无黏土低固相新型有机盐钻井液的室内研究

无黏土有机盐盐水钻井液能较好地解决常规无固相钻井液的3大难题（提黏、抗温和密度调节）。研制出一种新型有机盐，并根据复合成膜封堵技术优选出一套无黏土低固相有机盐钻井液配方。新型有机盐OS-100性能优良：溶解度高，其饱和溶液密度在1．505g／cm^3以上；无毒，腐蚀性低；能提高体系中处理剂的抗温能力。优选出的无黏土低固相有机盐钻井液具有良好的流变性、封堵造壁性和抑制性，抗钙可达3．0％～5．0％，钻屑容量限高，可达20％，润滑性能好，可降低钻头研磨效应，提高机械钻速，保护油气层。     

安探4X井低固相超高温钻井液技术

安探4X井是中石油华北油田公司为了勘探杨税务潜山含油气性所部署的一口风险探井,完钻井深为6 455 m。该井四开以后地层岩性主要为灰岩、泥岩,井底最高温度在210~217℃之间,超高温对钻井液处理剂的抗温性能提出了极高的要求。室内在现场浆的基础上,通过优选的4种关键处理剂对体系进行优化,构建出抗温200℃和220℃的低固相钻井液配方。现场钻井液维护过程中,根据井下温度环境,按照阶梯序列维护补充钻井液体系,最大程度地提升钻井液的性价比,在整个钻进过程中钻井液性能稳定,体现了良好的悬浮携砂性能,保障了四开超高温井段的顺利钻进。      

辽河油田无固相强抑制水基钻井液技术

为解决辽河油田低渗透储层保护难度大、钻井故障发生概率高等问题,以卤水为分散相,通过优选核心处理剂,形成了无固相强抑制水基钻井液。室内性能评价表明:该钻井液能抗高温180℃和25%钻屑;抑制性能好,岩屑滚动回收率达98.7%;对储层伤害小,岩心渗透率恢复率大于90%;能封堵0.1~0.3 mm裂缝,具有较高的承压能力和抗返排能力。该钻井液在辽河油田在坨62井三开低渗透储层钻进过程中进行了现场试验,该井三开井段井径规则,未发生井下故障;与邻井相比,机械钻速和产油量高,表皮系数低。这表明,无固相强抑制水基钻井液能满足辽河油田低渗透储层安全钻进和储层保护的要求,具有推广应用价值。      

川西低固相钻井完井液泥饼清除技术初探

针对川西地区钻井完井液在井壁上形成的泥饼完井后影响固井质量和造成油气通道堵塞的问题,进行了室内泥饼清除实验。通过实验得知,生物酶破胶剂和氧化破胶剂NaClO无法降解目前配方中的聚合物,但是能降解纤维素类钻井液,因此选用增黏剂HV-CMC和降滤失剂LV-PAC、SL-PAC来提高生物酶和氧化破胶剂NaClO对泥饼的清除作用。根据黏度降低率和渗透率恢复率结果,可推荐固井冲洗液中加入氧化破胶剂NaClO或生物酶来提高冲洗液的清洗效果,而对川西地区致密性砂岩储层的泥饼推荐复配使用氧化破胶剂和酸液进行清除。     

低固相甲酸盐钻井液体系研究

为了解决泥页岩井段井壁不稳定问题造成井下事故和地层损害等问题,研究出甲酸盐钻井液配方。该体系主要由增黏型降失水剂、降滤失剂、润滑剂、抑制剂、甲酸盐等组成。试验结果表明,甲酸盐钻井液具有滤失量小、固相含量低、体系摩阻小、抑制性好和抗污染能力强等优良性能,能较好地防止地层损害与稳定井壁。同时体系的剪切稀释性强,有利于降低循环压耗,充分发挥水力,提高钻井速度。     

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.     

无固相弱凝胶钻井液技术

塔中油田志留系储层的平均孔隙度为8.25%~10.04%,平均渗透率为7.118×10-3~52.628×10-3μm2,属于特低渗储层,加上储层中存在微裂缝、构造缝和收缩缝,为固相颗粒和液相侵入提供了通道,固体很容易对储层造成伤害。通过室内研究优选出了弱凝胶无固相保护油气层钻井液。该钻井液具有独特的流变性,表观粘度低、动塑比高、低剪切速率粘度高、切力与时间无依赖性、即使在140℃下也具有良好的悬浮携砂能力、润滑性和抑制性,渗透率恢复值最高达97.5%。现场应用表明,无固相弱凝胶钻井液性能稳定,能够快速形成低渗透性泥饼,阻止外来流体的侵入,利于油气层保护,岩屑代表性好,荧光级别低,容易清洗,满足录井需要,并具有除H2S效果,维护简单,高温稳定性好,抗温可达140℃,能够满足井深为6450 m的超深井钻井施工的需要。     

