钻井液处理剂及体系对泥页岩坍塌压力的影响研究

水基钻井液通常使泥页岩坍塌压力增加,研究钻井液及处理剂体系对地层坍塌压力的影响有助于研究优选防塌钻井液处理剂及体系.介绍了通过岩心力学性能测试分析计算地层坍塌压力的方法,研究了部分处理剂对地层坍塌压力的影响,认为增强抑制和封堵能力可降低地层坍塌压力.文中提出的钻井液处理剂及体系对泥页岩坍塌压力影响的研究方法是切实可行的,可用来优选研究防塌钻井液处理剂、优选防塌钻井液体系、确定合理的防塌钻井液密度.研究表明,在聚合物或聚磺钻井液中加入抑制剂(如KCl)和粒度及软化点适当的封堵材料可降低地层的坍塌压力.     

新型水基防塌钻井液室内研究

提出了一种新型水基钻井液防塌思路,即在水基钻井液中引入疏水成分,在正压差作用下,使其在井壁孔隙和泥饼中形成弱亲水或亲油通道,通过毛细管阻力阻止或减少滤液进入地层,从而解决井壁地层吸水而产生井壁不稳定的问题。采用自制的疏水降失水剂SDG和疏水封堵剂STG,并以此作为钻井液的主处理剂,构建出了新型水基防塌钻井液,并对其性能进行了评价。室内评价结果表明,构建的新型防塌钻井液抗温可达150℃,对钻屑容量可达5%,在150℃下抑制性优越,具有良好的沉降稳定性,且加入疏水处理剂后的钻井液也改善了对储层的损害程度。     

温敏变形封堵剂合成研究与应用

针对现有可变形封堵防塌处理剂作用温度过窄的问题,基于地层温度诱导控制材料形态变化实现对地层定向吸附的技术思路,开展温敏变形封堵处理剂分子结构设计,通过优化设计骨架、形变和分散性能,利用诱发分子内交联反应逐级拓宽有效作用温度区间,研发出适用于100～150 ℃的温敏变形封堵剂SMSHIELD-2。通过红外光谱、核磁和压力传递实验等对SMSHIELD-2进行结构表征和性能评价。结果表明SMSHIELD-2在100～150 ℃广谱温度范围内,有效封堵硬脆性泥岩的微裂缝,提高钻井液的封堵防塌性能且具有良好的配伍性。SMSHIELD-2在新疆顺北X1井复杂井段应用中,通过封堵地层原生孔隙和微裂缝,提高钻井液的封堵能力,稳定井壁,保障了复杂地层钻井安全。      

稀硅酸盐钻井液体系的室内研究

硅酸盐钻井液体系是一种以无机盐为主处理剂的防塌型钻井液体系，具有物理封堵和化学加固井壁双重防塌作用，能明显降低井壁的渗透率、阻止压力传递。室内试验研究表明，硅酸盐体系具有较强的抑制性和稳定井壁作用，环境可接受性强，无毒，能满足安全钻进的需要，但同时也存在一些不足，有待进一步完善。     

有机硅钻井液在冀中油田的应用

有机硅钻井液具有流动性好、易于维护、防塌能力强等优点,为了掌握有机硅处理剂的防塌能力、抗粘土侵能力及维护处理方法,分别做了页岩稳定试验、粘土侵试验和有机硅处理剂降粘试验,试验结果表明有机硅处理剂具有良好的防塌、抗粘土侵能力,通过试验确定有机硅钻井液维护处理方案;根据冀中地层特点确定上部地层采用抑制能力强的聚合物钻井液,抑制粘土分散,利于固相控制;钻至馆陶组底部时转化为易于维护的有机硅钻井液,利于钻井液性能控制及井壁稳定;在大位移斜井、深井、探井等井的广泛应用,体现出有机硅钻井液具有防塌能力强、摩阻低、性能稳定、流变性易于控制等优点。     

顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

为了解决顺北油气田奥陶系碳酸盐岩破碎性地层易发生井壁坍塌的问题,从地质构造特征、地层裂缝发育及充填程度和井壁岩块受力等方面分析了井壁坍塌的原因,发现造成井壁坍塌掉块的主要原因是强挤压段应力集中、地层微裂缝发育和定向井段受重力影响。虽然地层破碎、应力集中无法改变,但可以提高钻井液的封堵性能,通过有效充填、封堵微裂缝阻止压力传递,同时钻井液保持较高的密度支撑井壁,从而解决井壁坍塌问题。为此,综合考虑强化钻井液封堵能力、控制钻井液高温高压滤失量和优化钻井液动塑比等,优选了防塌钻井液配方,并保持较高的钻井液密度以支撑井壁,形成了防塌钻井液技术。该技术在顺北X井进行了现场试验,钻进中扭矩稳定,机械钻速较高,井径扩大率较小,防塌效果良好,可为其他油气田破碎性地层的高效、安全钻井提供借鉴。      

普光气田气体钻井钻井液转换技术

气体钻井能大大提高川东北地区普光气田的钻井速度,但由于陆相地层的不稳定性,在转换钻井液后地层极易发生垮塌,为此引入润湿反转技术和无渗透处理剂,并使用强抑制聚磺防塌钻井液体系。在空气钻后应用较多的钻井液体系主要为聚合物防塌钻井液、聚磺防塌钻井液体系或聚合醇封堵防塌钻井液体系,并在钻井液转化施工中采取了防漏、防塌技术措施,大大改善了井下状况,保证了井下安全。     

鄂尔多斯盆地深部复杂地层钻井液技术

通过对鄂尔多斯盆地深部地层特点及钻井现状进行分析,总结了钻井液技术难题,研发了强抑制封堵防塌钻井液。该钻井液抗温能力达180℃,并具有极强的封堵防塌、防渗能力。该钻井液在深探井DB8井的现场应用中成功抑制了高温地层的软泥岩造浆,顺利扫除了300 m水泥塞,性能平稳,钻遇渗漏地层时,可将渗漏量减小50%以上,含煤层井段井壁稳定,平均井径扩大率仅为7.33%。在该区块深部钻探中,可推广使用该钻井液。     

塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术

塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层,水化分散性较强且发育有微裂缝,钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳,为此,提出了"抑制表面水化-物化封堵-有效应力支撑"三元协同防塌对策,并构建了三元协同防塌钻井液。室内性能评价试验结果表明:三元协同防塌钻井液抗温达170℃、抗盐5.0%、抗钙0.5%~1.0%、抗劣土8.0%,泥页岩膨胀率和滚动回收率分别为5.05%和91.33%,能封堵宽400 μm的裂缝,承压能力达到4 MPa。三元协同防塌钻井液在塔河油田20余口井进行了应用,均未发生由于井壁失稳造成的井下故障,桑巴楚组和桑塔木组地层的井径扩大率平均降低63.4百分点,建井周期平均缩短4.3 d。这表明,三元协同钻井液防塌技术可有效解决塔河油田深侧钻井巴楚组和桑塔木组地层的井壁失稳问题。      

BZ13-1油田防塌钻井液的研制及应用

分析了BZ13-1油田易坍塌地层井壁失稳的原因,研制了适合该油田东营组和沙河街组泥页岩地层的具有强抑制性、强封堵能力的防塌钻井液。实验评价表明,所研制的防塌钻井液具有良好的抑制性能、润滑性能和滤失性能,油气层保护效果良好。新研制的防塌钻井液在BZ13-1油田和其它地层岩性类似油田钻井作业中取得了良好的应用效果。