻井液研究与应用

金山气田泉头组、登娄库组和营城组地层富含水敏性泥页岩,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、井漏、扩径和泥包钻头等复杂情况。针对该区块的地质特性和钻井要求,在处理剂的优选实验和邻井成熟体系配方的基础上,研制了一种以聚胺FB40为抑制剂、KFT和JS-9为防塌剂的强抑制防塌钻井液,并进行了性能评价。室内实验结果表明,该钻井液体系具有流变性能良好、抑制性强、滤失量低、防塌效果显著和滤饼质量优良的特点。在梨6-6HF井的现场应用中,钻井液性能稳定,无垮塌现象,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,很好地满足了现场钻井施工的需要。     

一种硅酸盐钻井液的研究及在靖边气田的应用

针对长庆地区靖边气田水平井钻井中遇到的地层造浆、垮塌、钻头泥包等问题,分析钻井液的技术难点,选用一定模数的硅酸盐与有机抑制剂复配,研制出强抑制无土相防塌硅酸盐钻井液体系.确定了体系基本配方并对体系的性能进行了评价.在靖平33-01井和靖平34-11井等多口井进行了现场应用,取得了良好的效果.室内外实验结果表明,体系抑制性、防塌性、润滑性良好.     

南堡油田防塌钻井液技术研究

本文详细介绍了南堡油田的基本地质条件。并且在室内实验研究的基础上,首先初步确定了适用于南堡油田的两种防塌钻井液体系——氯化钾-聚合醇钻井液淡水体系和氯化钾-聚合醇钻井液海水体系,并进行了钻井液抗温性、抑制性及滤失性的评价。实验结果表明,这两种体系均具有良好的抑制性和润滑防塌性能,配伍性好,可有效地抑制地层坍塌,从而起到保持井壁稳定的作用,适用于现场应用。     

缅甸D区块非渗透性防塌钻井液研究

 针对缅甸D区块钻井过程中存在的井壁失稳问题,系统分析了缅甸D区块易塌井段泥页岩黏土矿物组分、岩石微观结构、泥页岩水化性能,结合现场实际对前期钻井液存在的问题进行分析,优化出适宜缅甸D区块特点的非渗透性防塌钻井液配方。室内性能评价表明,该非渗透性防塌钻井液具有较强的抗污染能力、抗温能力,泥页岩抑制能力以及封堵能力。在现场应用4口井过程中,该钻井液取得了较好的井眼稳定效果,可有效解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题,显著降低了井下复杂事故的发生。     

钻井液防塌效果的综合评价方法

在对新疆油田呼图壁地区防塌钻井液进行研制和优选的过程中,建立了一种能够针对所钻地层特点对钻井液防塌效果进行综合评价的新方法。该方法将传统的钻井液抑制性评价与岩石抗压强度评价结合起来,两方面的实验结果可以相互印证,使结论更为准确、可靠。评价结果表明,在所研制的４种防塌钻井液中,ＫＣｌ两性离子聚磺钻井液对该地区安集海河组强水敏性泥页岩的防塌效果最好。     

罗平煤矿勘探复杂地层组构分析与防塌技术研究

罗平煤矿勘探地层复杂,泥页岩和煤层的稳定是最主要的问题。利用XRD(X-ray diffraction)和SEM(scanning electron microscope)技术对该区地层岩心进行微观组构分析表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了相应的防塌钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述防塌钻井液体系能适用罗平煤矿地质勘探,具有较好的防塌护壁效果。     

用三轴应力防塌实验优选钻井液配方

研究了使用三轴应力防塌实验优选钻井液配方的技术,探讨了制样方法及仪器各在数间的和三种不同配方的钻井液分别对吐哈油中参２井Ｊ３ｑ和Ｊ２ｓ地层的防塌特性进行了评价,其中最好的钾铵基聚磺钻井液经１３６２ｍｉｎ三轴实验后岩样的轴向谱化量仅为０．０１２ｍｍ,岩样的冲蚀率约１０％,可有效防止胜北构造井壁垮塌。     

