无粘土相正电性钻井液完井液体系研究

研究了无粘土相正电性钻井液完井液配方，该钻井液完井液是一种在正电状态下分散的胶体体系，全部由阳离子处理剂配制而成。对无粘土相正电性钻井液完井液的ζ电位变化规律、流变参数、抑制性、抗高温、抗粘土污染、抗盐污染及保护油气层等进行了试验。结果表明，该体系具有独特的性能，ζ电位大于20mV，具有极强的抑制粘土分散能力，能够最大限度地避免粘土颗粒侵入油层而造成的损害；ζ电位高，胶体稳定，流变参数等各项性能指标均能满足现场施工要求；阳离子处理剂能保持钻屑的不分散，有利于钻屑的清除；随粘土量的增加，吸附阳离子聚合物的量也随之增加，由于阳离子聚合物有效浓度的降低，所以正电性钻井液完井液粘度下降；无粘土相正电性钻井液完井液具有很好的保护油气层效果，能有效换制油层粘土膨胀，渗透率恢复值高，适应于强水敏油层及易造成固相伤害油层的开发。     

正电性钻井液体系研究与应用

钻井液技术的发展一直是围绕着如何更好地解决"地层井壁稳定"与"钻井液性能稳定"这一对矛盾而进行的。国内外现有的各种钻井液体系全部属于负电性钻井液体系,即钻井液体系的ξ电位为负值。负电性钻井液体系有利于其本身性能稳定而不利于井壁稳定,经常导致钻井事故的发生。而正电性钻井液体系可以解决井壁稳定、提高钻井速度、保护油气层等关键技术问题。为研究在正电性状态下分散的钻井液技术,实现钻井液正电性的根本转化,重点介绍了钻井液电性的转化、正电性钻井液配方及现场试验。理论和现场实践证明,正电性钻井液体系不仅有利于抑制地层黏土的水化膨胀和分散,提高钻井液的抗盐、抗钙污染能力,维持井壁稳定,而且对保护油气层有重要意义。     

粘土矿物及钻井液电动电位变化规律研究

分析了导致粘土矿物膨胀分散的原因．研究了粘土矿物的电动电位(ζ电位)变化规律；提出了粘土矿物及钻井液电性的转变方法。即有机正电处理剂法、有机正电MMH处理剂法、电解质处理法、非离子型聚合物处理法、调整pH值法等。引起粘土矿物膨胀、分散的因素较多．除取决于组成粘土矿物组分和结构外，还与颗粒表面交换阳离子成分、分散介质性质等有关；粘土矿物的分散、膨胀、收缩、坍塌、渗透等特性均与C电位的大小有密切关系．因此．可用C电位的大小来判断粘土矿物的膨胀、分散性能及钻井液的抑制性能等。只要钻井液的ζ正电位高，对粘土矿物的抑制能力就强．就能达到稳定井眼、提高钻井速度、保护油气层、减少环境污染的目的。研究结果表明，无机盐具有压缩双电层的作用．交换阳离子价越高，水化膜越薄，ζ负电位越小．抑制性增强。反之。交换离子价越低，水化膜越厚，ζ负电位越高，分散性增强；阳离子处理剂具有提高钻井液ζ正电位的作用，能使粘土-水分散体系的电性发生反转；正电胶既可使粘土颗粒电性由负向正转化．又保持粘土-水分散体系的稳定性。通过对膨胀渗透理论与双电位理论研究，认为二者是统一的。     

聚合物—正电胶钻井液体系

同一口井的钻井液,上部地层快速钻进,对钻井液的携岩性、防塌性、抑制包被性能及固相控制要求更高。聚合物—正电胶钻井液能满足上部地层快速钻进要求。它具有较强抑制包被作用,在强造浆地层及不造浆易分散地层中,有利于固相控制;具有较强剪切稀释能力,能满足高压喷射及快速钻进的要求;具有良好的携岩性,能满足井眼清洁的要求;还具有良好的防塌性,能保证井眼规则。实践证明：聚合物—正电胶钻井液在上部地层快速钻进中,是一种理想的选择,获得了良好的经济效益。     

