井眼强化随钻防漏技术研究与应用

长段裸眼孔隙-裂缝发育带来的漏失问题,严重影响钻井提速,并造成相当大的经济损失。在孔隙-微裂缝地层或诱导性裂缝地层中作业,钻井液密度较低时会出现井壁不稳定现象,而钻井液密度较高时又出现井漏、安全密度窗口较窄等问题,文章研究了解决这一问题的井眼强化随钻防漏体系。体系中的微米级和纳米级高强度刚性颗粒随钻头破岩时迅速嵌入到井周孔隙和微裂缝中,产生沿井眼切线方向的挤压,微米级纤维材料快速充填,形成致密的网络封堵结构,在井壁形成“桶箍效应”,大大提高了井眼承压能力和井壁稳定性。室内评价实验表明,清水封堵体系承压 ５ＭＰａ以上,井浆封堵体系承压 ７ＭＰａ以上。在实际现场应用中,井眼强化随钻防漏体系在解决安全密度窗口较窄问题方面取得了满意的效果。     

硬脆性泥页岩微米-纳米级裂缝封堵评价新方法

为解决应用常规封堵评价方法优选的封堵材料对大庆油田致密油裂缝性地层封堵效果差的难题，选用由不锈钢粉末经特殊工艺压制成的薄片作为封堵介质来模拟微米和纳米级裂缝，并自主设计加工了封堵评价装置，形成了微米-纳米级微裂缝封堵评价新方法。室内试验结果表明，封堵评价新方法可替代高温高压滤失试验对钻井液的封堵性能进行评价，且优选的钻井液配方对微米级和纳米级裂缝都具有较强的封堵能力。应用该方法对封堵材料配方及加量进行了优化，形成了强封堵型水基钻井液配方，并在大庆油田F38-P1井进行了现场试验，解决了青山口组地层在钻进过程中的井壁剥落、掉块等井壁失稳问题。研究结果表明，裂缝封堵评价新方法可以模拟井底温度条件下对钻井液的封堵性能进行评价，且具有操作简单、评价精度高等优点，为大庆油田致密油藏高效开发提供了技术支持。      

超低渗透钻井液防漏堵漏技术研究与应用

在水基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液.介绍了超低渗透钻井液提高地层承压能力及防漏堵漏的机理.超低渗透钻井液对不同孔隙的砂岩、岩心和裂缝性地层具有很好的封堵能力,可以实现近零滤失;零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高岩心承压能力.在大港油田和辽河油田多口井的现场应用中,超低渗透钻井液在长裸眼多压力层系或压力衰竭地层防止了漏失、卡钻和坍塌的发生,表明超低渗透钻井液能自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵薄层,可有效封堵不同孔喉地层和微裂缝泥页岩地层.超低渗透钻井液封堵隔层承压能力强,能提高漏失压力和破裂压力梯度,相当于扩大了安全密度窗口.     

纳米封堵效果评价方法研究

在含有大量微纳米孔隙的页岩地层钻井过程中,如何有效阻止钻井液或者滤液通过这些微纳米孔隙进入地层,防止页岩水化分散,成为安全快速钻井的关键技术难题。目前,采用纳米级封堵剂是防止井壁失稳的一种有效方法,因此有必要对纳米级封堵剂封堵效果评价方法进行分析探讨,为纳米级封堵剂的优选提供依据。在对五种评价实验方法分析研究的基础上,得出高压渗透性失水评价实验和压力传递实验更能真实反映封堵效果,建议在此基础上进一步完善形成纳米级封堵剂封堵效果评价方法。这对钻井液用纳米封堵剂的选择以及钻井液配方的井壁稳定效果评价都具有积极意义。     

三塘湖油田微泡沫防漏钻井液技术研究与应用

为减少低压地层的井漏问题,室内将优选出的高效起泡剂与稳泡剂、抑制剂、降失水剂、井壁稳定剂等进行配伍,形成了微泡沫钻井液。在微观结构研究中,微泡沫显示了独特的多层膜结构特征,膜强度高,微泡沫在钻井液中分布均匀,可以有效降低钻井液的密度。室内对微泡沫钻井液性能的研究表明,微泡沫钻井液密度低,可以适应高温高压的地层条件,抑制性强,可较大幅度地提高油气层保护效果。在三塘湖油田的应用表明,微泡沫钻井液适用于封堵低压漏失地层,且现场配制简单、易于转化、维护方便,钻井液性能稳定,能够满足钻井工艺的要求,泥浆泵上水正常,应用井段钻井液密度降低到0.95g/cm~3以下,防止了井漏情况发生,减轻了油气层污染,保证了钻井工作的顺利进行。     

