超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

Lu206井是四川盆地南部泸县长宁地区油气页岩气勘查区块的一口评价井,目的层为宝塔组。该井直导眼井井深为4082 m,实际钻井过程中钻遇高压裂缝气导致所施工的最高水基钻井液密度为2.42 g/cm3,气层活跃井控风险大,必须维持钻井液具有超高密度,由于密度超高导致固相控制难度大,还因为上部泥岩地层易造浆,所以导致调控钻井液体系的流变性困难。总结区域内钻井经验,通过系统的室内实验研究,将上部聚磺钻井液体系转换成抗污染能力、抑制性强的超高密度复合盐水钻井液。该复合盐水钻井液在实践中也面临着流变性调控的难点,加强现场理论分析和小型试验,优选出了一种褐煤树脂KJ-4,将KJ-4、高密度分散剂、磺化单宁一起复配,在Lu206井直导眼井四开进行了超高密度复合盐水钻井液的试验。结果表明,该复配组合能较好地调控复合盐水流变性,控制超高密度复合盐水钻井液的黏度和切力,为该区块高密度钻井液流变性的调控提供了一种解决思路。     

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.     

超高密度抗高温饱和盐水钻井液技术

室内实验通过优选油田现有的处理剂,并配合使用室内研制的高温稳定剂SA,建立了一套抗200℃高温的超高密度(2.50 g/cm~3)饱和盐水钻井液。室内实验表明,该钻井液不仅具有良好的稳定井壁作用,而且抗钙污染能力(抗0.5%CaCl_2)和抗岩屑污染能力(抗20%岩屑)较强,满足了超深井钻井的需求。     

超高密度钻井液的性能研究

为满足高压地层快速、安全钻井的需要,在对重晶石进行表面处理和控制膨润土含量的基础上,采用润湿分散剂XL、非增黏降滤失剂ZY等特殊处理剂研制出了密度为3.0g/cm3的超高密度钻井液(基本配方为:1％～2％膨润土+3％SMC+5％～7％润湿分散剂XL+0.5％～1.0％非增黏降滤失剂ZY+0.5％润滑剂RT-1+重晶石),并对其性能进行了系统评价.研究结果表明,超高密度钻井液具有较强抗污染能力,在被3％NaCl、质量浓度2000 mg/L Ca2+、0.7％石膏和7％钻屑粉污染后,漏斗黏度小于250 s,仍具有良好的流动性;超高密度钻井液具有较好的热稳定性和沉降稳定性,在150℃/48 h高温老化和水污染后,钻井液性能变化很小,在24h内没有发生重晶石沉降,可满足高压深部地层的钻井需要.图4表7参6     

超高密度高温钻井液流变性影响因素研究

针对超高密度高温钻井液固相含量高、流变性难以控制这一难题,实验研究了膨润土浆流变性的影响规律,然后以新研制的超高密度高温钻井液为对象,研究了重晶石粒度级配与自由水含量对其流变性的影响,并通过正交实验对超高密度高温钻井液配方进行了优化.研究表明,配制超高密度钻井液需要严格控制膨润土用量;重晶石的粒度分布明显影响钻井液的流变性和滤失性;自由水含量与钻井液的黏度紧密相关,重晶石加量对自由水含量影响最大.     

超高密度钻井液在官7井的应用

针对赤水官渡地区的地层压力规律性差，异常压力系数高，地层易垮塌、喷漏并存等复杂情况，分析了超高密度钻井液技术难点，在优选处理剂和控制合适的膨润土用量的基础上，确定了密度为2．5g／cm^3以上的钻井液配方，并对超高密度钻井液的配置、维护提出了具体要求，在官7井成功地进行了应用。室内实验和现场应用证实，超高密度钻井液流变性、沉降稳定性及其他性能良好，配置和维护方便。     

元坝地区高密度超高密度钻井液技术

元坝地区地质构造复杂,地层压力状况复杂多变,气藏储层存在较强的非均质性,局部存在有裂缝性高压气层,海相地层的嘉陵江组还可能钻遇高压盐水层。钻井施工过程中使用的钻井液密度多在2.20 g/cm3以上,最高达2.42 g/cm3,钻井液的流变性控制及抗污染能力的强弱成为保证井下施工安全的关键因素。根据室内研究及现场应用情况,形成了1套元坝地区使用的高密度超高密度钻井液技术,能够控制密度在2.40 g/cm3左右的钻井液的流变性,控制了酸根及盐膏污染,具有一定的抗温、抗污染能力。     

超高密度钻井液技术

针对超高密度钻井液黏度不易控制、沉降稳定性差等难题,首先提出构建超高密度钻井液体系的方法和原则,并在此基础上以重晶石为加重材料,通过研发和优选关键处理剂,形成了密度大于2.75 kg/L的超高密度钻井液体系。该钻井液体系在高温高压下具有良好的流变性,高温高压滤失量小于10 mL,抗盐污染性能及沉降稳定性好,解决了超高密度钻井液流变性与沉降稳定性及高温高压滤失量控制的难题,确保了在高温高压下具有良好的流变性和悬浮稳定性。该钻井液在贵州官渡地区官深1井三开井段进行了现场应用,三开井段应用密度2.75～2.89 kg/L的超高密度钻井液安全钻进745.00 m,钻进过程中钻井液性能稳定,没有出现沉降现象。      

