牛东1井“三高”钻井液技术

牛东1井是中国石油集团公司2010年在冀中地区部署的一口重点风险探井,完钻井深为6 013 m,井底温度约为203℃.该井三开、四开井段含有大段泥岩和含膏泥岩,极易引起缩径、垮塌等复杂情况,对钻井液性能提出了极高要求.研发出了一套密度在1.20～2.0 g/cm3之间可调、抗温达200℃、抗盐膏污染能力强的“三高”钻井液.现场应用结果表明:在整个钻进过程中该钻井液性能稳定,抑制性强,返出钻屑棱角分明,高温高压滤失量小于l0mL;与邻井相比,虽然机械钻速降低25.33％,但施工周期却减少了2.39％,表明该钻井液满足了三开、四开井段的钻进要求,其优良的井壁稳定和井眼清洁能力,很大程度地减少了复杂事故的发生及其处理时间.     

鸭深1井钻井液技术

鸭深1井是大庆油田在青海省柴北缘区块布置的第一口重点探井,完钻井深为4950.00m。该井上部地层疏松,承压能力弱,部分井段有破碎带,易发生井漏,狮子沟组至上油砂山组上部地层中,泥岩水化分散性强,易出现缩径、井壁坍塌;下部地层温度和地层压力系数高,抗温和维持井壁稳定是关键。全井存在多层高压盐水层,易发生井漏、井涌、井塌等事故。针对鸭深1井地质特点,通过室内实验研究确定,上部地层采用阳离子聚合物钻井液;钻至下部地层将钻井液转化为阳离子聚磺钻井液,提高钻井液的抗温性和稳定性。现场应用表明,该钻井液体系在高密度条件下具有较强的抑制性、防塌性和较好抗盐抗钙能力;减少了复杂事故的发生,保证了钻井施工的顺利进行。     

有机盐强抑制润滑钻井液研究及应用

胜利油田滨435块目的层为沙河街组四上、下亚段,为滩坝砂油藏,储层属低孔、特低渗储层,经探井试油评价,只有采用水平井压裂投产才有开采价值。由于上部地层疏松,沙三、四段地层黏土矿物质量分数高,油泥岩较为发育,水化膨胀严重,易掉块、垮塌,井壁易失稳,普通钻井液不能满足该区块水平井施工要求。为解决这些难题,通过对地层岩样进行一系列试验研究,最终研制出了适合该区块的有机盐强抑制润滑钻井液体系,并在该区块第一口水平井滨435-1HF井得到了成功应用,为该区块以及类似油藏的开发做出了积极贡献。     

丰深5井钻井液技术

丰深5井是位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带的1口预探井,该井钻遇大段巨厚泥岩、膏泥岩、盐膏层,地层倾角大,裂缝发育,井壁稳定难度大.针对丰深5井地层特点,采用了双聚封堵防塌钻井液、欠饱和盐水双聚磺防塌钻井液.现场应用表明,应用的钻井液具有良好的流变性能和较强的携岩能力,稳定井璧效果好,抗盐膏及油气污染能力强,高温稳定性突出,满足了钻井的施工需要,保证了安全、优快钻进.     

雁探1“四高”井钻井液应用技术

雁探1井是中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司的一口重点矿权保护井,是青海油田柴达木盆地一里坪地区落雁山构造一口四开直井型风险井,完钻井深为5 909.95 m,钻探主要目的是探索落雁山构造E₃2～N₁含油气性;了解落雁山地区古-新近系暗色泥岩发育情况以及生烃能力,为下步盆地腹部大型区带热成因气勘探研究及部署提供依据。该井地质条件复杂,没有任何实钻参考资料,存在高温、高密度、高压盐水层、高浓度CO₂等叠加复杂因素,实际使用钻井液密度高达2.50 g/cm3,井底实测温度高达205℃,CO₂侵高达100%,加之多层高压盐水存在,是一口典型的“四高”井,钻井施工难度极大。优选采用了BH-WEI钻井液体系,围绕高温稳定性、抗酸性气体污染、抗盐水污染、高密度流变性、滤失量与流变性矛盾等技术难点,精细调整钻井液配方及维护处理措施,较好地解决了一系列技术难题和矛盾,顺利钻至设计井深5 700 m,后加深钻进至5 909.95 m突遇设计外的异常高压盐水层,由于关井压井时间过长,事故完井。该井技术难点典型,积累了宝贵的现场施工经验,具有很好的借鉴指导意义。      

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.     