超低渗透钻井液在花3-8井的应用

海南福山凹陷花场构造的流二段地层含有易垮塌的硬脆性泥岩，裸眼段较长，存在多套地层压力系统，在钻井施工中经常发生大段划眼、井漏等复杂情况。针对该区块的地层情况，在花3—8井流二段采用超低渗透钻井液。该钻井液能在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵薄层，有效封堵不同渗透性地层和地层层理裂缝，阻止钻井液及其滤液进入地层中，有效防止了地层水化膨胀，防止井壁垮塌。现场应用表明，超低渗透钻井液性能稳定，井壁稳定能力强，钻井及完井施工顺利，使该井流二段的井径扩大率比邻井下降了55％，钻井液密度比邻井降低0．08～0．10g／cm^2。     

青海油田水平井钻井液技术

青海油田水平井钻进过程中经常发生大段划眼、卡钻、井塌和井漏等复杂情况.为解决井壁垮塌、井眼阻卡,防止岩屑床形成、降低摩阻和保护产层等难题.针对不同地区、不同地层特征的水平井对钻井液性能的要求,从钻井液的润滑性、携岩能力、降滤失效果等方面出发,形成了水基成膜钻井液和聚合醇甲酸盐超低渗透钻井液,同时制定出合理的钻井液维护处理方案.现场应用结果表明,水基成膜钻井液和聚合醇甲酸盐超低渗透钻井液性能稳定,井壁稳定能力强,润滑性好、滤失量低,顺利完成了水平井的钻井、电测、下套管和固井作业等施工.利用钻井液的半透膜性能配合使用屏蔽暂堵技术,有效地封堵地层层理裂隙,防止了地层水化膨胀、黏土颗粒的运移及井壁坍塌,起到较好的保护油气层效果.     

塔参1井破碎性白云岩地层防塌技术

塔参１井是迄今为止在塔里木盆地钻成的陆上第一超深井。该井在钻进奥陶系、寒武系白云岩地层时,井眼发生严重坍塌,导致难以继续钻进。本文从地层岩石矿物组分、理化性能和地应力三方面分析了井眼坍塌的原因。经室内一系列封堵试验,现场采用密度适当的钻井液并加入软化点适当、颗粒度较小的封堵材料加强对地层裂缝、微裂缝的封堵,从而成功地解决了塔参１井超深井段破碎性白云岩地层坍塌问题     

超低渗透钻井液提高地层承压能力机理研究

通过超低渗透钻井液高温高压条件下侵入岩石深度实验、侵入岩石深度实验后的岩心清除泥饼前后岩心承压能力实验、提高裂缝承压能力实验、钻井液中加入零滤失井眼稳定剂前后岩心滤失量随时间变化关系实验,以及超低渗透钻井液在滤液进入岩心浅层后封堵孔隙的电子显微照片分析可知,超低渗透钻井液提高地层承压能力机理是利用特殊聚合物处理剂,在井壁岩石表面浓集形成胶束,依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性,封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵膜,有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层.超低渗透钻井液在井壁表层能快速形成渗透率为零的封堵层,在井壁的外围形成保护层,钻井液及其滤液完全隔离不会渗透到地层深处,可实现接近零滤失.零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力,这样在现场应用中就能提高漏失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口.     

顺北蓬1井444.5 mm长裸眼井筒强化钻井液技术

针对顺北蓬1井二开444.5 mm长裸眼井段钻遇的三叠系泥岩地层易水化膨胀和井眼失稳,二叠系巨厚火成岩地层裂缝孔隙发育、易发生掉块垮塌和井漏等问题,研究了井筒强化钻井液技术。在分析三叠系地层井眼失稳机理及二叠系地层井漏原因的基础上,制定了防塌防漏技术对策,优选了抑制剂SMJA-1、防塌剂SMNA-1和封堵剂SMGF-1等关键处理剂,构建了强抑制强封堵钻井液体系。现场应用显示,二开钻进期间,钻井液性能稳定,泥岩钻屑棱角分明、完整度高;裸眼段井眼稳定,起下钻顺畅;钻井时间逾90 d,平均井径扩大率仅4.7%。应用效果表明,以强抑制强封堵钻井液及配套施工工艺为核心的井筒强化钻井液技术,能有效解决顺北蓬1井三叠系地层井眼失稳与二叠系地层井漏的问题,并可为后续顺北区块类似井的钻井提供借鉴。      

