塔河油田井壁稳定机理与防塌钻井液技术研究

针对塔河油田井壁不稳定地层,选取代表性泥页岩岩心,通过X-射线衍射、扫描电镜、膨胀、分散、比表面积、比亲水量等试验方法,进行了矿物组成、层理结构和理化性能分析,弄清了塔河油田井壁不稳定的主要原因,提出了有效的井壁稳定技术对策,优选出2套防塌钻井液配方。现场试验表明,2套防塌钻井液配方均具有中途转型顺利、维护处理简单、防塌效果突出等优点,使用该钻井液体系可加快钻井速度,节约钻井综合成本。     

硅钾基防塌钻井液在江汉松滋油田的应用研究

根据江汉松滋油田地层泥页岩的矿物组成、微观结构及理化性能资料．研究出了适于该油田的硅钾基防塌钻井液体系的基本配方．评价了其防塌性能、抗钻屑污染能力及抗温能力．探讨了其防塌机理。现场应用表明．该体系维护容易．防塌效果明显。     

杂化硅防塌剂的合成与性能评价

为了既保持硅酸盐优良的防塌性能,又减轻或消除硅酸盐对钻井液体系流变性的影响,通过同步修饰法用C₂H₃OSiCl₃对二氧化硅进行表面修饰后,再与山梨醇进行杂化反应合成了杂化硅防塌剂,研究了杂化硅防塌剂与常用处理剂配制的钻井液体系的流变性和防塌性能。结果表明,二氧化硅表面修饰的适宜反应条件为：室温、pH=8、2 mol/L 正硅酸乙酯、25% C₂H₃OSiCl₃、胶凝时间为2 h;杂化硅防塌剂具有有机/无机杂化结构。杂化硅防塌钻井液体系的流变性良好,抗温达150℃,阻缓压力传递的效果明显,防塌效果优于两性离子聚合物钻井液和聚丙烯酸钾钻井液体系。图6 表3 参21     

环境无害化保护油气层钻井液研究应用

前期研究工作表明，目前钻井液的主要污染源是润滑剂(油类)、防塌剂和油层保护剂(沥青类)及高温降粘剂(铬类)，据此筛选了高效无毒的润滑剂FXJS-2(聚多元醇类，兼有防塌作用)，防塌剂SD-301(聚合醇类，兼有润滑、保护油层作用)，高温降粘剂SF-1(硅氟类)，评价了这3种添加剂在钻井液中的相关性能。将这3种添加剂与江苏油田应用的添加剂PMHA-Ⅱ、Coater、NH4-HPAN进行配伍，得到了用于江苏油田的环境无害化保护油气层钻井液体系配方X1和X2，与原用钻井液X3和X4对照，实验测定了这些钻井液的流变、滤失、防塌、岩心伤害等项性能及毒性。X1和X2无生物毒性，化学毒性小(满足有关国家标准要求)，较易生物降解，而X3和X4生物毒性大，化学毒性较大且难生物降解。详细介绍了江苏油田下里河WZ地区两口探井的工程简况、使用环境无害化保护油气层钻井液施工工艺及良好的防塌、润滑、降滤失及环保效果。图1表12参4。     

“三低”水基钻井液防塌技术在四川超深井中的应用

气体钻井在川渝地区大幅度地提高了机械钻速，受到钻井界的青睐，但气体钻井结束替入常规水基钻井液后普遍出现了严重的井壁失稳难题，导致了长时间大段划眼复杂情况的频繁发生。为此，从分析气体钻井替入钻井液后井壁失稳的水敏性原因入手，提出了解决井壁失稳的技术思路，即将润湿反转防塌技术-低渗透防塌技术-低活度防塌技术三者有机集成在一套钻井液体系中，形成具有“低润湿反转角、低渗透、低活度”特点的“三低”水基钻井液防塌技术，并在室内对获得的“三低”水基钻井液成果配方进行了定量的防塌效果评价。研究结果与现场试验表明，“三低”水基钻井液能够很好地解决气体钻井结束替入水基钻井液后出现的井壁失稳难题；它能在30 min内使泥页岩地层发生明显润湿反转和惰性化反应；在180 min内能彻底密封裂缝，并在泥页岩表面形成致密疏水涂层；无论是在短期防塌，还是在长效防塌方面都具有显著的效果。适合在类似川中地区的气体钻井中推广应用。     

用动态试验方法研究井壁化学稳定性

结合大庆油田的实际情况,利用高温高压径向动态模拟装置进行了4个方面的研究:(1)高温高压下钻井液的径向动滤失;(2)高温高压下钻井液的防塌性能评价;(3)硬脆性泥页岩防塌剂的防塌机理;(4)防塌钻井液的体系。并对钻井液及降滤失剂、防塌剂在不同温度、压力下的滤失特性进行了试验,分析了径向动滤失形成的泥饼结构。认为在动态条件下钻井液的滤失速率随时间变化趋向一个常数;滤失速率随温度升高而增加,随固相增加而减少,随压差的增加而略有增加;降滤失剂对降低动滤失是有效的。经泥饼分析发现,降滤失剂在花饼形成过程中起重要作用。通过动态防塌装置可以模拟地下条件对泥页岩稳定性进行研究,也可以评价各种防塌剂的效果,认为降滤失剂和封堵剂的共同作用对非膨胀硬脆性泥页岩坍塌的预防有显著效果。     