渤海湾超深井牛东1井钻井液技术

牛东1井完钻井深为6027m,井底温度达203℃.该井沙河街组地层复杂,膏岩段长,地层应力大,泥岩水敏性强,极易垮塌掉块;雾迷山灰岩存在破碎带,垮塌严重;三开井眼大、裸眼段长,携岩困难,井壁稳定性差.针对该井地层特点,三开、四开使用了强抑制抗高温携岩性好的复合有机盐钻井液,解决了沙河街组地层特殊岩性井段垮塌的难题,五开使用耐高温抗污染防塌钻井液解决了灰岩破碎带垮塌难题,保证了这口高难度井的各项施工安全.     

务古4井复杂深井钻井液技术

务古4井为一口重点探井,完钻井深5 750 m。该井二开裸眼井段钻遇巨厚层泥岩,选用聚磺钻井液体系,解决了地层严重造浆及井眼稳定问题;三开裸眼井段存在多套压力系统和多处断层,钻遇石膏、含膏泥岩、大套玄武岩以及凝灰岩和碳质泥岩等地层,特别容易发生坍塌和井漏,井壁极为不稳定。现场采用有机盐钻井液体系,有效解决了石膏、膏泥岩污染和严重井壁垮塌导致的大段划眼、严重蹩钻及遇阻卡等复杂问题;添加低渗透处理剂和屏蔽暂堵剂及复合堵漏剂,提高井壁的承压能力,解决了三开施工出现的压差卡钻风险,确保了钻井安全顺利,完井电测一次成功,钻井周期大幅度降低。     

无固相甲酸盐钻井液在三塘湖区块探井的应用

吐哈三塘湖区块油气勘探主要集中在马朗凹陷东部牛东构造带,牛东区块卡拉岗组油藏是火山岩孔隙一裂缝性储层,通过分析该油藏储层物性和岩心敏感性评价试验结果,基本明确了牛东区块储层潜在伤害因素,制定了应用妙欠平衡钻井液保护油层的技术路线。在开发井使用过的无固相甲酸盐钻井液基础上,增选了多种可增强井壁稳定性和提高悬浮携带能力的钻井液处理剂,并形成了一套能够为探井服务的钻井液处理技术,为扩大石炭系勘探开发,发现及认识油气层提供有力的保障。     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

高密度水基钻井液在小井眼水平井中的应用

狮49H1井位于青海油田柴达木盆地英西地区狮49井区,钻探目的是为了提高狮49井区背斜构造部位产能,扩展E₃2-V油组产能规模,进一步了解狮子沟油田E₃2油藏油气富集规律,为储量计算提供参数。三开储层井段优选BHWEI钻井液体系,解决了钻井液在小井眼高密度条件下环空压耗大、悬浮稳定性、流变性、窄窗口、抗污染能力难以控制、井控风险高等难题。完钻井井壁稳定,平均井径为159.88 mm,井径扩大率为4.9%。应用钻井液密度为2.10 g/cm3,创英西区块水平井使用钻井液密度最高记录,水平段钻进无托压现象,起下钻无阻卡,完井作业顺利,该井获高产工业油流,体系具有良好的储层保护特性。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。     

委内瑞拉疏松砂岩水平井弱凝胶微泡钻井液

委内瑞拉东南部的奥里诺科重油带AYACUCHO区块MFM构造分区块油层具有油藏浅、压力低、孔隙度大和井温低等特点。该区块多为水平井，且井段较长，以往混油聚合物等常规水基钻井液在施工过程中经常发生上提拉力过大、下放遇阻、卡钻等事故复杂。针对常规水基钻井液的不足，自主研发了流型调节剂和发泡剂，形成了一套弱凝胶微泡钻井液配方，体系的密度在0.85~1.00 g·cm-3范围内可控，120℃老化后低剪切速率黏度保持40 000 mPa·s以上，有效解决了常规水基钻井液在施工过程中容易发生上提拉力过大、下放遇阻、易卡钻的难点。该体系在MFM-62井、MFM-65井进行了现场应用，水平段均一次性顺利钻完，无事故复杂，水平段钻进周期从12 d降至4 d，口井日产量达90 t，较邻井提高40%以上。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。      