微纳米封堵技术研究及应用

KL3-2油田开发井中东营组下段和沙河街组泥页岩易剥落掉块,导致严重的井下复杂情况。通过X射线衍射、扫描电镜、孔径分布测试、理化性能分析、岩样浸泡实验、岩样自吸水实验等,分析了该地层井壁失稳机理。结果表明:该地层脆性矿物含量高达60%以上,膨胀性黏土矿物含量低,基质微孔隙、微裂缝、层理发育,属于典型的硬脆性泥页岩。钻井液滤液在毛细管力和压差作用下沿微裂缝侵入地层内部,微裂缝、微裂隙的延伸、扩展是泥页岩地层井壁失稳的主要原因。钻井液技术对策为加强微孔、微裂缝的封堵,加强抑制,研选了微纳米封堵剂HSM和页岩抑制剂胺基硅醇HAS,构建了防塌钻井液体系。评价表明,该体系能够有效地封堵泥页岩微孔、微裂缝,阻缓压力传递。现场应用表明,微纳米封堵钻井液能显著改善滤饼质量,降低滤失量,大大减少了钻井液滤液由于压差作用侵入地层,防止由其引起微裂缝、微裂隙延伸、扩展而导致井壁不稳定和各种井下复杂情况的发生。      

准噶尔盆地南缘高性能水基钻井液研究及应用

准噶尔南缘安集海河组地层压力系数高,伊/蒙黏土含量高。钻井过程中普遍存在钻头泥包、井壁垮塌、钻井液的膨润土含量值增长快、性能稳定周期短等技术难题,常规井用的高性能钻井液不能满足该地层安全钻井的需要。开展了南缘山前构造井的强抑制高性能水基钻井液研究,评价了胺基抑制剂SIAT、胺基硅醇HAS和键合剂HBA三者的协同抑制性能和两种微纳米封堵剂的封堵性能。通过正交实验,形成了一套强抑制高性能水基钻井液体系,对体系的抑制性、抗污染能力和抗温性能进行了评价。现场应用表明,强抑制高性能水基钻井液性能稳定,钻井过程中无钻头泥包现象,钻屑代表性好,井壁稳定,电测和下套管作业安全。      

裂缝性泥页岩地层防塌误区及强封堵防塌对策

对于裂缝发育等破碎性地层,在井筒内外压差作用下钻井液极易沿裂缝等天然通道侵入地层,致使近井裂缝发育带孔隙压力增加,引发泥页岩水化膨胀及强度性能下降,导致坍塌压力增加,从而使得井壁垮塌越加严重,搞清破碎性地层垮塌机理至关重要。结合延安气田石盒子和石千峰组裂缝性泥页岩“越提密度、垮塌越严重”井塌处理误区,指出缺乏对裂缝有效封堵是症结所在。为此提出适用于裂缝发育等破碎性地层“封堵为先、抑制水化、合理密度”的防塌技术对策,在此基础上,优选出延安气田强封堵钻井液配方并在现场成功应用,相关技术思路及研究成果可为类似破碎性地层防塌提供参考。      

有机盐聚合醇钻井液在页岩气井中的应用

针对页岩气开发中面临的页岩极易吸水膨胀、缩径、破碎垮塌等特点,优选出了有机盐聚合醇钻井液的配方.性能评价结果表明,与现场常用的聚合物和聚磺钻井液相比,该有机盐聚合醇钻井液具有较强的抑制性、封堵性能和较低的渗透性及活度,能阻止滤液进入页岩地层,防止页岩吸水膨胀垮塌,充分体现了体系的低活度防塌性能.并通过在第一口页岩气专层井宁206井的现场应用表明,有机盐聚合醇钻井液能解决易塌页岩地层的井眼稳定和页岩气井高伽玛碳质页岩的失稳问题.     

纳米封堵剂性能评价及机理分析

页岩气开发中,保证井壁稳定是其关键技术之一,钻井液良好的封堵能力是井壁稳定的基础,而封堵剂则是钻井液良好封堵能力的基本保障。但泥页岩地层微裂缝微孔隙发育多,通常处于纳微米级,渗透率极低,普通封堵剂固相颗粒粒径较大,难以进入泥页岩地层形成有效的封堵,而纳米级封堵剂则能对泥页岩地层表现出良好的封堵性能。文章在分析前人对封堵剂评价方法基础上,采用不同级配固相颗粒人造滤饼的方法来模拟泥页岩低孔低渗的特性,对3种封堵剂(聚合醇JH-1,纳米LAT,纳米Fe_3O_4)在不同的温度及浓度加量条件下进行了封堵性能评价,确定了3种封堵剂的适用温度和最佳加量,并对它们的封堵机理进行了简单的分析。     

海洋环保型钻井液在南海乌石区块的应用

WS16-5-1d井是部署在南海北部湾海域乌石16-5凹陷东区反转构造带上的一口预探井,完井井深3660 m.为满足海洋环保钻井及井眼稳定等相关要求,经室内研究形成了一套无毒、降解能力强、抑制性强、封堵性强、性能良好的海洋环保型钻井液.在现场应用中,该钻井液有效抑制了流沙港组页岩井段地层坍塌,解决由于页岩垮塌而造成的划...     

