新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅰ)

新型“钻井”固井液是兼顾钻井,固井两大功能的油田工作液,它采用第一组分－－潜胶凝组分,和膨润土、水及其它处理剂配制成适于长期循环的钻井液体,潜胶凝成分在此时是惰性的;钻井完成后,在钻井液中加入第二组分－－激活剂或聚合物,把钻井液转化为胶凝浆,将胶凝浆泵入环空,上返于设计高度,候凝使之固化,既完成一次注水泥作业,在现场固井时,可以采用泥饼和井眼环空间时固化胶结或先将泥饼预固化,然后后用胶凝浆固井的施工方式。新型“钻井”固井液体系可归纳为：高炉水淬矿渣,激活剂体;金属化合物,聚合物组成的离子型聚合物体系渣,激活剂体系;金属化合物,聚合组成的离子型聚合物体系;金属化合物、磷酸组成的磷酸盐体系,新型“钻井”固井液技术摒弃了传统的固井工艺和固井材料,有效地解决了在占井,固井过程中出现的循环漏失,液柱回落问题,有助于泥饼及井壁的稳定;有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相容问题,有效地提高了固井质量,特别是第二界面的胶结质量;淡化了顶替要机理和顶替技术,解决了废弃钻井液排放造成的环境保护问题,它的实现将带来钻井,固井一体化的技术革命,介绍了新型“钻井”固井液的工艺路线及其配方设计。     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅱ)

为了将新型“钻井”固井液应用于现场,美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者,在多功能钻井液（UF）性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验工作,实验研究手段和方法主要是实验室模拟和评估技术,研究设计出一套非常规应用的实验方法。试验包括可装卸滤失岩心的抗压强度和剪切胶结强度实验、激活剂的扩散实验、水平井大型井筒模拟实验和高温高压剪切胶结实验。介绍了新型“钻井”固井液在国内外的现场应用情况以及它的技术优势。     

废弃钻井完井液固液分离技术研究进展

固液分离技术是废弃钻井完井液治理的关键技术之一.固液分离的效率和效果主要取决于对废弃钻井完井液体系的胶体稳定性的破坏,这是由絮凝剂、助凝剂、废液稀释比和絮凝动力学等因素共同作用的结果.为实现废弃钻井完井液固液分离工艺在现场的实施,国内外开发了多种组合式技术和装备,采用混凝、沉淀、气浮、过滤、氧化等单元联合处理,已经可以经济地处理废弃钻井完井液.     

多功能完井液和高密度矿渣固井液技术研究

针对泥饼对固井质量的影响和调整更新井固井的技术难点,结合泥浆转化水泥浆技术,配制了多功能完井液,配合高密度矿渣固井液代替纯水泥在调整更新井封固油层,多功能完井液形成的泥饼厚度在小于1.5 mm时能完全固化,可提高第一、二界面的胶结质量,多功能完井液和矿渣固井液相容性好,能提高顶替效率,有效地防止窜槽,经长庆马岭地区中78-5井和南174-5井现场应用结果表明,两口井固井质量均为优质井,而且能大幅度降低固井成本,但高密度矿渣固井液在施工中平均密度低于设计密度,还有待于进一步完善。     

MTC固井液的研究应用

本文依据矿渣的水化行为，通过大量室内试验，优选了矿渣，外加剂和配方，且研究了吉林油田索深１井钻井液转变成ＭＴＣ固井液的配方及其特性，设计了与之匹配的现场固井应用工艺技术，在索深１井技术套管固井施工事取得成功。     

乌龙1井低密度MTC钻井砂双级固井工艺

乌龙１井是在南方海相碳酸盐岩新区楚雄盆地乌龙口背斜高点的一口区域探井，全井均有渗透性漏失，从而严重增加了固井难度。介绍了该井低密度ＭＴＣ双级固井的设计施工情况，声幅测井表明，固井质量优良。     

钻井液转化为固井液固井的研究及现场应用

本文着重介绍ＭＴＣ的固化原理，室内实验结果评价，现场施工配注工艺及应用效果。     

无固相钻井完井液研究与应用进展

简要介绍了无固相钻井完井液常用处理剂,如增黏剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和密度调节剂等.综述了无固相钻井完井液研究与应用现状,其种类包括甲酸盐、弱凝胶、强抑制聚胺、烷基糖苷、FA367/KCI和油页岩无固相钻井完井液等.对无固相钻井完井液的研究与应用提出了建议.     

