新型非磺化环保低摩阻钻井液

深井、超深井钻探普遍采用耐温性较好的聚磺钻井液,其中磺化褐煤等磺化材料具有生物毒性、可降解性差,导致聚磺钻井液处理难度大、成本高。推荐了一套适用性强的钻井液环保性能评价标准,测试了聚磺钻井液及其主要处理剂的环保性能。以抗高温环保降滤失剂、流型调节剂代替传统磺化材料;以树枝状聚合物封堵抑制剂、纳微米封堵剂等代替磺化沥青、乳化沥青;以环保润滑剂替代原油,研发了一种新型非磺化环保低摩阻钻井液,并在塔河TK4120井进行了试验应用。结果表明,现场聚磺钻井液样本呈现中等毒性、较难生物降解、部分重金属含量超标,主要是磺化材料及原油生物降解性差和具有毒性所导致。非磺化环保低摩阻钻井液具有较强的抑制、封堵防塌及润滑性能,无毒,易生物降解。现场应用表明,该体系性能稳定,具有较强的抗温性,防塌能力强,润滑性能好,易塌地层平均井径扩大率仅为4.39%,4209 m长裸眼电测、下套管一次成功,取得了较好的应用效果。      

大庆油田自主研发钻井液应用超深井

正由大庆钻探钻井工程技术研究院自主研发的聚磺钻井液体系,前不久在新疆探区城探3井的4开超深井段钻进施工中成功应用。聚磺钻井液体系克服了高温、盐侵等考验,表现出良好的稳定性,保证了超深井的成功完钻,标志着大庆钻探抗高温钻井液指标跻身国家先进行列。     

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。     

高密度水包油钻井液在川西深水平井的应用

须家河组气藏为川西坳陷主力气藏之一,地层页岩、煤线、砂砾岩互层频繁,井壁极不稳定,尤其是水平井施工,井下复杂情况频发.针对现用聚磺钻井液在深井井壁稳定、润滑防卡等方面存在的不足,室内通过乳化剂优选等大量实验,研究出了适合深井水平井钻进的高密度水包油钻井液体系.该体系抗温130℃,可控密度为1.60～2.20 g/cm3,具有较好的流变性、抑制性以及润滑性,对储层的损害率低于现用聚磺钻井液体系.该体系成功应用于新8-1H井造斜段及水平段,与前期施工井新10-1H井相比,钻井周期缩短了35.12％,机械钻速提高了37.75％,二开、三开平均井径扩大率降低了41.43％.     

马深1超深井四开钻井液技术

马深1井是中石化勘探分公司部署在川东北通南巴构造带马路背构造高部位的一口重点预探井。完钻井深为8 418 m,目的层主探下寒武统龙王庙组储层。该井四开作业井段为6 225.4~7 699 m,钻遇龙马溪组时存在大段泥页岩地层,井壁稳定问题比较突出,且地层压力系数高,超深井段井温高,钻井液易受酸根污染,施工风险较大。该井四开钻井液技术难点主要是高温下高密度钻井液流变性控制、井壁稳定及酸根污染问题等。针对以上难点,通过大量室内实验,优选出以下几种主要处理剂:抗温强的聚胺抑制剂BCG-7,加量控制在0.4%;抗温主剂采用高温下降滤失效果好且不提黏的SMP-3,加量控制在5%~6%;抗温降滤失效果好且不提黏的聚合物类降滤失剂PFL-L及HPL-3,加量分别控制在2%及1.5%;抗温降黏剂选用HR-300、SMS-19,加量视情况而定;同时引入抗氧化剂,以提高体系的抗温性。最终确定钻井液基本配方为3% NV-1+0.3% KOH+5% KCl+1.5% HPL-3+1% AOP-1+3% SCL+3% FT+5% SMP-3+3% LF-1+0.4% BCG-7+3% QS-2。在马深1井现场应用时,根据实钻情况及时调整处理剂加量,对钻井液配方进行微调,在该井四开井段使用过程中,表现出高温高密度下流变性好、抑制能力强、封堵效果好及抗酸根能力强的特点。KCl-胺基聚磺钻井液技术为顺利完成马深1井四开井段的钻探工作提供了强有力的技术支撑,最终形成了一套完整的超深井钻井液技术。      

