川西地区碎屑岩深井钻井提速的配套钻井液技术

为解决四川盆地西部地区碎屑岩深井钻井出现的钻井周期长、钻速低等问题,从钻井液的类型、组成和性能入手,在调研国内外资料的基础上,分井段评价了川西地区所用钻井液各参数（钻井液密度、钻井液固相、钻井液流变性及钻井液滤失性）对钻井速度的影响程度,依托中国石油化工集团公司的各级科研成果,研发了适合中浅层钻井提速的无黏土相钻井液、“三低”（低密度、低黏切、低固相）和“三强”（强抑制、强包被、强封堵）聚合物钻井液等钻井液体系,形成了以预防和减少深井井下复杂情况和钻井事故为目标的稳定井壁、防漏堵漏、润滑防卡等技术。上述技术在川西地区新21-1H、新916-1井等多口井集成应用后,中浅层钻井速度明显提高,中深层井下复杂情况及钻井事故发生率明显降低,缩短了钻井周期,达到了钻井提速的预期目标。     

强抑制性聚合物钻井液在二22井提高钻井速度中的应用

针对川南二里场构造Φ311.2 mm井眼垮塌严重，以往均采用提高钻井液密度来维持井壁稳定，严重制约了钻井速度的提高。为此，介绍了研究和实施三强聚合物钻井液在该井段的应用情况。实钻表明，该钻井液极大地延长了无固相钻井液的使用时间和井段，低固相钻井液密度也得到了有效控制，从而较好地解决了井壁稳定和钻井液密度的矛盾，显著地提高了钻井速度。     

磨溪气田快速钻井技术及其应用

磨溪构造嘉二段钻探始于1977年，经过30多年的钻探，截至2004年底要完成一口以嘉二段为目的层的第四次开钻井需要5个月左右时间，平均机械钻速不足2 m/h，钻机月速约680 m/台月。为此，介绍了磨溪构造钻井过程中，针对磨溪构造不同井段地层特点，在不同井段采用不同的钻具结构。通过强化钻井参数、适当降低钻井液密度、优选钻头类型、提高钻井液抑制性等技术措施，极大地提高了磨溪构造的钻井速度。经过该区几口井的现场实验表明，试验井平均机械钻速从原来的不足2 m/h提高到现在的6.1 m/h。在磨溪构造的第四次开钻的钻进中，第二次开钻层段，通过加强钻井液体系的抑制性，确保良好的钻井液性能，实现无固相或低固相钻井液钻进。第三次开钻层段（T₃x⁶-T₂l¹₂），采用安装旋转防喷器利用欠平衡钻井技术，使用无固相钻井液或较低密度的聚钾钻井液，能够较大幅度地提高钻井速度。     

塔河油田长裸眼井快速钻井技术

利用“微钻头钻速法”、“DC指数预测岩层可钻性法”及“测井资料计算岩石可钻性法”,通过地层分析软件测定了塔河油田4^#、6^#等区块的地层可钻性级值与井深关系的变化规律,根据地层可钻性级值确定了钻头选型的最优方案,根据地层压力系数确定了长裸眼井各阶段的钻井液密度,根据地层特性对一开Ф44．5井眼采用普通聚合物体系;二开Ф241．3井眼,上部4600m以前采用低固相强包被不分散聚合物体系,下部地层采用多元醇聚磺防塔钻井液;三开奥陶系地层采用低固相聚磺钻井液,同时对于奥陶系地层存在涌、漏并存的井实施欠平衡压力钻井技术。对于井眼稳定,通过优选钻井液体系,优化钻井液配方,采用优质大分子聚合物包被剂,加强钻井液的包被和抑制性能;采用大、中、小分子聚合物复配,配合适量润滑剂,改善滤饼质量,调整、优化钻井液流型,从而解决上部地层的阻卡问题。文章从钻头选型、钻具组合、钻进参数优选、钻井液体系及安全技术措施等方面介绍了该项快速钻井技术。     