超高温水基钻井液的室内研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,研制了一种抗温达240℃的超高温水基钻井液,其主要以新研制出的抗高温增黏护胶剂MG-H来控制流变性能,并选用了合成聚合物类降滤失剂SHTR和高温成膜封堵剂HOSEAL等其他配伍性添加剂.室内实验结果表明,该钻井液抗温性能好,稳定性高,在经过240℃高温老化之后,仍能保持稳定的流变性能和滤失性能,且流变性能变化较小;具有较好的抑制性和抗污染能力;密度和温度适用范围广,适合于各种类型的高温高压井的钻井作业.     

低渗储层PRD钻井液微细固相的絮凝性能优化

以东方某低渗透气田储层为例,分别测试了重晶石粉、超细碳酸钙、膨润土粉、泥岩钻屑(储层段)在液相里的粒径分布情况,评价了他们对储层的损害程度,发现造浆膨润土和水化后泥岩,由于大部分颗粒在微米和亚微米级,对岩心渗流通道造成了堵塞。因此优选出了絮凝剂PL-1,其在加量为0.1%时对微细固相具有好的絮凝能力,并能明显增强钻井液的储层保护能力,被优化后的PRD钻井液污染的岩心,渗透率恢复值由优化前的66.9%提高到79.7%,而且钻井液的滤失造壁性也得到了改善。     

无固相弱凝胶钻井液配方优化及在塔里木油田的应用

针对无固相弱凝胶钻井液在使用过程中出现的易起泡、抗气侵能力欠佳、滤失量偏大等问题，以表观黏度、起泡率、泡沫半衰期、表面张力、高温高压滤失量、渗透率恢复值等参数为指标，分别评价了现场井浆用水、无机盐加重剂、降滤失剂、增黏剂、弱凝胶结构剂等对钻井液性能的影响。对无固相弱凝胶钻井液配方进行了改进，加入强抑制剂聚乙二醇，使用甲酸钠等有机盐取代氧化钙进行加重。改进配方的高温稳定性提高到150℃，高温高压滤失量降至12mL，0．3r／min超低剪切速率下的黏庋显著增大，并且用天然岩心测得的渗透率恢复值提高了37％。优选出了1种消泡剂——聚硅氟消泡剂，该剂具有很强的抗盐、抗钙能力，抑泡、消泡效果显著。改进的无固相弱凝胶钻井液在TZ826井的应用中取得了明显效果。     

抗260℃超高温水基钻井液体系

通过引入抗高温降滤失剂MP488、高温流型调节剂CGW-6,使超高温钻井液流变性得到控制,通过采用抗盐高温高压降滤失剂HTASP-C,使超高温钻井液高温高压滤失量得到有效控制,形成了抗温达260℃、密度为2.35g/cm3的淡水钻井液配方,并对其进行了抗温机理分析和性能评价。结果表明,该淡水钻井液抗Na Cl污染可达饱和,页岩滚动回收率达94.1%,抗钻屑、膨润土污染能力强,具有良好的沉降稳定性,在密度为2.0~2.5 g/cm3时表现出较好的适应性,能够满足钻井液抗温260℃性能要求。     

超高温钻井液在杨税务潜山深井中的应用

华北油田杨税务区块奥陶系储层埋深普遍较深,一般在6000 m以上,地层岩性主要为灰岩、泥岩,井底最高温度预计在210～230℃。继低固相超高温钻井液技术在安探4X井成功应用后,由于该技术所用材料多为国外进口,室内再次研选抗高温处理剂、高温保护剂等关键处理剂,以国产材料替代进口材料,构建了抗230℃的低固相钻井液配方,同时高温滚动实验和高温流变性测试表明:体系具有良好的抗超高温性能,高温条件下的流变性能仍能有效满足携岩要求。目前该套钻井液体系在杨税务区块已经成功开展了7口井现场应用,保障了钻井施工的顺利进行,形成一套满足华北油田冀中区块深潜山地层的超高温钻井液技术。      