新型水基钻井液抑制剂FTy的实验研究

为了解决钻井液的井壁稳定性能与其它性能之间的矛盾，室内对一种新型水基钻井液用抑制剂——低分子量FTy进行了综合性能评价，同时从粘土ξ电位的角度对其作用机理进行了分析。实验表明，该处理剂含有正电基团，通过化学吸附作用降低粘土表面的负电位，从而降低粘土的水化膨胀、分散等作用。当Fty单独使用时，其抑制页岩水化的能力均优于KPAM、KCl等常用抑制剂；当FTy与常规聚合物包被剂共同使用时可产生更好的抑制效果，与KPAM配合使用效果最为显著；与其它处理剂配伍性良好，不影响钻井液性能，在一定加量范围具有一定的降滤失作用。该处理剂的应用会在一定程度上缓解现用钻井液的抑制性与其它性能之间的矛盾，具有广泛的应用前景。     

台南气田钻井液技术

依据台南气田钻井的要求和台南气田的地层特点。采用强包被、强抑制、强封堵强抗粘土污染的技术思路，使用两性离子聚合物钻井液体系，盐水钻井液体系，使钻井液具有较强的抑制泥岩水化膨胀能力、良好的清洁井眼能力。解决台南地层易漏、易缩径、粘土矿物造浆增稠造成起钻遇卡、下钻遇阻、压差卡钻的复杂事故发生，提高电测成功率。     

PHP-CFH-MMH钻井液体系的研究与应用

对目前钻井现场广泛采用的聚合物和正电胶钻井液体系的优缺点的分析表明。单一的聚合物或正电胶钻井液体系在泥页岩抑制性、水平井携岩效果和油气层保护等方面不能满足某些复杂地层和高难度井的需要。在聚合物体系钻井液的基础上，加入一定量的正电胶和聚合醇形成了PHP—CFH—MMH钻井液体系。通过室内和现场试验，优选出了PHP—CFH—MMH钻井液体系的配方。现场应用表明，该体系性能稳定，在防止粘卡、泥页岩崩落和油气层保护等方面具有良好的作用。     

正电性钻井液完井液体系油气层保护性能研究

以改性的正电性土、聚合物和呈正电性的钻井液处理剂为主剂,研制开发了完全呈正电性的钻井液体系.即:(0.3%～0.5%)流型调节剂B (1.5%～2.5%)降滤失剂A (3%～5%)改性固相 (1.5%～3.0%)正电性处理剂 水.室内实验和现场应用表明,该体系具有良好的抗温、抗污染能力和优良的页岩抑制性,能有效地防止粘土的膨胀、分散、运移;在室温和高温下抗土污染能力好,粘度和切力保持基本不变,保护油气层效果明显,平均渗透率恢复值达到90.5%.     

强抑制性钻井完井液研究与应用

胜利油田郑408区块储层埋藏浅,胶结疏松,粘土含量为0.3%-13.2%,粘土矿物以易分散运移的高岭石敏现象,针对该地层特点,在大量室内实验的基础上,通过使用黑色正电胶和复合无机盐抑制剂,研制了适合强水敏性储层的水基钻井完井液体系,并将pH值控制在7.0-8.5之间,室内评价结果表明,该体系具有很强的抑制包被能力,能有效防止粘土水化膨胀和造成高岭石分散运移,钻井液各种处理剂之间有较好的相容性,滤液与储层内流体有很好的相容性,保护油气层效果与油基钻井液相当;能抑制钻屑分散,有利于发挥固控设备效率和提高钻井速度,具有良好的携岩性,润滑性能,防塌抑制性和造壁性能,摩擦系数小于0.05;可抗130℃的高温,在郑408区块用强抑制性水基钻井完井液代替油基钻井液用于强水敏储层钻进后,保护了油气层,提高了原油采收率,降低了成本,缩短了钻井周期,而且对环境无污染。     