尤拉屯No.15井超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

土库曼斯坦古诺尔塔·尤拉屯气田No．15井完钻井深为4500m,四开地层岩性以石膏、盐岩为主,压力系数为1.98～2.31,地层流体活跃,盐膏层易蠕动,周围有12口报废井。研究出的超高密度聚磺复合盐水钻井液具有流动性好、滤失量低、润滑防塌能力强等特点。现场应用表明,全井最高钻井液密度为2．38g／cm3,压井浆最高密度为0.70g／cm3,没有因盐膏层的缩径、坍塌、塑性流动等而引起井下复杂或事故;该钻井液具有较强的抗盐抗温稳定性和抗各种污染的能力,流动性较好,在遭遇严重的盐水侵、石膏侵、气侵等污染时流变性变差,但经过及时的处理或维护后很快好转;通过控制CI含量不小于18×10^4mg／L,同时使用盐重结晶抑制剂,有效地抑制了盐层溶解;维护处理工艺简单,性能稳定周期长;钻进、起下钻、电测、下套管顺利,为该地区高压盐膏层段钻井奠定了坚实的技术保障。     

超高密度钻井液在官7井的应用

针对赤水官渡地区的地层压力规律性差、异常压力系数高、地层易垮塌、喷漏并存等复杂情况,分析了超高密度钻井液技术难点,在优选处理剂和控制合适的膨润土用量的基础上,确定出了密度大于2.5g/cm3的钻井液配方,即2%膨润土浆 0.2%CPS-2000 0.8%Siop-E 0.3%LV-CMC 3%SMC 3%SMP 2%聚合醇 5?T-1 (1%~3%)NCQ 2%KCl 1?Cl2,并对该钻井液的配制、维护提出了具体要求。室内实验表明,超高密度钻井液性能稳定,具有良好的抗盐水能力,沉降稳定性好,满足了超高压地层压井的需要。超高密度钻井液在官7井压井过程中,钻井液密度高达2.64g/cm3,钻井液沉降稳定性和流变性能良好,上下密度差不大于0.02g/cm3,未发生重晶石沉降现象,为压井安全施工提供了保障。超高密度钻井液配方简单,易于维护。     

高密度钻井液稳定性和流变性控制技术

从胶体化学原理以及微观流体力学的角度分析了水基因相悬浮液分散稳定机理及流变性机理,并由此提出了高密度钻井液稳定性和流变性调控技术思路,指出通过采用特殊处理剂吸附在加重剂颗粒表面,增大其表面斥力是改善高密度钻井液稳定性和流变性的重要方法.优选出了一种润滑分散剂GR,评价了该处理剂对加重剂表面Zeta电位的影响,以及对钻井液悬浮性和流变性的影响.评价结果表明,该处理剂可增大加重剂表面Zeta电位,并能改善高密度水基钻井液的悬浮性和流变性.根据所提出的调控高密度钻井液的技术思路,以GR为关键处理剂,优选出了密度为2.80 g/cm<'3>的水基钻井液,该体系具有良好的稳定性和流变性,从而验证了该调控思路的可行性.     

�������Ӿۺ����꾮Һ��Ӧ��

本文对复合离子聚合物钻井液做了较全面的室内试验和现场应用。证明这种钻井液有很好的流变性、抑制性等特点。优于其它聚合物钻井液,有利于固控、抗污染和提高钻井速度。     

蓄能液气泡钻井液流变性能研究

设计并研制了蓄能液气泡钻井液流变性能测试装置,该装置能模拟井下100℃、20 MPa环境,建立了高温(100℃)、高压(20 MPa)条件下蓄能液气泡钻井液流变性能的评价方法。研究表明,研制的蓄能液气泡钻井液表现出良好的剪切稀释特性,携屑能力强;泡沫质量对蓄能液气泡钻井液的流变性能影响很大;由于蓄能液气泡钻井液抗压能力强,因此压力对其流变性影响不大;温度对体系的流变性能是通过影响液相黏度来实现的;气体类型对蓄能液气泡的流变性能影响不大;此外,现场应用时可通过改变发泡剂加量(影响泡沫质量)和搅拌速率(影响泡沫粒径)来调节体系的流变性能。     

深水水基恒流变钻井液流变特性研究

水基恒流变钻井液是一种适用于深水钻井作业的新型工作流体,目前关于该体系的报道较少。通过对一定温度压力下钻井液性能的检测以及流变模型分析,研究了水基恒流变钻井液的流变行为,并初步探索了恒流变机理。结果表明,在0.1～35.4 MPa范围内,当温度从4℃升高到65℃,黏度计读数φ₆/φ₃、动切力、塑性黏度等流变参数的变化幅度较小,分别在10～13、9～12、13～18 Pa及15～22 mPa·s范围内,且φ₆与φ₃读数随温度呈“U”型分布;在温度压力组合条件下,拟合经验流变方程的相关性排序为:宾汉塑性≈幂律＜卡森≈赫-巴≈罗-斯模型,其中双参数卡森模型的相关系数较高,且表达式简洁,适于描述水基钻井液的恒流变特性;以卡森模型为初始方程,引入T/P因子建立了高预测精度的动力学流变方程f（T,P,γ）,相对误差平均值为7.19%±4.07%,偏差极大值集中在100（ r/min）/65℃;分析了关键处理剂的分子形貌、结构及其与黏土片层的缔合作用,提出了基于分子形态的定性构效假设,揭示水基钻井液的流变稳定性本质。      