合成锂皂石用作超高温水基钻井液增黏剂实验研究

针对现有聚合物增黏剂抗温能力不足的问题,无法满足超高温（耐240℃）水基钻井液使用要求,提出采用合成锂皂石作为水基钻井液超高温增黏剂。采用X射线粉晶衍射及热重分析对合成锂皂石进行了结构表征,对其増黏性能、抗温性及抗盐性能等进行了评价,并分析了合成锂皂石抗高温增黏机理。实验结果发现:合成锂皂石H-6具有优良的増黏性能和热稳定性,抗温能力可达240℃,而且抗高温増黏效果优于现有国内外高温增黏剂产品。在4%钠膨润土基浆中加入1% H-6,240℃高温老化16 h前后浆液的表观黏度均为16.5 mPa·s,而加有1%高温增黏剂HE300的钠土基浆经240℃老化16 h后其表观黏度降低率大于92%。研究结果表明,合成锂皂石与其它处理剂配伍性好,适合用作超高温增黏剂,在超高温水基钻井液中具有广阔的应用前景。      

深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性

在深水钻井作业中,安全密度窗口非常窄,井下压力控制是面临的主要难题之一。随着水深的不断增加,环境温度随之降低,钻井液的黏度和切力随之升高;同时,由上千米隔水管内的钻井液所附加的静液柱压力使井底压力远大于浅水作业时相同井深的井底压力。这些因素的共同作用使得当量循环密度随之增加,进一步加大井底压力控制的难度。选择用于深水钻井的一种水基和一种合成基钻井液为研究对象,分别改变温度和压力等实验条件,利用FANN公司的ix77流变仪测量了钻井液在低温、高压下的流变参数,以此找出深水条件下钻井液流变性随温度和压力的变化规律。     

松科2井抗超高温钻井液技术

松科2井是1口部署在松辽盆地的高温科学钻探深井,目的为钻穿白垩纪地层,获取基底陆相沉积记录,预测井底温度超过220℃;四、五开钻沙河子组的泥岩、砂岩混层,火石岭组破碎的凝灰岩、泥岩、煤线的混层,容易发生坍塌现象,防塌措施尤其重要。四、五开属于连续提钻取心钻进,多次起下钻及长时间的裸眼对井壁稳定提出较大挑战;不同钻进工艺具有不同的特点,对钻井液也提出挑战。针对以上难点,研制出了抗高温聚合物钻井液:1.0%钠膨润土+2%凹凸棒土+0.2% KOH+（0.5%~1%）高分子量降滤失剂+1%中分子量降滤失剂+2.5%成膜剂+（2%~4%） SMC+2% FT+3% KCl+2% NaCOOH+3%白油。四开初期对三开的井浆进行评价,结合大量的室内小型转换实验,以原井浆为基础逐步进行转换,以满足钻进要求;五开因处理事故对井浆性能调整较大,事故结束后简化钻井液处理剂种类,逐渐将性能调至稳定状态。在松科2井现场应用时,根据实际情况及时调整,该阶段钻井液高温下流变性好、高温稳定性强,室内评价其抗温能力达到240℃,热滚72 h后性能良好,为顺利完成该阶段钻探工作提供了技术支撑,对提高钻探质量、降低勘探成本起到指导作用。      

费尔甘纳盆地高温超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

乌兹别克斯坦费尔甘纳盆地卡拉吉达构造带主要目的层为N1下部和E上部,深度为5 700～6 500 m,具有高压(地层压力系数在2.2左右)、高产(产量超过500 t/d)、高含硫(5％～6％)、高盐(5％～27％)、超深的“四高一超”的特点,事故多发生在盐层和盐下油气层段.研制出2套抗温分别为150～180℃、180～200 ℃的超高密度聚磺复合盐水钻井液体系,密度可在2.0～2.4 g/cm3范围内调节,具有好的悬浮稳定性和流动性,在抗温达180～200℃的体系中使用了单剂抗温可达200℃的磺酸盐抗盐降滤失剂DSP-2和抗温可达240℃的超小分子高温高盐聚合物降滤失剂PFL-H;同时提出了2套体系的现场配制、维护处理的技术措施和工艺流程,现场操作性强.室内评价和现场应用结果表明,2套体系都能满足该油田深层高温高压盐膏层、高压盐水层井段的钻井施工.     

水基钻井液用抗高温降滤失剂的合成与性能评价

钻井液用降滤失剂在高温、盐水等复杂环境下失效是深井、超深井钻探开发过程中遇到的突出问题。采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,合成了水基钻井液用抗高温降滤失剂JLS200,并对其进行了红外光谱和热重分析,评价了其在钻井液中的性能。结果表明,所合成的抗高温降滤失剂热稳定性好,抗温达200℃,抗盐至饱和;在KCl钻井液中具有良好的配伍性,滤失量低、流变性好,加入1% JLS200后,200℃老化后的API滤失量由12 mL降至3.2 mL,高温高压滤失量由54 mL降至15 mL,高温老化前后钻井液黏度和切力变化不大。该钻井液用降滤失剂具有较好的应用前景。