白56深井高密度钻井液技术

自56井完钻井深4650m，是白庙区块第一口超过4500m的深井，上部地层（3300m以上）采用聚合物正电胶钻井液体系，中深井地层（3300－4498m)采用聚磺钾盐钻井液体系，下部地层小井眼采用聚磺正电胶钻井液体系。现场使用表明，聚合物正电胶钻井液具有独特的流变性，抑帛性和较强的防塌能力，聚磺钾盐钻井液具有防塌性能好，抗高温能力强，聚磺正电胶钻井液具有低粘高切特性，降低井眼环空压力损耗，满足了白56井各井段钻井施工要求。     

哈德地区长裸眼双台阶水平井钻井液技术

塔里木哈德地区石炭系地层深度为5005－5015m，两个油层厚度均为1－2m，属低压，低渗透油气藏，3000m以上地层胶结疏松,岩性差，泥岩水化造浆严重，极易发生阻卡事故；3000m以下地层易漏，井壁易垮塌，因此，直井段钻进时，在钻井液中加入足量的封堵剂和防塌剂，保证井壁稳定，在造斜段和水平段采用低粘度，低切力聚磺混油钻井液体系；并随着井温升主，不断补充抗温处理剂和润滑剂，降低摩阻，减少托压和阻卡事故的发生；进入油气层前，在聚磺混油钻井液中加入大量的乳化沥青，SMP－1和超细碳酸钙，利用屏蔽暂堵技术，防止固相颗粒进入储层，减少对储层的损害，应用结果表明，低粘度，低切力聚磺混油钻井液体系具有很强的抑制性和携砂能力，润滑性能好，性能稳定，完全满足了长裸眼，双台阶水平井钻工程的要求，避免了井下复杂情况的发生。     

正电胶聚合醇钻井液在临盘地区的应用

胜利油田在临盘油田发现了夏50等主力油区。该区块油层多厚度大。目的层为沙河街组沙三段油层。沙河街组泥岩厚度大于500m，泥岩中伊利石含量较高（68％），亚甲基蓝容量高，地层分散性和膨胀性较强，造成井壁坍塌、卡钻等复杂事故。开发出了MMH正电胶多元醇钻井液。该体系保持了MMH正电胶钻井液的优良特性，改善了润滑性能，解决了高温高压滤失问题。经现场应用表明，聚合醇与正电胶的协同作用，增强了对粘土的水化抑制能力和防塌性能，利于井壁稳定和油气层保护；该钻井液具有很强的抑制性、润滑防卡性、井壁稳定性，携带和悬浮固相颗粒能力强，并无毒、污染小，荧光灯直照无荧光显示，能满足探井和特殊井的施工要求。     

抗盐抗钙降滤失剂AOD-1的研制及应用

以2丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、烯丙基甲基氯化铵为原料，水为溶剂．用氧化还原体系引发，合成了一种两性离子三元共聚物AOD-1。室内评价试验表明，该共聚物在淡水、盐水、饱和盐水和复合盐水基浆中均具有较好的降滤失、增粘作用，抗温、抗盐和抗钙污染能力强，而且能有效抑制泥页岩的水化膨胀。在塔河油田盐膏层钻井中的现场应用表明，共聚物AOD-1抗盐膏污染的能力强，能保持钻井液性能稳定，且滤失量小，钻井过程中井眼稳定，起下钻及下套管均很顺利。     

“零电位”水基钻井液探讨

在应用中,分散型钻井液存在“性能稳定”和“井壁稳定”矛盾要求及钻井液的Zeta电位与所钻地层电性不匹配的问题.具有抑制性的阳离子水基钻井液能有效抑制泥页岩水化分散的问题,但出现阳离子型处理剂和阴离子型处理剂不相容的问题.从理论和试验分析了将高负Zeta电位的钠基膨润土改造成“零电位”土的途径.由正交试验结果确定,以HEC、PEO和AlCl3为膨润土电性改变剂形成的膨润土-水分散体系,可以配成符合钻井液性能要求的体系.以此为基础,不使用阴离子型处理剂,只使用阳离子型、非离子型和高价无机盐作处理剂,优选出了“零电位”水基钻井液的基本配方.     