天环坳陷页岩气井井壁失稳机理及防塌钻井液技术研究与应用

针对天环坳陷构造区块泥页岩地层井壁失稳问题,通过复杂地层矿物组成、微观构造、理化性质以及三轴应力实验综合分析,提出了“封堵+润滑”的双效协同井壁防塌对策。泥页岩微裂缝、微孔隙发育,地层岩样易水化膨胀以及岩心表面亲水性较差是造成井壁失稳最主要的原因。通过加强地层封堵能力和降低水平段摩阻,可达到稳定井壁的目的。所构建的THFT高效防塌钻井液体系抗NaCl能力为10%,抗CaCl2能力为1.0%,抗劣土能力为10%,回收率为99.6%,对80-100目砂床侵入深度为8.4mm,较现场水基钻井液渗透性封堵性能有明显提升,能够封住200μm和400μm模拟裂缝,承压能力达到5MPa,抑制水化分散能力和裂缝性封堵能力优良。现场应用过程中,水平段的平均井径扩大率低于6%,平均钻速达到4.7m/h,钻井液体系的静滤失量控制在5mL以下,在润滑防塌、井眼净化及储层保护方面都起到了很好的效果。研究结果表明,THFT防塌钻井液体系有效解决了天环坳陷构造区块钻井过程中出现的井壁失稳问题,节约了钻井成本,具有较好的推广前景。     

钻井液防塌效果的综合评价方法

在对新疆油田呼图壁地区防塌钻井液进行研制和优选的过程中,建立了一种能够针对所钻地层特点对钻井液防塌效果进行综合评价的新方法。     

温度和压力对深水钻井油基钻井液液柱压力的影响

根据不同温度和压力下油基钻井液密度的测量结果 ,建立了温度、压力影响下的油基钻井液密度计算模型。在模型中引入了热膨胀系数和弹性压缩系数 ,利用该模型计算了不同温度和压力下的钻井液密度值。模型计算的密度与实测值之间的最大相对误差小于 0 .3% ,平均相对误差为 0 .11%。利用该模型对深水钻井时不同条件下井眼内钻井液密度和液柱压力变化进行了计算和分析。结果表明 ,在深水钻井中 ,井眼内的钻井液密度通常大于井口钻井液密度 ;最大钻井液密度出现在海底泥线处 ;井眼内钻井液液柱压力的当量密度大于井口的钻井液密度。采用无隔水管钻井时的环空钻井液密度小于隔水管钻井时的钻井液密度。     

渤海油田渤中区域中深部泥页岩地层井壁稳定性

渤中区域资源潜力巨大,是目前渤海油田勘探开发的重点区块.前期探井钻井过程中中深部东营组、沙河街组泥岩地层井壁坍塌失稳现象频发,出现蹩压、阻卡等复杂事故.为揭示渤中区域中深部泥页岩井壁失稳机理,指导开发井钻井设计,对取自渤中区域东营组泥岩岩心开展了电镜扫描、矿物组分测试、泥浆浸泡以及岩石力学等系列实验,定量刻画了该地层的理化特性、岩石力学特性以及钻井液对力学性质的影响规律.实验结果表明,该区块中深部泥页岩处于由水化膨胀性泥页岩向硬脆性泥页岩转化的过程,既具有硬脆性泥页岩层理、裂隙发育的特征,又仍表现出一定的水化膨胀和分散特征.在实验结果的基础上,利用线弹性理论和单一弱面准则,建立了考虑弱面结构和水化作用的井壁稳定模型,对渤中区域定向开发井坍塌压力及其随井斜角和井斜方位角的变化规律进行了分析,揭示了钻井液作用对坍塌压力的影响.研究结果对于渤中区域开发井安全钻井具有一定的指导意义.     

强抑制性多元醇海水钻井液研究及应用

胜利浅海埕岛油田沙河街组地层粘土含量高，粘土组成以伊像混层和伊利石为主，地层水敏性较弱，微裂缝及层理较发育。钻井液及滤液沿层理和微裂缝渗入地层内部，引起硬脆性泥页岩剥落坍塌。针对沙河街组地层特点，研制出一种强抑制性多元醇海水钻井液体系，并对其进行了性能评价及防塌机理分析。室内试验结果表明，该钻井液体系具有较好的抑制性能和流变性，抗海水和劣质土污染的能力较强，环境可接受性好。现场实践证明，该钻井液性能稳定，维护处理简单，能有效解决沙河街组地层钻进中出现的技术难题，避免复杂情况的发生。     

深井水基泥浆页岩稳定剂——K-AHM的研制与应用

本文介绍了一种新型的深井水基泥浆页岩稳定剂高改性沥青粉(K—AHM)的室内研制、性能评价与油田应用情况。该泥浆处理剂是磺化沥青和腐植酸钾的缩合物,突出的优点是能有效地抑制钻井过程中页岩膨胀与剥落掉块,稳定井眼,同时能降低泥浆的失水量,抗温达200℃。经在胜利、辽河、吉林、华北等油田80口井上使用效果良好。     

