超浅层大位移水平井“三低”钻井液技术

针对东部超浅层水平井水平段钻井中降摩阻扭矩大、托压严重等问题,分析了该区块的储层特征,构建了“低摩阻、强携砂、防水锁”的思路,优选了低成本的关键处理剂,形成了低摩阻、低成本和低伤害的水基钻井液体系,评价了其主要性能,并进行了现场试验。研究结果及试验表明,羧甲基纤维素(CMC)增黏提切效果好,最优加量为0.3%～0.5%,聚丙烯酸钾(KPAM)降失水明显,最优加量为1.0%～1.5%,复合润滑剂中固体润滑剂(SH-2)和液体润滑剂(RY-838)最佳复配比例为3∶7,防水剂为0.5%F-113。该钻井液体系渗透率恢复平均值为85.38%,中压失水小于5 mL,泥饼粘滞系数为0.052 4～0.061 2,动塑比为0.52～0.55。现场应用1口井,未出现严重托压,较邻井钻速提高13.5%,钻井液成本降低5.3%,有效解决了超浅层水平井钻井难题。     

裂缝性地层溢流侵入动态规律研究

在裂缝性地层钻井过程中,钻遇高压裂缝会出现比较严重的溢流,现有溢流机理模型多根据渗透性地层渗流理论建立,不适用于裂缝性地层,需要对自然条件下气体从裂缝流动至井筒的过程进行研究。分别基于赫兹弹性接触理论和二项式渗流理论,建立了裂缝微观闭合模型和裂缝气体流动模型,并以裂缝压力为结合点对两个模型进行了耦合,联立形成了考虑裂缝闭合条件的单条裂缝欠平衡溢流侵入模型。采用有限差分法对模型进行了数值求解,得到了考虑/不考虑闭合情况下裂缝几何形态（开度、半径）及压差对溢流规律的影响。模拟结果显示,相较于未考虑裂缝闭合情况的模型,由考虑裂缝闭合情况的模型得到的裂缝压降明显减缓,溢流持续时间变长,溢流速率变快,溢流总量更多。研究结果表明,相比于传统渗透性地层,裂缝性地层的溢流更加剧烈。      

逆流自吸效应对页岩油储层坍塌压力的影响研究

页岩油储层在采用水基钻井液欠平衡钻进时,由于毛细管力作用,钻井液滤液仍会进入地层,降低地层稳定性。为此,进行了逆流自吸效应对页岩油储层坍塌压力的影响规律研究。基于两相渗流理论,建立了逆流自吸作用下的水侵模型,分析发现页岩油储层井眼附近的含水饱和度随欠压差值增大而降低;在考虑水化作用对地层岩石强度的影响的基础上,建立了井周应力模型,对页岩油储层的坍塌压力当量密度变化规律进行了分析。研究发现:逆流自吸作用下,钻井时间越长,欠压差值越小,页岩油储层坍塌压力越大,越不利于井眼稳定;当只改变欠压差值时,页岩油储层最大井径扩大率存在最小值。研究认为,建立的井周应力模型可为页岩油储层欠平衡钻井设置合理欠压差值以及调整钻井液密度提供理论依据。      

塔河油田桑塔木组钻井液优化与室内评价

塔河油田顺托果勒低隆北缘地区奥陶系桑塔木组存在泥岩层段,而该泥岩层段中又存在以辉绿岩为 主的火成岩侵入体,地质情况非常复杂,致使钻井过程中井壁易发生失稳垮塌。利用高倍扫描电镜观察该辉绿岩 微观结构发现其存在微裂缝,因而要求钻井液具有较强的封堵性能。水化实验表明该泥岩水化分散性较强,因而 要求钻井液具有较强的抑制性能。通过室内实验,对关键处理剂降失水剂、抑制剂和封堵剂的加量进行了优化,进 而研制出优化钻井液。室内评价结果表明,所研制出的钻井液表观黏度适中,ＡＰＩ滤失量低至２．８ｍＬ,ＨＴＨＰ滤失 量为９．２ｍＬ,滤饼厚度为０．５ｍｍ,具有较好的流变性、封堵性和滤失造壁性,且抑制性能较好,岩样膨胀率为 ８０５％,滚动回收率为９３．４６％。该钻井液具有较强的抗盐、抗钙以及抗土污染的能力,性能稳定,满足该井段对钻 井液性能的要求。     

盐水溢流衍生黏附卡钻的机理研究

塔里木盆地区域内广泛发育盐膏层，地层系统复杂，在钻遇异常高压盐水层后易发生溢流，引发黏附卡钻。为此，通过建立黏附卡钻模型，进行了高压地层盐水溢流衍生卡钻方面的机理研究，开展了钻井液抗盐污染能力评价试验，研究了钻柱静止时间、轴向摩擦力与扭矩、摩擦因数及压差对黏附卡钻的影响规律。研究结果表明：基于室内试验结果拟合得到泥饼厚度和摩擦因数随盐水体积分数和时间的变化规律，拟合优度R²均大于0.9;轴向摩擦力与扭矩均随钻柱静止时间的延长呈对数型增加，随盐水体积分数的增加而急剧增加，随摩擦因数的增加先缓慢增加后快速增加，随压差的增大几乎持续稳定增加。所得结论可为油田制定防卡对策和安全钻井提供理论支撑。