新疆塔北地区优快钻井钻井液技术

针对塔北地区"长裸眼"钻井中极易发生渗漏、缩径阻卡、垮塌扩径等一系列问题,提出了优快钻井钻井液技术,着重突出钻井液的强包被、强抑制、强封堵防塌特性,实现安全、快速钻井。介绍了塔北地区地层特点和技术难点、相应的钻井液技术对策、钻井液体系选择和技术要点以及分段钻井液技术。通过现场应用表明,优快钻井钻井液技术具有强抑制、强包被、强封堵防塌特性,能解决"长裸眼"阻卡和井眼稳定问题,对安全、快速钻井具有很好的技术价值。     

伊拉克米桑Fauqi油田水平井造斜段钻井液技术

Fauqi油田水平井的造斜和稳斜井段一般在3 350~4 480 m,该井段属于白垩系,主要由灰岩、泥岩及页岩组成,地层岩性易发生垮塌,长期开采造成压力系数低,施工过程中又易发生井壁坍塌、黏附卡钻和井漏等复杂事故。针对该地层的特点,FQCS**井采用BZ-KSM钻井液体系。现场施工中,在BZ-KSM钻井液中引入了BZ-YRH,对改进钻井液流变性能,防止岩屑床形成起到了明显的作用;加入了BZ-YFT、纳米封堵剂及硅酸盐等处理剂,对提高钻井液的防塌抑制性能、防止钻屑分散具有明显的作用;由于地层易漏易塌,在五开直井段钻进过程中钻井液密度维持在1.22~1.28 g/cm3之间,起钻换定向钻具前再将密度提高到1.35 g/cm3。应用结果表明,该钻井液充分利用了K+离子的抑制作用、硅酸盐的聚结封堵效果及高分子量聚合物的降滤失作用等,解决了抑制与分散、井壁垮塌与岩屑携带的问题,保证了施工井的顺利完成。      

埕海油田2区沙河街组地层井壁失稳原因及对策

埕海油田2区沙1段地层在钻井过程中,井壁失稳,垮塌严重。通过分析沙1段地层岩性、矿物组分、理化性能、三个压力剖面、钻井液的抑制性与封堵性对该段地层力学性能与坍塌压力的影响,认为造成该地层发生井壁失稳的主要原因是,钻井液密度低于地层坍塌压力当量钻井液密度（考虑实际井身剖面、地应力与岩石力学性能等因素计算）、钻井液封堵性与泥饼质量差。提出了以下技术措施:先根据地层特性选择钻井液体系,再根据所钻井实际井身剖面、地应力、岩石力学性能确定的地层坍塌压力系数确定钻井液密度,最后通过对钻井液进行维护处理增强钻井液的抑制性和封堵性。在张海21-21L井直径155.6 mm井眼侧钻过程中的应用表明,该技术措施较好地解决了沙1段地层的井壁失稳难题,顺利钻穿易坍塌的沙1段,仅用时7 d就钻至完钻井深（4 070 m）,且测井、下筛管和完井等作业均顺利完成。      

“三强”防塌钻井液的研究与应用

通过对四川地区地层失稳的机理分析,认为失稳主要由以下原因造成:地层中的泥页岩吸水膨胀造成井壁失稳;地层中存在众多纵横交错的裂缝、微裂缝,裂缝、微裂缝吸水引起应力失衡,或者地层因受到频繁的拉伸和挤压作用形成破碎带,在破碎带地层泥页岩吸水膨胀和应力失衡同时存在,造成井壁失稳.针对井壁失稳的原因,采取了包被、抑制和封堵相结合的方法,经过室内实验优选出“三强”(强包被、强抑制、强封堵)防塌钻井液.该体系通过现场20多口井的应用,解决了气液转换过程中出现的垮塌和正常钻进中的井壁稳定问题,使用的钻井液密度最高达到2.20 g/cm3,其抑制能力高于7％氯化钾溶液,封堵能力强于普通封堵钻井液,可在不同地区不同密度下使用,适应性强.