浅层“次生高压气藏”安全钻井技术探讨

通常意义上的次生气藏是由于构造演化过程中,古气藏遭到破坏,引起天然气的再次转移和再分配而形成的气藏。而本文所指的“次生高压气藏”是指原本储集于深部地层中的天然气经人为建立的通道运移到浅部地层,在浅部具有储藏条件的地层里大量重新聚集所形成的气藏。土库曼斯坦阿姆河右岸探区皮尔古伊构造浅层高压气藏就是这种典型的“次生高压气藏”,与地质意义上的次生气藏相比,存在着运移通道、与气源沟通状态、储层稳定性等方面的区别。该“次生高压气藏”的埋深浅、压力高,钻井液安全密度窗口窄,气体中含硫化氢,固井易漏、易窜,给钻井和固井施工都带来了困难和风险。为此,探讨并提出了以下有针对性的安全措施：对着火井井口安装引流罩可控放喷点火、在着火井边缘钻生产井强采泄压、钻定向救援井挤注水泥封堵老井井筒原生气体运移通道,由此集成了一套“次生高压气藏”安全钻井与治理的技术思路和实施方案。采用该套技术方案有可能排除皮尔古伊构造浅层“次生高压气藏”给钻井作业带来的风险,并减轻着火井放喷燃烧对气田产能的破坏。     

苏里格气田水平井快速钻井技术

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北侧,属于大型陆相砂岩岩性圈闭气藏,是我国迄今为止已发现的开发难度最大的低渗透率、低压力、低丰度的“三低”大型气田。气田开发模式历经直井、定向井再到水平井,但钻井周期长、建井综合成本高一直严重制约着该气田的经济有效开发。为此,中国石油长庆油田公司针对如何提高钻井速度、降低钻井成本等一系列难题,开展了多年的探索、攻关与实践,最终形成了以井身结构优化、PDC钻头个性化设计、井眼轨迹优化与控制,以及钻井液体系优化［斜井段应用复合盐钻井液、水平段应用无土相暂堵钻（完）井液］等为核心的水平井快速钻井配套技术。2010年至今,该技术已经在该气田240余口水平井上规模推广应用,平均钻井周期由以前的90.2 d缩短至67.1 d,平均砂层钻遇率达到了81%,取得了显著的技术经济效益,成为苏里格气田经济有效开发的主体技术之一。     

优化钻井技术在苏里格气田的应用

四川石油管理局在苏里格气田油气合作区块以前要钻完一口以山西组为目的层的第二次开钻井需要 1个月左右，平均机械钻速不足8 m/h，钻机月速约3400 m/台月。通过合理匹配钻井参数、延长聚合物无固相钻井液的使用时间、优选钻头类型、提高钻井液抑制性、改善钻具结构等技术措施，极大地提高了该地区的钻井速度，平均机械钻速提高到现在的 12 m/h以上，缩短了钻井周期，达到了预期的效果。     

快速消除井眼中“大肚子”危害的钻井液技术——在广安地区钻井中的应用

井眼“大肚子”是钻井施工中常遇到的井下复杂情况之一，现场常用变排量循环、变钻头位置循环、反复划眼、多次短起下钻拉刮、稠钻井液举砂、高密度稠钻井液举砂、水泥塞补壁等处理方法，但存在处理耗时长、岩屑不易清干净、经济损失大等问题。为此，从分析井眼“大肚子”对钻井工程的危害入手，提出消除井眼“大肚子”危害的技术思路，介绍了前置冲洗液、举砂液的室内研制与评价、现场应用等钻井液技术。试验表明，采用低漏斗黏度、低切力、高润湿反转能力的前置冲洗液与研制的具有高摩阻、高拉挂、高悬浮力、强网架结构特点的举砂液联合使用的方法可快速消除井眼“大肚子”危害，适合在类似广安地区的钻井中推广应用。     

一种无固相钻井液的研制及应用

针对陕北油气田地质和钻井作业特点，研制了一种无固相钻井液。它由无机和有机材料复合而成，所配成的钻井液密度为1.01~1.05 g/cm³，漏斗粘度26~30 s，pH值7~9。通过室内及现场试验研究，对该无固相钻井液的配方进行了优选，并对其性能进行了系统评价。研究结果表明：该无固相钻井液有很好的防塌、护壁作用，操作简便，使用安全，完全可以满足该区域钻井作业的需要。使用该无固相钻井液时，所钻井眼规则，钻速可达到10~18 m/h，在同等条件下，与使用其他钻井液相比，钻头寿命延长20%~30%，钻井液成本有所降低。     

