高性能水基钻井液在大庆油田致密油水平井的应用

大庆长垣外围青山口组高台子油层和泉头组扶余油层的致密油储层物性较差,单层厚度薄;施工中存在地层摩阻大、机械钻速低、钻井周期长、井壁失稳等一系列问题。对于钻井液的抑制性、携岩性等都提出了较高要求。综合考虑成本、环保等因素,油基钻井液已经无法适应当前致密油藏大规模效益开发的要求。针对松辽盆地中深层致密油藏水平井开发需要,研发了一套高性能水基钻井液体系,即在阳离子聚合物钻井液体系中引入胺基抑制剂AP-1及聚合醇。利用聚合醇的"浊点效应"对泥页岩地层微裂缝进行内封堵。结果表明,该体系具有抑制性强、润滑性好、滤失量低等特点,能够有效解决大庆长垣外围致密油水平井施工中存在的一系列问题。     

致密油水平井用高效封堵油基钻井液体系的研制与应用

油气勘探开发逐步向深层、非常规等油气藏发展,在辽河致密油等非常规油气资源开发中,面临大段泥页岩井壁坍塌、超长水平段岩屑携带困难、摩阻大等难题。本研究构建了高效封堵油基钻井液体系,该体系的微纳米封堵性、抑制性、抗温性和抗污染性能均满足现场施工要求,可有效解决微裂缝普遍发育地层井壁失稳、垮塌及携岩等难题。在辽河重点风险探井钻探现场应用表明,该体系表现出良好的封堵和防塌能力,低温稳定性较好,为非常规致密油地层钻探提速和规模开发发挥了至关重要的作用。     

巴彦河套盆地临河区块深层井壁失稳钻井液对策

巴彦河套盆地临河区块深层钻井过程中井壁失稳严重,制约油田的高效开发。利用X射线衍射、扫描电镜等分析测试方法对失稳地层岩样的黏土矿物成分和微观结构进行分析,确定井壁失稳原因主要是地层水敏性强,同时微裂缝发育,钻井液滤液侵入后,水楔作用下造成微裂缝扩张,地层水化引起坍塌压力的增加导致剥落掉块。解决井壁失稳的关键是针对性提高钻井液体系的抑制性和封堵性。结合现场钻井液技术需求,引入微纳米封堵剂提高钻井液体系的封堵能力、引入聚胺与KCl配合提高体系的抑制性能。室内实验表明,优化后的钻井液体系页岩膨胀降低率62%,滚动回收率可达90%以上。现场应用3口井,古近系地层平均井径扩大率小于20%,有效提高了巴彦河套盆地临河区块深层井壁稳定性,为油田的高效开发提供了技术支撑。     

大庆油田页岩油水平井钻井液技术

为了解决大庆油田齐家-古龙区块页岩油水平井井壁失稳的问题,对古龙区块地质特征、施工难点和失稳机理进行总结分析。针对施工中遇到的井壁稳定、钻井液流变性控制、井眼净化等油基钻井液技术难题,提出相应的技术对策。优选SFD-1、无荧光防塌剂BY和Soltex等关键封堵处理剂,并对目前使用的油包水钻井液配方进行优化和室内评价。实验结果表明,优化后的钻井液具有良好的性能,高温高压滤失量小于3 mL,抗岩屑侵可达30%。该钻井液技术在大庆油田古龙区块**2HC井进行现场试验,施工顺利,井下无复杂事故发生,能够解决长水平段井眼失稳问题,在大庆油田页岩油勘探开发中具有应用前景。      

致密油地层坍塌压力预测及井壁稳定技术研究

针对大港油田致密油藏井壁坍塌等问题,开展了致密油井壁失稳潜在影响因素分析,利用力-化学耦合井壁坍塌压力预测技术,结合岩心实测岩石力学及地应力参数,校正了地层压力预测模型,建立了致密油强水敏地层随井眼轨迹变化的坍塌周期图版,制定出合理的钻井液密度范围,为致密油勘探开发创造良好的条件。     

钱1井硬脆性地层井壁失稳机理及钻井液技术

钱1井位于准噶尔盆地东部区块,施工中井壁失稳严重。通过对地质构造,地层理化性能及电镜扫描、施工用钻井液体系分析,明确了井壁失稳机理;采用优选的胺基硅醇和双膜承压剂,研发了胺基硅醇防塌钻井液体系替代现有的铝胺强抑制防塌钻井液,该体系不仅保持原铝胺强抑制防塌钻井液体系的强效抑制性,还提高了钻井液体系的封堵性能。     