聚胺抑制防塌钻井液技术在胜利滨5井工厂的应用

针对胜利滨5井工厂地质构造复杂,前期使用的聚合物润滑防塌钻井液和地层配伍性差,钻井时效低,优选出聚胺抑制防塌钻井液配方,并对该体系进行性能评价,结果表明,聚胺抑制防塌钻井液抑制性好,封堵性、润滑性及携岩能力强。该体系在滨5井工厂6口井现场应用,钻进过程中井壁稳定,井眼净化及润滑防卡效果好,钻完井时效高,达到了优快钻井的目的。     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。     

玉门油田青西地区防塌钻井液试验研究

针对青西地层的坍塌特性，通过粘土膨胀试验和正交试验，确定了防塌钻井液基本配方。同时，通过钻井液评价试验确定了钻井完井液配方和加重钻井液配方。     

华北油田岔河集油区钻井液技术

华北油田岔河集油区施工井多为二开井。由于井身简化，裸眼井段长，斜井施工多、注水井和采油井相对密集，钻井施工井下风险增大，给钻井液施工带来了难度。针对岔河集油区施工井的特点，采用相应的钻井液工艺技术和配方，在上部井段采用低固相正电胶聚合物抑制型钻井液，控制上部地层造浆，以防止地层水化膨胀，避免起下钻阻卡发生；下部井段采用聚磺防塌型钻井液，控制高温高压滤失量，提高防塌润滑能力，保证长裸眼井下施工安全作业。应用结果表明，该套钻井液体系满足了岔河集油区技术套管层次少、长裸眼施工井的要求。并且钻井液配方简单，易于施工，对解决长裸眼施工防阻卡效果明显。     

胜利油田保护储层的水平井钻、完井液技术

胜利油田的水平井钻、完井液开发应用已经有20余年历史,形成多项具有胜利特色的保护油气层的钻、完井液技术.从低密度钻井液、全油基钻井液完井液、保护低渗储层钻井液完井液、非渗透钻井液完井液和特殊的分支井钻井液完井液技术等5个方面进行了阐述.研究发现,在水平井钻、完井液技术中,最重要的是要保持钻井液具有强润滑性能、携岩性和储层保护性.在特强水敏性地层,需要采用全油基钻、完井液体系;在将来的水平井钻、完井液技术中,要特别注意采用全过程欠平衡钻井结合使用低(无)伤害体系;在储层钻进中建议使用专门的储层钻开液,以最大程度保护储层;钻完井后,需要实施高效解堵技术,特别是无伤害解堵技术(免酸洗和自解堵技术).实施以上技术可以建立有效的储层-油气井通道,实现油气产量最大化.     

胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏长水平段水平井钻井液技术

针对胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏水平井钻井中存在的井壁易失稳、滑动摩阻大、携岩困难等问题,通过线性膨胀试验评价了有机胺的抑制性,通过高温高压滤失试验评价了"原油+极压润滑剂"的封堵效果,并分析了原油加量对钻井液流变性和润滑性的影响规律,最终研制出高混油有机胺聚磺钻井液。室内研究表明,高混油有机胺聚磺钻井液的抗温性、流变性及抑制性好且性能稳定、润滑性能优良,可以达到现场要求。该钻井液在渤南区块应用了9口井,均未出现井壁坍塌和黏卡事故。其中,义123-9HF井三开井段平均井径扩大率5.8%,三开水平段钻进摩阻保持在60~80 kN,显示出良好的抑制防塌和润滑性能。由此可见,高混油有机胺聚磺钻井液可有效解决胜利油田渤南洼陷浊积岩油藏长水平段水平井钻井中存在的问题,也可为同类储层的提速钻进提供新的技术支持。      

2005年国外钻井液新技术

介绍了2005年钻井液技术在新型钻井液、保护油气层技术、防漏堵漏、井壁稳定等方面的新进展。新型钻井液方面介绍了高效水基钻井液、可防止重晶石沉降的INNOVERT钻井液体系、超临界二氧化碳钻井液、甲酸铯盐水高温高压井钻井液和完井液、乳化隔离液等。在保护油气层新技术方面介绍了新一代打开油层钻井液、油基钻井液滤液对气层影响的研究等。在防漏堵漏新技术方面介绍了含有膨胀聚合物颗粒和胶体颗粒的微复合有机／无机胶堵漏剂、可变形的密封剂（MAX_sHIELDTM）、一种新的漏失机理——注水冷却会诱发地层在钻井时发生漏失、交联水泥堵漏剂等。在井壁稳定技术方面介绍了利用分子模型对聚合物稳定页岩的机理进行了解，一种有效的高温高压降滤失剂——新型共聚物Hostadrill4706，预测油基和合成基钻井液密度的模型，降当量循环密度工具等。对振动筛筛网新的API标准等其它钻井液新技术也进行了介绍。     