高泥质疏松砂岩防塌保护油气层钻井液技术

胜利油区王庄油田沙河街组地层为高泥质疏松砂岩,钻井过程中出现的主要问题是井壁坍塌和油气层损害严重。根据地层特点和测井的要求,优选出以非离子处理剂为主的聚醚多元醇钻井液,对该钻井液的流变性能、滤失造壁性能、防塌性能、抗污染性能和保护油层性能进行了评价。试验结果证明,该钻井液具有良好的流变性和滤失造壁性,页岩滚动回收率大于90%,岩心渗透率恢复率大于80%,电阻率大于1.5Ω·m。现场应用表明,聚醚多元醇钻井液有效地解决了王庄油田高泥质疏松砂岩钻井过程中出现的井壁失稳问题,保护了油气层,满足了测井要求,具有良好的综合性能。     

稀硅酸盐抗钙防塌钻井液在毛坝-1井的应用

毛坝-1井位于四川省的东北部,其钻穿的地层倾角大、结构复杂,有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层,膏盐层等,为克服石膏侵、膏盐侵、硫化氢气侵、高压天然气侵、井漏、井涌等复杂情况,试验应用了稀硅酸盐钻井液体系,取得了较理想的结果。所设计的稀硅酸盐抗钙防塌钻井液体系可保持较高的pH值,具有良好的抗膏、盐、硫化氢、天然气侵能力,良好的封堵微裂缝效果和润滑防卡作用,抗硫化氢侵污能力强,与各种除硫剂配伍性好,适合高含硫地区钻井施工。体系所使用药品种类少,性能稳定,易于维护,处理剂毒性小,符合环保要求。     

AQUA—DRILL醇基钻井液体系在雪古1井的应用

AQUA－DRILL醇基钻井液体系是一种可以替代油基钻井液和合成基钻井液的环保安全型钻井液体系,其性能稳定,抑制性强,悬浮携带性以及润滑性良好,并且毒性低,可以生物降解,有利于环保。介绍了该钻井液体系的特点、作用机理、配制、性能调整与维护,以及在雪古1井中的应用等情况。     

渤南油田高混油水基钻井液体系研究与应用

室内研制了一种高混油水基钻井液,其基本配方为：（0.3%-0.5%）聚丙烯酰胺＋（1.0%-1.5%）胺基聚合物＋（2%-3%）防塌剂＋（2%-3%）羧甲基磺化酚醛树脂＋（2%-3%）胶乳沥青＋（0.5%-1%）流型调节剂＋（8%-20%）原油＋（1.5%-2.5%）聚合醇＋（3%-4%）BH-1润滑剂。实验结果表明,原油加量为20%时,钻井液体系具有：较好的流变性能及润滑性能;抗劣质土污染达6%,抗盐污染可达5%;强抑制防塌性能、高密度润滑性,以及较好的抗高温能力;渗透率恢复值可达90%,对油层污染小,良好的油气层保护效果。该钻井液体系在渤南油田义123区块应用取得成功。     

聚胺微泡沫钻井液及其作用机理

针对孔隙或裂缝性低压地层井漏、井塌及油气层损害等多种技术难题,以聚胺为水化抑制剂,结合微泡沫钻井液特点,构建了聚胺微泡沫钻井液体系。通过调整搅拌速度、优选加重剂、增黏剂加量及pH值等手段,使聚胺微泡沫钻井液密度在0.43~1.15 g/cm3之间可调。研制的聚胺微泡沫钻井液体系的抗温达120℃,可抗12%氯化钠、20%海水、12%劣质土、21%柴油污染,具有较好的防漏堵漏性能及储层保护效果。聚胺微泡沫钻井液兼有聚胺的表面水化、渗透水化抑制作用,加之较低的表面张力、活度,具有屏蔽暂堵性,在井壁上形成半透膜,可起到良好的防止井壁坍塌和保护油气层作用。     

斜井中泥页岩井眼稳定性研究

泥页岩井眼稳定是由力学与化学两方面因素共同作用的结果。借助于井壁处有效应力的变化,将泥页岩与钻井液相互作用时页岩水化所产生的力学效应与纯力学效应结合起来,建立了斜井井眼稳定的力学、化学耦合模型,运用该模型可计算出保持井眼稳定的合理钻井液密度,并结合实例对该模型进行了验证与简要的分析。