缅甸D区块高密度防塌钻井液体系室内研究

缅甸D区块在钻井过程中井眼坍塌严重、井径扩大率大,其原因是:地层倾角大,裂缝、孔隙发育,地层比较破碎,泥岩具有易膨胀、强分散的特点;现场使用的KCl/聚合醇钻井液抗温、抗污染、加重性能及封堵能力差。为此,优选出了以新型聚胺为主抑制剂、以白沥青为防塌剂、以抗温能力好的聚合物为降滤失剂、以磺化聚合物为流变性调节剂的新型聚胺钻井液体系。室内性能评价试验表明,新型聚胺钻井液体系的抗温能力达到150 ℃,抗污染性能强,具有强抑制性、良好的加重性能和封堵能力,可较好解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题。      

华北牛东地区深井抗高温防塌钻井液技术研究与应用

华北油田牛东地区油层埋藏深,井底温度超过200℃,且钻井中易发生井壁失稳等复杂事故,常规钻井液体系稠化严重、防塌性能不足。基于深部地层岩样X射线衍射、扫描电镜组构分析结果,进行了深部地层井壁失稳机理及对策研究,结果表明牛东地区深层岩样黏土矿物含量较低,微裂缝发育,钻井液滤失是井壁失稳的主要原因。通过实验优化构建了两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系,并优选了刚性及可变形封堵防塌剂,形成了适合牛东地区的两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系,在牛东101井目的层段(井底温度207℃)进行了试验应用。室内评价结果表明,两性离子聚磺抗高温防塌钻井液体系在240℃热滚前后具有良好的流变、滤失性能,加入复配的刚性及可变形封堵防塌剂后砂床滤失量降低80%以上。现场应用过程中,钻井施工正常,电测一次成功,与邻井同井段相比,平均井径扩大率从56.74%降低为9.6%,实现了安全钻井的目标。该体系及其现场应用技术对牛东地区甚至其他高温超深井钻井具有非常重要的参考意义。图2表7参9     

抗高温复合金属聚磺钻井液的评价与应用

文中介绍了抗高温深井复合金属聚磺钻井液的配方组成,室内性能测试结果和在盘深１井的现场应用实例。正电胶与聚合物,磺化处理剂复配使用时有很好的互补性,正电胶加入聚磺钻井液中,不仅能提高聚磺钻井液的动塑比,而且还能提高聚磺钻井液的抗温能力,改善钻井液抑制性能,从而使形成的复合金属聚磺钻井液体系抗温能力增强,性能稳定,机械钻速得到提高。     

南堡3-81井四开钻井液技术

南堡3-81井作为冀东油田首口超深井,钻探目的是探明南堡3号构造沙河街组、潜山的含油气情况。为了克服四开井段(4 384~5 939 m)大段硬脆性泥岩易失稳和井底异常高温的技术难题,应用了KCl抗高温钻井液体系,但在实钻过程中出现了气侵、CO2污染、钻井液高温增稠、掉块、卡钻、摩阻扭矩大等井下复杂情况,导致钻井施工困难。现场通过及时采取提高钻井液密度、加入生石灰处理、增强钻井液抗温性、强化钻井液封堵性和润滑性等技术,并加强工程措施配合,较好地解决了施工中存在的各项问题,确保了该井四开钻井施工的顺利完成。这对冀东油田超深井高温钻井液的现场应用具有较好的借鉴意义。     

白56深井高密度钻井液技术

自56井完钻井深4650m，是白庙区块第一口超过4500m的深井，上部地层（3300m以上）采用聚合物正电胶钻井液体系，中深井地层（3300－4498m)采用聚磺钾盐钻井液体系，下部地层小井眼采用聚磺正电胶钻井液体系。现场使用表明，聚合物正电胶钻井液具有独特的流变性，抑帛性和较强的防塌能力，聚磺钾盐钻井液具有防塌性能好，抗高温能力强，聚磺正电胶钻井液具有低粘高切特性，降低井眼环空压力损耗，满足了白56井各井段钻井施工要求。     

马深1井钻井工程设计与施工

马深1井是部署在四川盆地的一口超深井,存在井身质量控制困难、钻井提速难度大、喷漏风险并存、钻井液和水泥浆性能维护难度大、固井质量难以保证等钻井技术难点。为此,根据该井所钻遇地层的特点,充分考虑预探井风险,在保证钻井安全的前提下,兼顾井身质量、效率、经济等因素,将井身结构设计为导管+五开井身结构,设计采用氯化钾聚胺磺化防塌钻井液和胶乳防气窜固井水泥浆,并在实钻中采用气体和泡沫钻井技术、"螺杆+PDC钻头"复合钻井技术、"涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"钻井技术及"旋冲工具+PDC钻头"钻井技术等提速技术。该井钻井过程顺利,提速效果明显,表明该井的钻井工程设计合理,所采用的提速技术针对性强,可以解决该井存在的钻井技术难点。      