油基钻井液体系在东海气田的试验应用

东海地区油气层系主要分布在花港组和平湖组,存在砂泥岩互层胶结疏松、裂缝性泥岩以及煤层发育等地层特性,井壁稳定和井眼清洁是导致钻井复杂情况的主要原因。研究气田的大位移井最大井深为6 716 m,最大水平位移达4686 m,垂深最大为4 429 m,井底温度最高在150℃以上,井口返出钻井液温度在115℃以上。大井斜、高水垂比和长水平位移,使井眼清洁难度更大;地层温度高,使设备维护难度大。为满足该气田大位移井安全高效作业要求,建立了一套低黏高切的油包水钻井液体系,并加入了2%封堵剂PF-MOLSF、2%成膜封堵剂PF-MOLPF和2%~3%疏水胶体封堵剂PF-MOHCP。在现场应用中,通过调节提切剂PF-HSV-4加量,该油基钻井液表现出了很好的携岩性,井眼净化效果好;在地层稳定性差的井段增加成膜封堵剂的加量,7口井没有发生漏失,井下事故率为零,个别井段遇阻均划眼通过,划眼时间相比探井减少70%以上,其他作业都安全顺利;钻井液在储层段的高温高压滤失量均在3 mL以内,且滤失的几乎全为油相,对储层液损程度小,避免了水敏等伤害。室内评价和现场应用结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和润滑性,井壁稳定和储层保护效果明显,加上钻井液维护及油基岩屑处理等配套措施的完善,使其在东海的应用获得了成功。      

河坝1井钻井液技术

河坝1井钻遇地层复杂．下部有含硫化氢的超高压天然气层、塑性盐膏层、漏失地层等，易出现井漏、喷漏同存、卡钻等井下复杂情况和事故。钻井液维护处理存在防漏堵漏难度大、地层易垮塌、盐膏层易污染钻井液、高密度抗高温钻井液性能调整困难等技术难题。该井三开井段应用了聚磺抗钙防塌钻井液体系，四开、五开井段应用了聚硅醇抗钙防塌钻井液体系．并采取了相应的维护处理措施。针对钻井过程中出现的井下复杂情况和事故，不断优化钻井液性能．并采取相应的工程技术措施．从而确保了该井顺利钻至设计井深。     

聚磺润滑防塌钻井液在蠡县斜坡西柳区块的应用

针对冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡西柳区块地层岩性特点,结合实验并通过钻井实践,形成并应用了聚磺润滑防塌钻井液.现场应用表明,该钻井液具有较强的润滑性、抑制性和防塌能力,摩阻系数低,油层保护效果好,且流变性能易于调整控制.在该区块已应用该钻井液完成23口井,各井钻井施工均正常,完井作业顺利,无一口井发生卡钻事故,平均井径扩大率为8.51%.该钻井液在该区块的应用取得了良好的技术效益.     

大位移评价井利斜572井三开钻井液技术

利津油田沙三段为泥页岩,沙四段为大段砂砾岩夹杂灰质油泥岩,易坍塌,钻时慢。地质资料显示,邻井多次发生井漏、井塌与卡钻;且该井井斜超70°,位移为1911 m,对携岩能力要求高,易形成砂桥,卡钻风险极大。利斜572井采用复合盐强抑制防塌体系,利用KCl的晶格固定作用、NaCl的适度絮凝作用和胺基聚醇的强抑制能力,其加量分别为7%、5%、1%,控制较低的固相、膨润土含量和土相分散度,极大地加快了钻进速度,钻井周期比设计节约了近20 d;优化抗高温降滤失材料配方,复配使用2%乳化石蜡、3%聚醚多元醇、3%超细碳酸钙等具有不同作用原理的封堵材料,维护了井壁稳定;密度执行设计下限为1.15 g/cm3,采用近平衡压力钻井,不但没有漏失,而且最大限度地保护了油气层。电测、旋转井壁取心与下套管均一次成功,平均井径扩大率仅为5.20%,且该井全井零复杂情况、零事故。      

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

XZ-新型高性能水基钻井液的研究及应用

为了解决准噶尔盆地深井储层钻探难度大,钻井成本较高等问题,基于"封堵、抑制、固化、双疏、润滑"理论,采用仿生抑制剂XZ-YZJ、仿生封堵剂XZ-FDJ、键和润滑剂XZ-RHJ、固化成膜剂XZ-CMJ、双疏剂XZ-SSJ等处理剂,形成了适合该区块的XZ-新型高性能水基钻井液。该钻井液具有较好的流变性能,且具有较好的长时间老化性能和抗污染性能,老化3 d后,或被2% CaSO₄或10%膨润土污染后,体系仍具有较好的流变性。该钻井液还具有较好的抑制性,对钠基膨润土岩心的线性膨胀降低率达94%以上;对于现场的泥页岩岩屑的滚动回收率均能达到95%以上。钻井液的这种较好的封堵性、润滑性、抑制性、低表面张力等有利于维持井壁稳定、润滑防卡、保护储层等,适用于复杂情况较多的深井及大位移井。现场试验表明,该钻井液体系可以降低井底复杂情况,缩小井径扩大率,缩短建井周期,满足了安全、高效、环保钻井的需要,具有很好的推广应用前景。