国内外油气层保护技术的新发展(Ⅰ)--钻井完井液体系

系统介绍了无侵入钻井完井液、正电胶钻井完井液、硅酸盐钻井完井液、聚合醇钻井完井液、甲酸盐钻井完井液、葡萄糖甙钻井完井液、油基及合成基钻井完井液等保护油气层及保护环境钻井完井液(双保钻井完井液)的现状及发展趋势。双保钻井完井液推广应用的关键因素首先是所用的处理剂须与储层的岩石和储层流体配伍、无毒且可生物降解，同时成本较低；其次是应用新工艺、新材料，例如原材料以天然改性的化合物产生，或采用纳米级新型原材料。     

钻井油气层保护提高了勘探开发效益

实施良好的储层保护技术措施，是提高勘探开发效益的有效方法。油气层保护技术有很强的针对性，只有弄清储层特征、潜在损害因素、敏感性和钻井完井液损害机理，才能提出与储层相匹配的、合理的保护油气层的钻井完井液技术措施。新疆油田公司在2000年的钻井设计中强化了油气层保护设计内容，把油气层保护设计作为重要工作。从可能的储层或已知的要开发的储层物性出发，研究分析了储层的岩石组成成分、填隙物成分与含量、粘土矿物组成与含量、胶结类型、孔隙类型、敏感性，以及储层的损害因素、损害类型、损害程度，从而提出了针对性较强地保护油气层的钻井完井液配方和相应的钻井工艺要求，形成了一套较完整的保护油气层钻井设计方案。     

CB6D-P3海水水平井钻井液技术

CB6D-P3井是胜利油田在渤海海域埕北6D区块为开发潜山油藏打的第1口水平井,为满足安全钻井、保护油层和海洋环境的需要,设计了改性天然高分子钻井液体系(水平段前)和海水无固相钻井液体系(水平段),对该钻井液体系的常规性能、抗温性和生物毒性进行了室内评价。室内试验和现场应用表明,改性天然高分子钻井液具有良好的抑制性、润滑性和岩屑携带效果;无固相海水钻井液体系具有抗温、抗盐、稳定性好等特点,满足了携岩要求,具有较好的润滑性能,起下钻顺利,较好地满足了海上水平井的施工要求。目前采用该套钻井液体系已钻完2口水平井,总结积累了一套系统的海上潜山油藏钻水平井的技术资料和施工经验,为今后在该地区大面积推广水平井技术打下了良好的基础。     

东方1-1气田水平井钻井液技术

针对东方1-1气田储层岩石胶结疏松，细砂岩孔隙度在14.3%~21.1%，渗透率范围值在0.28×１０^-３~3.2×１０^-３μm²,具极强水敏性和弱的酸敏性及碱敏性。为此，开发出了满足钻井工程和储层保护要求的快速弱凝胶水平井钻井液，该钻井液具有无固相、快速弱凝胶特性。室内实验和现场应用均表明，该钻井液具有独特的流变性，维护简单和优异的储层保护性能，特别适用于水平井水平段的钻进。     

腰英台地区钻井完井液保护油气层效果评价

腰英台区块地处松辽盆地南部长岭凹陷东北部,储层属低孔特低渗油气藏,具有中等偏弱速敏、弱水敏、中等偏强酸敏等特点,水锁损害程度属中等偏弱.为了保护油气层,减小储层伤害,选用了两种钻井完井液体系:两性离子聚合物钻井液体系和聚合物腐钾聚合物钻井液体系.实验表明:两种聚合物体系的各种处理剂与地层水的配伍性好,储层岩心的动态渗透率恢复值在80%以上.现场测试也表明,这两种钻井完井液体系对腰英台区块复杂油气层保护效果较好.     

甲酸盐聚合醇钻井液在WZ油田储层段应用的研究分析

南海WX勘查区涠二段与流二段地层属于易坍塌地层,井壁容易失稳垮塌,为保证在该区域安全高效地钻井和高收益地开发,所用钻井液体系必须同时解决储层保护和井壁坍塌问题。该文首先对该区域曾经所用钻井液体系进行了分析总结,然后对甲酸盐和聚合醇的防塌抑制性以及二者的协同效应进行了理论分析与实验研究。研究表明:甲酸盐聚合醇钻井液体系具有良好的防塌抑制性和润滑减阻效果,并且固相含量低,有利于储层保护,尽管价格昂贵,但是通过回收加以再利用可以在一定程度上解除这一不利因素对其使用的限制,钻井与综合的经济效益优异。推荐在WZ油田储层段开发钻井中采用甲酸盐聚合醇钻井液体系。     

纳米材料在钻井完井流体和油气层保护中的应用研究进展

本文综述了近年来纳米材料在钻井流体、完井流体及油气层保护领域的应用研究进展,介绍了纳米复合降滤失剂、复合增黏剂、润滑剂、水泥浆、隔离液和储层保护材料等纳米材料,它们在稳定井壁、改善固井质量及保护储层等方面都能起到极其重要的作用。最后,对纳米材料在钻井完井流体和油气层保护领域的应用前景进行了相应的展望。