松科2井抗超高温钻井液技术

松科2井是1口部署在松辽盆地的高温科学钻探深井,目的为钻穿白垩纪地层,获取基底陆相沉积记录,预测井底温度超过220℃;四、五开钻沙河子组的泥岩、砂岩混层,火石岭组破碎的凝灰岩、泥岩、煤线的混层,容易发生坍塌现象,防塌措施尤其重要。四、五开属于连续提钻取心钻进,多次起下钻及长时间的裸眼对井壁稳定提出较大挑战;不同钻进工艺具有不同的特点,对钻井液也提出挑战。针对以上难点,研制出了抗高温聚合物钻井液:1.0%钠膨润土+2%凹凸棒土+0.2% KOH+（0.5%~1%）高分子量降滤失剂+1%中分子量降滤失剂+2.5%成膜剂+（2%~4%） SMC+2% FT+3% KCl+2% NaCOOH+3%白油。四开初期对三开的井浆进行评价,结合大量的室内小型转换实验,以原井浆为基础逐步进行转换,以满足钻进要求;五开因处理事故对井浆性能调整较大,事故结束后简化钻井液处理剂种类,逐渐将性能调至稳定状态。在松科2井现场应用时,根据实际情况及时调整,该阶段钻井液高温下流变性好、高温稳定性强,室内评价其抗温能力达到240℃,热滚72 h后性能良好,为顺利完成该阶段钻探工作提供了技术支撑,对提高钻探质量、降低勘探成本起到指导作用。      

风险探井花深1x井深部破碎带地层钻井液技术

花深1x井是中国石油集团部署在福山油田的最大井深大位移风险探井,设计井深为5713.16 m,钻探目的为预探断鼻高部位流三段含油气情况及预测石油储量。该井位于北部湾盆地福山凹陷,其古近系流沙港组地层复杂,存在断层和厚达1300 m破碎带,泥岩硬脆性强,微裂缝与层理发育,水敏性极强,极易失稳垮塌;地层温度在180℃以上,对钻井液抗高温性能要求高。设计最大位移为3208 m,大位移井眼对钻井液流变性、抑制性和润滑性要求更高。在钻探过程中,因对地层岩性掌握不够,于四开大斜度段出现严重垮塌,造成3次侧钻,因此在第3次侧钻的井眼（井眼Ⅳ）使用有机盐与无机盐复配的复合盐水钻井液,该钻井液具有强抑制、强封堵和抗高温性,解决了流沙港组流二段与流三段交界面破碎带地层垮塌难题,保证了该井四开各项工序安全施工。      

杨税务潜山高温油气藏勘探突破的关键井筒技术

杨税务潜山是冀中坳陷重点勘探区域,具有良好的勘探前景。AT1x井是该区域的一口风险探井,完钻井深5 496 m,储层温度超过180 ℃,钻遇地层岩性复杂,井筒作业面临钻井提速难、井壁防塌难、储层评价难、储层改造难等一系列问题。为此针对高温潜山油藏勘探开发的关键井筒技术进行了攻关:在电镜扫描发现裂缝的基础上,在KCl复合盐钻井液中加入聚胺抑制剂和纳米防塌封堵剂,钻井液封堵能力提高,平均井径扩大率小于10%;优选出PDC钻头及其配套提速工具,平均机械钻速由可对比井的1.94 m/h提高到4.11 m/h;采用常规+成像+偶极声波远探测的一体化配套测井技术系列,实现了由井筒到井旁缝洞体精细刻画,为储层评价及压裂选层提供了依据;研发了“深度沟通裂缝和储层体积改造”相结合的高温裂缝型碳酸盐岩储层体积酸压改造技术。AT1井酸压后试油日产气41×104 m3、日产油71 m3,实现了冀中北部深潜山勘探的新突破。上述技术有效解决了冀中坳陷杨税务潜山开发井筒难题,也为高温深井裂缝性油藏开发提供了可选择的技术。     

抗高温高密度钻井液在印尼LOFIN-2井的研究和应用

LOFIN-2井是部署在印尼东部塞兰岛的一口重点探井,垂深为5861 m,为印尼陆上最深井。该井高温高密度井段预测井温为150~180℃,密度为2.10~2.16 g/cm3,发育裂缝性页岩、含高压盐水层,易发生诱导性井漏和盐水侵,并且发育粉砂质泥岩,易分散造浆使抗高温高密度钻井液的流变性难以控制。针对LOFIN-2井高温高密度和地层特点,提出了钻井液设计性能参数,并进行现场验证,从抵抗温度对钻井液性能破坏出发,优选抗温处理剂,研制出一套抗温180℃、密度2.10~1.26 g/cm3的水基钻井液体系,该体系在现场应用性能稳定,配制维护简单,应用效果良好,为该区块后续高温高压钻井液体系提供了一种选择。      

昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液技术

近年来,柴达木盆地加强了向纵深勘探的力度,高温、超高温成为考验钻井液的关键因素。通过开展超高温稳定性能、流变性能以及超高温条件下的滤失性控制等方面的技术攻关,在聚胺有机盐钻井液基础上,对超高温钻井液体系降滤失剂和抑制剂进行优选,形成昆2加深井超高温聚胺有机盐钻井液的最终配方。该配方钻井液在老化48 h后,高温高压滤失量保持在10 mL以内。昆2加深井段岩性以泥岩为主,岩石水敏强,易膨胀分散,通过无机盐KCl与有机盐以及聚胺的有效结合,极大地提高了钻井液抑制性能,泥岩岩心膨胀量降低率达93.33%。该井在基岩段6934~6995 m井段多次发生漏失,通过在井浆中复配5%惰性架桥封堵剂ZYD+3%超细碳酸钙QS-4+2%胶质粒子,以交联的模式封堵漏失层,分级多次操作,使基岩风化带的地层承压能力达到了2.00 g/cm3的当量密度,为超深井段的井壁失稳和井漏的预防治理发挥了关键作用。顺利完成了柴达木盆地第一超高温超深井昆2加深井的钻探保障任务。      

多元聚胺钻井液研究与应用

针对大港油田明化镇强造浆地层,采用端胺基保护的方法开发了一种小分子多元聚胺抑制剂,解决了常规聚胺类处理剂在高膨润土含量下造成的体系破胶问题。依托自主研发的多元聚胺抑制剂形成了一套高膨润土容纳的钻井液体系,体系抗温150℃,10%膨润土干粉污染后体系的流变性良好,生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环境保护指标,解决了大港油田地层强造浆、易垮塌难点。该体系在大港油田港3-52-1井进行了现场应用,全井施工顺利,无事故复杂。与邻井相比,在井深更深、井斜更大、井底位移更长的情况下,机械钻速提高了7%以上。     

磺基甜菜碱的合成及其在水包油乳化钻井液中的应用

水包油乳化钻井液作为一种重要的低密度水基钻井液体系,在低压油气层钻探中有着较为广泛的应用,针对目前该体系在深部地层使用过程中出现的抗温能力不足的问题,室内通过一步反应合成了不同碳链数的磺基甜菜碱,测定了其在高温处理后的表面性能变化情况,并将其引入水包油乳化钻井液中。实验结果表明,配制得到的钻井液性能良好,乳化稳定性好,在经过180~210℃热滚动16 h后,体系黏度、切力仍处于合理范围,高温高压滤失量均小于20 mL,满足基本要求;体系稳定性较好,无析油破乳现象发生;且具备一定的抗污染能力,抗水污染达15%,抗柴油污染达15%,抗钻屑污染达15%,抗盐污染达2%,因而能够满足深部低压油气层钻井的要求。      

多元聚胺钻井液研究与应用

针对大港油田明化镇强造浆地层,采用端胺基保护的方法开发了一种小分子多元聚胺抑制剂,解决了常规聚胺类处理剂在高膨润土含量下造成的体系破胶问题。依托自主研发的多元聚胺抑制剂形成了一套高膨润土容纳的钻井液体系,体系抗温150℃,10%膨润土干粉污染后体系的流变性良好,生物毒性、生物降解性及金属含量等均符合环境保护指标,解决了大港油田地层强造浆、易垮塌难点。该体系在大港油田港3-52-1井进行了现场应用,全井施工顺利,无事故复杂。与邻井相比,在井深更深、井斜更大、井底位移更长的情况下,机械钻速提高了7%以上。      

塔深1井8408米超深井钻井液技术

2006年7月钻至井深8408m的塔深1井,是目前亚洲最深井。钻井过程中,钻井液工艺技术克服了高温、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,创造性应用微漏强钻技术、超深井稠浆段塞携砂工艺技术。用国产先进仪器对钻井液性能检测,其高温稳定性、润滑性、防塌性和失水造壁性都得到很好控制,成功地钻至8408m,塔深1井超深井钻井液工艺技术的成功应用,证明我国钻井液技术已达到国际先进水平,因此,这套钻井液技术具有一定的推广意义。