无土相复合盐水钻井液的研究与应用

长庆气田水平井斜井段将钻遇石千峰组、石盒子组易坍塌地层以及山西组、本溪组易垮塌煤层,以往使用的三磺钻井液防塌能力差,井径扩大率大,为了稳定井壁,提高钻井液密度和黏度后,又导致机械钻速降低,泥饼质量和润滑性变差,摩阻增大。针对以上情况,开发了复合盐水钻井液,其可由聚合物体系和抗盐三磺体系直接转化,使用甲酸钠、氯化钠和氯化钾3种盐,复配抗盐降滤失剂、提黏剂、超细碳酸钙、阳离子乳化沥青粉等材料。室内研究和现场应用结果表明,该体系具有抑制性好、防塌能力强、密度高、滤失量低、固相含量低、润滑性良好、性能易于控制等特性,有效地解决了钻进中地层掉块、垮塌、岩屑携带及阻卡等问题,起下钻畅通,下套管顺利,井径规则,平均井径扩大率在10%以内,控制了井下复杂情况的发生,满足了水平井安全钻井的需要。     

FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液及其应用

深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、浅层气易形成气体水合物、井壁易失稳等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。以Saraline 185V气制油为基油,通过优选乳化剂、有机土、降滤失剂及其他处理剂,构建了一套适合深水钻井的FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液体系。综合性能评价结果表明:该钻井液在4~65℃下流变性能稳定,具有恒流变特性,能有效保护储层,其渗透率恢复值大于90%,能抗10%海水、15%钻屑污染,易降解,满足环保要求。南海LS-A超深水井水深为1 699.3 m,预测主要目的层温度为34.6~36℃,φ508 mm套管鞋处的地层承压能力系数低于1.14,安全密度窗口窄,如何控制ECD值、预防井漏是该井的作业控点,因此选择密度为1.03 g/cm3的FLAT-PRO钻井液开钻。钻进过程中,使用FSVIS调整流变性,维护黏度在50~70 s,动切力在8~15 Pa,φ₆读数为7~15,φ₃读数为6~12,用2% PF-HFR控制滤失量,应用井段起下钻顺利,电测顺利,井径规则,没有出现任何复杂情况。应用结果表明,FALT-PRO深水恒流变合成基钻井液在不同温度下的流变性能稳定,抑制性好,润滑性强,能获得较低的ECD值,满足深水钻井的要求。      

钻井液流变性在线检测新方法

钻井液流变性是钻井液的重要性能,自动化钻井需要自动化在线测量流变性参数。从分析现场钻井液流变性测量的技术现状和存在问题出发,提出了一种钻井液流变性实时在线测量新方法,论述了新方法的测量原理,设计了测量方案,并对试制的测量装置进行了室内实验评价研究。实验结果证实了所提出测量新方法和测量方案的可行性。      

钻井液流变性实时测量方法及系统研究

针对当前钻井液测量中无法实现在线测量、工作量大及存在操作误差等问题,提出一种钻井液流变性在线测量装置。通过测量钻井液在不同管径下的压力损失,结合质量流量计所测得的数据,上传到上位机进行处理,从而得到钻井液的各项流变性能参数。试验研究结果表明:对钻井液流变性测量试验平台进行数据测量精度对比试验,与现阶段的API 2003的钻井液流变性测量结果相差无几,其误差在3%以内;在对钻井液密度及黏度变化情况下的试验平台实时测量中,所得结果与不间断采样的旋转黏度计测量数据几乎相同,其误差在4%以内。该钻井液流变性在线测量装置对钻井完井自动化进程有着较好的推动作用,具有显著的社会效益和经济效益。     

徐闻区块复合有机盐钻井液技术

徐闻区块位于北部湾盆地,由涠西南凹陷、乌石凹陷、迈陈凹陷、福山凹陷和雷东凹陷组成。该地区下部地层岩性以微裂隙发育的硬脆性泥页岩为主,坍塌压力系数较大,易发生井壁坍塌,导致钻井过程中井下复杂、事故频繁发生。针对以上地层特点,在该区块积极推广应用了复合有机盐钻井液体系。现场应用表明,该体系具有很强的抑制性和防塌能力。推广应用的3口井与同区块的邻井相比,机械钻速提高了44%,平均钻井周期缩短了近26 d,复杂事故时效大幅度降低,平均井径扩大率减小了50%。说明徐闻区块流沙港组地层的井壁失稳问题得到了明显改善,电测成功率也大幅提高,很好地满足了该区块钻井施工的需要。