矿渣对固井液性能的影响研究

为了研究矿渣对固井液性能的影响,通过对国内外主要的有关的矿渣固井技术的文献进行调研,对高炉水淬矿渣结构特、性能及其水化机理、影响矿渣固井液的固化因素和矿渣固化体性能和高温性能及其力学性能进行研究,用高炉水淬矿渣和油井水泥浆配制了一系列固井液并在不同水灰比下对其性能进行了实验研究。试验结果表明在0.44水灰比时,矿渣加量为30%时油井水泥的抗温性能最好。试模抗压强度也变好。在0.60水灰比时,矿渣加量达到30%时,试模抗压强度最高,固井液的表观粘度、塑性粘度、动切力也相应的有所提高,可增强固井液的稳定性。在0.80水灰比时,矿渣加入量为20%时,试模抗压强度最高,表观粘度不变,塑性粘度和动切力变化较小,可以提高固井质量。     

长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用

针对长庆油田老井侧钻井水泥封固质量差的问题,进行了老井侧钻井固井技术研究。总结和分析了调整更新井及侧钻井固井的特点和难点,在室内试验研究了防窜(油层)二凝水泥浆体系,试验了高效冲洗隔离液,提高了1、2界面的水泥胶结质量,采用了紊流+塞流的水泥浆顶替技术和平衡压力的侧钻井固井技术。现场固井46口,固井一次合格率100%,油层段优质率大于90%。侧钻井固井技术及其水泥浆体系的研制开发为长庆多级压力层系、低压易漏失、油气(伴生气)水活跃及长裸眼复杂井固井提供了理论依据和技术支撑,提高了固井质量,降低了固井成本。     

无固相钻井液的室内实验研究

大庆外围油藏储量巨大,但长期以来一直存在难以有效动用的问题,因为该低效油气田的储层保护问题难以解决.针对大庆外围油藏储层特点,通过科学的实验设计,在室内实验的基础上,研究出了一套保护储层的无固相钻井液技术,重点解决无固相钻井液滤失量大、抑制性难提高的问题,优选出了一套性能优良的无固相钻井液配方.该钻井液对储层的伤害小,有效地减小了固相损害、水敏、水锁和贾敏效应,滤失量小于6 mL,流变性好,密度调节范围宽,抗污染能力强,符合钻井完井液技术要求,在大庆外围"三低"油田具有较好的应用前景.     

深水低温合成基钻井液的室内研究

以线性α-烯烃(LAO)为基液,进行了适用于深水低温条件的合成基钻井液体系的室内研究。通过试验优选出了主辅乳化剂及其加量和油水比例:主乳化剂的推荐加量为6%,辅乳化剂推荐加量为0.8%,油水比为7∶3;评价了降滤失剂的作用效果和对钻井液性能的影响:3种降滤失剂中腐殖酸酰胺对钻井液粘度影响最小,降滤失效果最明显;确定了深水低温合成基钻井液体系的配方:LAO基液∶水(30%CaCl2溶液)(7∶3)+6%主乳化剂+0.8%辅乳化剂+4%有机土+3%石灰+1%润湿剂+0.5%增粘剂+1%降滤失剂+重晶石。试验表明两套典型配方合成基钻井液不仅具有较好的高温稳定性,而且低温下的流变性能够满足深水钻井的要求,该合成基钻井液具有较好的粘温性能,同时具有良好的抗盐、抗钙镁能力。     

高含量阳离子烷基糖苷钻井液室内研究

阳离子烷基糖苷(CAPG)具有优良的抑制和润滑性能。通过考察人造岩心浸泡、阳离子交换量(CEC)和水活度对钻井液性能的影响,确定CAPG的质量分数为30%,以此为基础制备出适用于页岩气水平井开发的高性能水基钻井液;用此钻井液浸泡岩心50 d保持原始抗压强度,极压润滑系数0.03~0.09,井壁稳定与润滑防卡能力与油基钻井液相当,悬浮稳定性和长期污染评价效果好。     

深水水基钻井液的室内研究

深水区域油气勘探已成为油气产量增长的重要组成部分。研制出了一套聚合物硅酸盐钻井液,该钻井液能够有效地抑制水合物的形成;具有一定的抗温性能和良好的井壁稳定性,岩屑滚动回收率在90%以上;保护油气层效果好,其渗透率恢复值在90%以上;采用发光细菌法对钻井液处理剂及体系的生物毒性进行了评价,结果表明它们均无生物毒性;该钻井液加重后性能满足深井钻井的要求。     

纳米钻井液材料GY-2室内研究

室内评价了自制纳米钻井液材料GY-2的流变性、滤失造壁性、抑制性和润滑性,分析了该处理剂的作用机理。实验结果表明:GY-2具有用量少、效果好的特点。4%膨润土和0.15%GY-2复配后的表观黏度为46mPa·s,塑性黏度为30mPa·s,动切力为16.4Pa,动塑比为0.56,滤失量为13.8mL。将GY-2加入钻井液中,表观黏度、塑性黏度和动切力均随GY-2加量的增加而增大,0.2%GY-2可使滤失量降低66.4%。GY-2可有效抑制泥页岩分散,含0.15%GY-2钻井液的一次岩屑回收率为91.8%,二次岩屑回收率为70.7%。GY-2可明显抑制黏土水化膨胀,起到稳定井壁的作用,保护油气层效果好。0.2%GY-2可使4%膨润土浆的润滑系数从0.502降至0.061,降低88%。     