西江区块古近系地层井壁失稳机理分析及钻井液体系优化北大核心CSCD

为解决西江区块古近系地层井壁失稳、电测遇阻等技术难题,通过分析古近系地层井下复杂情况、全岩及黏土矿物组成、微观结构、理化性能特征及钻井液特性,认为井壁失稳机理为微裂隙弱面发育和高含黏土矿物的水化作用。在此基础上,建立了钻井液关键性能与井壁稳定性的内在联系,即钻井液密度为1.30g/cm3时,满足井径扩大率≤15%且坍塌周期≥10d(工期)的岩石浸泡10d后的内聚力≥7.2MPa。通过添加抑制剂PF-UHIB、物理封堵剂PF-AquaSeal和化学封堵剂PF-SmartSeal等对钻井液性能进行了优化,实验评价表明优化后的钻井液体系岩屑回收率大于90%、线性膨胀率小于3%、内聚力8.9MPa。目前优化后的钻井液体系已在西江区块古近系地层取得成功应用,具有较好的推广应用价值。     

西江区块古近系地层井壁失稳机理分析及钻井液体系优化

为解决西江区块古近系地层井壁失稳、电测遇阻等技术难题,通过分析古近系地层井下复杂情况、全岩及黏土矿物组成、微观结构、理化性能特征及钻井液特性,认为井壁失稳机理为微裂隙弱面发育和高含黏土矿物的水化作用。在此基础上,建立了钻井液关键性能与井壁稳定性的内在联系,即钻井液密度为1.30 g/cm3时,满足井径扩大率≤15%且坍塌周期≥10 d(工期)的岩石浸泡10 d后的内聚力≥7.2 MPa。通过添加抑制剂PF-UHIB、物理封堵剂PF-AquaSeal和化学封堵剂PF-SmartSeal等对钻井液性能进行了优化,实验评价表明优化后的钻井液体系岩屑回收率大于90%、线性膨胀率小于3%、内聚力8.9 MPa。目前优化后的钻井液体系已在西江区块古近系地层取得成功应用,具有较好的推广应用价值。     

大庆油田致密油水平井强抑制防塌水基钻井液技术

针对大庆油田齐家区块致密油水平井钻井过程中存在的井塌、卡钻等问题,在聚磺水基钻井液体系基础上研制出强抑制防塌水基钻井液。室内研究表明,聚合醇和有机硅酸脂的协同抑制作用,可有效降低泥岩、泥页岩水敏性,采用铝基聚合物封堵地层微裂缝,可提高井壁稳定能力。该体系在齐家区块应用5口井,均未出现井壁坍塌和卡钻等事故,平均机械钻速14.5m/h,平均井径扩大率5%,水平段钻进摩阻30~60 k N,有效解决了大庆油田齐家区块致密油藏长水平段水平井钻井中存在的问题,为致密油储层的高效钻进提供了借鉴。     

顺北油气田奥陶系破碎性地层油基钻井液技术

针对顺北多口超深井采用水基钻井液钻遇奥陶系地层时井壁失稳和井漏并存的技术难题,通过井壁失稳机理分析,设计合成了具有三头双尾结构的Gemini型高温乳化稳定剂和支化型流型调节剂,采用微胶囊化处理方法研制了一种可在156℃以上的温度下激发后膨胀5.37倍以上的温度敏感型膨胀性堵漏材料,开发了一种抗高温强封堵低黏高切油基钻井液体系。室内评价结果表明,该体系抗温不小于180℃,所形成的油包水乳化液滴尺寸为1.2～26.9 μm,具有较宽的粒径分布,高温高压滤失量为2.4 mL ;塑性黏度不大于40 mPa·s,动塑比为0.31～0.40 Pa/mPa·s,与传统油基钻井液相比,塑性黏度降低10%～15%,动切力提高15%～25%,表现出优异的低黏高切特性和微裂缝的匹配性封堵能力。该体系在顺北Y井进行了现场应用,破碎性地层平均井径扩大率仅为7.77%,钻井过程中除出现一次短暂的放空性漏失外,未见其他明显漏失,避免了奥陶系破碎性地层井壁失稳,减少了裂缝性储层段油基钻井液损耗,助力了亚洲陆上最深定向井纪录的创造和顺北油气资源的提速、提效开发。      