富县地区探井钻井液技术

富县地区安定组、直罗组砂泥岩地层易发生严重的井壁垮塌,延长组油层微裂缝发育,易发生漏失。对该区直罗组泥岩地层进行了全矿物分析和黏土矿物分析,找出了影响井壁稳定的原因。针对富县地区地质特点、井身结构及保护油气层的要求,系统地分析了钻井施工的钻井液技术难点,采用相应的钻井液体系,并对钻井液处理处理方法与钻井施工的技术措施进行了阐述。2012年以来安全钻探的实践表明,富县地区钻井液技术基本能满足该区钻井施工的需要,可为富县地区钻井施工提供支持。     

页岩气水平井井壁稳定影响因素与技术对策

国内绝大多数页岩气水平井在页岩层段钻井过程都发生过坍塌,严重影响了钻井周期及后续压裂施工。由于页岩气井水平段一般较长,普遍在1000m以上,而且页岩地层层理发育,产状多变,岩石性质硬脆,水敏性矿物含量高,很容易发生井漏坍塌等问题。本文通过分析认为影响页岩气水平井井壁失稳的因素主要包括页岩的综合特性,地质力学因素,钻井液的综合性质及其他工程因素。解决页岩气水平井井壁失稳的首要途径是认识层理页岩的特殊力学特性,重点研究不同钻井液体系对其力学特性的影响程度及影响规律（也是钻井液优选的重要依据之一）;再次需要对地应力场进行综合研究;最后通过采用合理的井壁稳定力学模型获得控制井壁失稳的钻井液密度范围,配合使用快速高效钻具,才能最大程度确保井壁稳定。     

页岩地层水基钻井液研究进展

开发能满足页岩长水平段钻井井壁稳定要求的钻井液是页岩地层安全钻井的一项关键技术。目前广泛采用的油基体系具有高成本、高污染的缺点。归纳了具有仿油基性能以及防塌防水化的各种新型水基钻井液,包括成膜钻井液(MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液)与隔膜钻井液的防塌成膜机理及其优良特性和现场应用情况,新型纳米钻井液技术的研究进展。建议加强成膜机理的进一步研究,并提高该类钻井液的润滑性、防卡性及膜效率,开发适应具有时敏性的长段页岩钻井的防塌成膜处理剂,并加强在国外页岩气钻井中已实践的纳米钻井液的研究。     

页岩气调查井复杂地层有机硅聚合物钻井液体系的研制与应用

页岩气调查井通常地质条件复杂,钻探难度大。在对页岩气调查川沐地2井井壁稳定性分析的基础上,优选了有机硅聚合物钻井液体系,并通过正交试验,明确了有机硅改性聚合物、多级配超细碳酸钙、乳化石蜡和硅氟聚合物等主要处理剂的最优加量,形成了基本配方,在室内实验评价中该体系展现了良好的抗钻屑污染能力、抗钙侵能力、抑制性和封堵性。现场应用表明,川沐地2井在采用有机硅聚合物钻井液体系后,井内复杂情况得到明显改善,有效保障了井内安全,并顺利钻进至设计井深,实现了地质目标,钻进效率相比同区域同类型钻井大幅提高。研究成果可为页岩气调查井复杂地层钻探钻井液的选择与应用提供借鉴。     

页岩气层钻井压力穿透效应研究

页岩段井壁稳定问题是钻井工程中的难点之一,国内外许多学者在研究钻井液与页岩之间的化学势差和水化膨胀作用方面作了大量工作,但对于压力穿透方面的研究工作则相对较少。为此,通过在压力容器中充满钻井液,模拟近井壁过平衡钻井所导致的压力穿透环境,测量压力对垂直于页岩层理和平行于页岩层理方向应变的影响。结果表明,垂直于层理方向的应变随压力增大呈现出显著的阶梯式变化,同一压力作用时页岩压力穿透效应具有时间延迟效应和各向异性。通过理论分析发现,在页岩有效孔隙度一定的条件下,页岩压力穿透效应主要受滤饼渗透率、钻井液液柱压力与地层孔隙流体压力之间的压差、页岩与钻井液接触时间以及钻井液黏度的综合作用。页岩压力穿透效应对研究页岩段钻井过程中井壁稳定与控制具有重要意义。     

罗平煤矿勘探复杂地层组构分析

罗平煤矿勘探地层复杂,钻遇的岩层主要有泥岩、页岩和煤层,利用XRD和SEM技术对该区地层岩心进行微观组构分析。结果表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了三种钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述三种钻井液体系适用于罗平煤矿地质勘探。