高温低密度油基钻井液体系室内研究

在高温深井中,为了保护低压油气层,合成一种新型有机土MZ,用以配制高温低密度油基钻井液体系。室内研究结果表明:有机土MZ的胶体率优于有机土A828、B500A和B38,MZ在柴油中胶体率可高达97.4%,高温热滚前后主要性能变化小,表明高温并没有破坏其聚结胶联的空间网状结构,具有较好的胶体稳定性和抗温性;MZ晶层间距为2.05 nm,季铵盐离子取代金属离子进入膨润土层间,使其晶层间距增大;MZ配制的高温低密度油基钻井液体系,热滚前后黏度变化不大,热滚后具有较高的切力,高温高压滤失量小于3 mL;MZ配制的钻井液能抗温220℃,抗50%盐水或15%泥岩钻屑的侵入污染,满足深井复杂地层钻井液技术需求。      

硅酸盐钻井液用多功能润滑剂

北部湾盆地特殊地层特性导致钻井作业时井壁失稳情况频发,故引入具有“封固”优势的硅酸盐钻井液体系,但硅酸盐钻井液本身自带严重缺陷,即润滑与滤失问题。为了解决这些问题,研制出了一种ALM多功能润滑剂。室内研究结果表明: ALM多功能润滑剂具有优秀的润滑性能、抗磨性能,能抑制储层段掉块岩样水化分散;与硅酸盐体系配伍性良好,同时能够发挥其膜效应,降低钻井液的滤失量,加入5% ALM多功能润滑剂可使硅酸盐体系API滤失量从4.0 mL降到2.1 mL,高温高压滤失量从16.3 mL降至6.8 mL,且对体系的流变性能无影响,润滑系数降低率为85.21%,改善了该体系的润滑和抑制性能。      

复合硅酸盐钻井液体系室内研究

对复合硅酸盐钻井液作了详细的室内实验研究，包括：与常用钻井液和钻井液处理剂的配伍性，配方研究（膨润土含量，护胶剂PTV加量，pH值，降粘手段，加药顺序）和应用性能评定（阻止压力传递，滤液中SiO2含量，硅酸盐模数，硅酸盐加量与岩屑回收率，与其他体系钻井液抑制性比较，抗温，抗盐，抗钙性能，抗膨润土污染性能，加重钻井液，润滑剂的使用，电稳定性，岩心伤害）。主要结论如下：（1）硅酸盐对膨润土浆有降粘作用，与含有铵，钙等离子的处理剂如NH4HPAN，PMHC，PAC141等不配伍；（2）硅酸盐必须与护胶剂一起加入淡水钻井液中；（3）pH值是影响哇酸盐钻井液性能特别是粘度的主要因素（pH值应＞12），此外，护胶剂PTV含量，膨润土含量，硅酸盐模数及加量等对硅酸盐钻井液的流变性和滤失量有较大影响，聚合醇防塌润滑剂和表面活性剂ABS共用在改善硅酸盐钻井液润滑性能的同时，还能提高钻井液的高温稳定性。（4）配方适当的硅酸盐钻井液抗温，抗盐，抗钙，抗钻屑污染能力和封堵能力强，抑制性好，润滑性能好，稳定性好，保护储层的效果明显。报道了性能优良的硅酸盐钻井液的配方。     

废弃钻井液酸化-氧化-中和-生物降解组合处理工艺的实验研究

针对四川气田高浓度废钻井液,提出采用酸化破胶、固液分离、Fenton试剂氧化、CaO中和预处理和微生物降解组合工艺,使出水达到国家排放标准.实验表明,废钻井液酸化后的pH值小于5时,固液分离效果较好;初始pH值为3～4、H2O2加量为0.5～0.6 mol/L、反应时间大干2.5 h时,Fenton试剂催化氧化反应的处理效果最佳;利用CaO中和试剂的絮凝作用,能进一步降低CODcr值;在微生物降解处理中,活性污泥中的微生物经过筛选、驯化,可显著提高其对废水处理液中有机物的氧化分解能力和降解效率,出水CODcr值可稳定小于100 mg/L.该组合处理工艺实现了废钻井液的无害化处理,具有运行成本低、处理彻底、无隐患等特点.     

水基压裂液对煤层储气层伤害的室内研究

在煤粉填充物理模型（煤心）上，在室温下考察了过滤活性水，线性胶，滤去残渣的冻胶破胶液对渗透率的伤害。讨论了伤害煤层渗透率的两大因素；压裂液堵塞煤层割理；煤基质吸附压裂液而膨胀，所设计的煤心实验反映后一种因素的影响。实验结果表明，对于两种煤心的渗透率，线性胶的伤害率高达82.7%和91.4%。活性水的伤害率很小，仅为11.5%和3.2%；冻胶破胶液对另外两种煤心渗透率的伤害也相当高，达81.1%和54.5%。这些数据反映水基压裂液对不同煤化阶段煤层的伤害程度有较大差别，以羟丙基瓜尔胶作降阻剂的线性胶，其严重伤害来自吸附膨胀和残渣堵塞两个方面，但在地面压力太高的深井仍需使用此种压裂液，冻胶压裂液极易对煤层造成严重而不能解除的伤害，应慎重选择配方，对于煤层井的压裂，活性水压裂液的伤害最小。