高性能水基钻井液在大庆油田致密油藏水平井中的应用

针对大庆油田中浅层致密油藏水平井钻井过程中常发生造浆、缩径和剥落掉块等问题,在对致密油储层岩心进行电镜扫描、铸体薄片分析等的基础上,利用聚胺、聚合醇的"两元协同"作用提高钻井液的抑制性,利用常规物理封堵与聚合醇化学封堵相结合的"双效"封堵作用提高钻井液对微裂缝的封堵能力。采用宏观与微观相结合的抑制性评价方法优选了聚胺抑制剂,并选用与其具有良好配伍性的聚合醇等处理剂,形成了抑制性突出、封堵能力强和润滑性良好的高性能水基钻井液。室内试验结果表明,高性能水基钻井液泥页岩滚动回收率大于95%,缝宽10~50 μm的微裂缝累计出液量小于2 mL,极压润滑系数仅为0.10。该钻井液在大庆油田致密油藏的9口水平井进行了应用,均效果显著,其中龙26-平9井的井径扩大率仅为9.31%,最高机械钻速达10.58 m/h。研究表明,高性能水基钻井液能够满足大庆油田致密油藏的钻井需求。      

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。      

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。     

大庆油田提高深井钻井速度的措施及效果

针对松辽盆地北部深井地质特点，结合以往大庆油田深井钻井实际，提出从钻头选型及喷嘴组合、钻具组合设计、钻井参数优选、钻井液体系选择等方面着手提高深井钻井速度。７口深井钻井实践表明，采取上述四项配套的深井钻井技术措施后，平均钻井速度可提高５．８４％～７７．９０％。     

大庆致密油井页岩井壁稳定性实验研究

大庆致密油区块青山口组、泉头组页岩容易发生井壁失稳情况。目前用于评价页岩井壁稳定性的常规方法为热滚分散和线性膨胀实验。此类实验通常存在人为缺陷,会误导对页岩膨胀活性的认识和配伍性流体的选择。采用更接近井下地层条件的3种实验方法（多级三轴应力实验、压力传递实验（PTT）、厚壁圆筒实验（TWC））,对大庆致密油页岩进行研究。通过多级三轴应力实验,绘制摩尔-库伦破坏包络线,确定了维持井壁稳定性所需钻井液密度。压力传递实验反映了特定流体系统中所预期的钻井液压力侵入速率和孔隙压力升高的延迟情况。厚壁圆筒实验研究了过平衡压力下暴露在钻井液中的岩心样品的破坏特性。这3种实验方法,模拟了在钻井过程中钻井液对井下页岩地层应力的影响,对研究井壁稳定性的影响因素更具指导意义。      

大庆致密油井页岩井壁稳定性实验研究

大庆致密油区块青山口组、泉头组页岩容易发生井壁失稳情况。目前用于评价页岩井壁稳定性的常规方法为热滚分散和线性膨胀实验。此类实验通常存在人为缺陷,会误导对页岩膨胀活性的认识和配伍性流体的选择。采用更接近井下地层条件的3种实验方法（多级三轴应力实验、压力传递实验（PTT）、厚壁圆筒实验（TWC））,对大庆致密油页岩进行研究。通过多级三轴应力实验,绘制摩尔-库伦破坏包络线,确定了维持井壁稳定性所需钻井液密度。压力传递实验反映了特定流体系统中所预期的钻井液压力侵入速率和孔隙压力升高的延迟情况。厚壁圆筒实验研究了过平衡压力下暴露在钻井液中的岩心样品的破坏特性。这3种实验方法,模拟了在钻井过程中钻井液对井下页岩地层应力的影响,对研究井壁稳定性的影响因素更具指导意义。     

大庆油田页岩油水平井钻井提速技术

针对大庆油田古龙区块页岩油水平井钻井过程中存在井壁易失稳、摩阻扭矩大和钻井周期长等技术难点,以大庆页岩油高效快速开发为目的,分析了该区块地层特点和钻井施工难点,优化了三开井身结构,确保页岩目的层施工安全;根据实钻经验及现有技术水平,对井眼轨道进行优化,降低施工难度;针对二开直井段缩径、三开造斜段和水平段钻井周期长等问题,进行了井壁修整工具、旋冲螺杆钻井工具、清砂接头和水力振荡器等工具研究,并进行了钻井参数优化,形成了大庆油田页岩油水平井钻井提速技术。该技术在大庆油田古龙区块3口页岩油水平井进行了现场试验,平均完钻井深4 691 m,平均机械钻速19.03 m/h,机械钻速提高53.7%,平均钻井周期35.23 d。研究与现场试验表明,大庆油田页岩油水平井钻井提速技术可为大庆油田页岩油高效开发提供技术支撑。