“三低”水基钻井液防塌技术在四川超深井中的应用

气体钻井在川渝地区大幅度地提高了机械钻速，受到钻井界的青睐，但气体钻井结束替入常规水基钻井液后普遍出现了严重的井壁失稳难题，导致了长时间大段划眼复杂情况的频繁发生。为此，从分析气体钻井替入钻井液后井壁失稳的水敏性原因入手，提出了解决井壁失稳的技术思路，即将润湿反转防塌技术-低渗透防塌技术-低活度防塌技术三者有机集成在一套钻井液体系中，形成具有“低润湿反转角、低渗透、低活度”特点的“三低”水基钻井液防塌技术，并在室内对获得的“三低”水基钻井液成果配方进行了定量的防塌效果评价。研究结果与现场试验表明，“三低”水基钻井液能够很好地解决气体钻井结束替入水基钻井液后出现的井壁失稳难题；它能在30 min内使泥页岩地层发生明显润湿反转和惰性化反应；在180 min内能彻底密封裂缝，并在泥页岩表面形成致密疏水涂层；无论是在短期防塌，还是在长效防塌方面都具有显著的效果。适合在类似川中地区的气体钻井中推广应用。     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

南堡潜山油气层钻井完井液技术

冀东油田南堡潜山油气藏埋藏深(4000~5600 m),地温梯度大(4.22°/100 m),井底最高温度为223℃,地层压力系数低,为0.96,储层微裂缝发育,气油比大。为满足其储层保护和安全生产的需要,研究了抗220℃高温低密度低固相钻井液和抗170℃高温冻胶阀技术。抗高温低密度低固相钻井液选择2种四元共聚物分别作抗高温增黏剂和抗高温降滤失剂,并配合使用SMP和SPNH以及耐温封堵剂FT3000,抗高温水包油钻井液由研制的抗温能力强、抗盐能力好的HWZR和HWFR乳化剂,优选出的增黏剂HVF-H和抗高温降滤失剂HWFL-H与HVS-H等组成,2套体系在220℃老化48 h性能良好,可满足井眼清洁的需要,使用密度范围为0.98~1.08 g/cm3;抗高温冻胶阀实现了起下钻和套管回接过程分隔油气层和保护油气层的目的。目前已钻井22口,8口探井应用了抗高温低固相钻井液,13口开发井应用了水包油钻井液,2口井应用了抗高温冻胶段塞封堵技术,均取得良好的效果,确保了全过程油气层保护。     

无固相钻井完井液在欠平衡钻井中的应用

塔里木北部地区塔河油田的主力油藏为奥陶系碳酸盐岩潜山型油藏。自从无固相聚合物钻井液体系在塔河油田的S66井首次尝试欠平衡钻井获得成功以来,先后对包括直井、水平井在内的16口井实施了欠平衡钻井。现场应用表明,无固相聚合物钻井液体系性能稳定,携岩性好,完全满足了塔北奥陶系欠平衡钻井要求。介绍了无固相聚合物钻井液体系的性能及现场应用情况。     

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四川地质构造复杂，纵向上高低压力系统交锚分布，横向上炭酸盐岩裂缝系统展布又难以预测，因而钻井液密度很难做到自上而下科学地平衡钻井。在实际工作中往往考虑更多的是地层压力梯度导演带来的井喷事故，为了避免这类事故，经常采用构造上已钻井出现过的最高压力梯度来设计钻井液密度这种做法对多数井是过平衡钻井，严重影响机械钻速，造成钻井速度慢，钻井成本高。以川西南地区钻井资料分析为基础，了影响钻井速度的因素：２１４     

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本文论述了进一步提高陕甘宁盆地中部地区天然气探井钻速度的基本技术思路，以及围绕该思路而研制的以有机阳离子粘土防膨剂为井壁稳定剂的有机阳离子钻井液体系的组成、工作原理和现场施工方法。该体系在该区３口井中应用，表现出极强的抑制效果，密度低、钻速快，有效地防止了井塌，保护了气层，实现了钻井液与完井液的统一。对该区不下技术套管的天然气探井用一种钻井液体系。进行不同处理，可以达到提高钻速、防止井塌和保护气层     

基于线性回归的油基钻井液有害低密度固相含量计算方法

随着页岩气大规模开发,高密度油基钻井液应用越来越广泛。在钻井过程中,小颗粒钻屑将不断进入油基钻井液中,极大地影响了钻井液的性能,目前的研究缺乏计算油基钻井液中钻屑含量的方法。在GB/T 16783.2《石油天然气工业钻井液现场测试第2部分:油基钻井液》中只规定了低密度固相含量的计算方法,并未对有用低密度固相和有害低密度固相进行有效区分。通过对比井浆和室内新配浆的固相含量,利用线性回归得出了一种有害低密度固相含量计算方法,并以现场钻井液为例进行校核,通过线性回归的方法,计算得到的固相含量与实测固相含量相差较小,误差小于3%,可以更精确地计算出有害固相含量,给油基钻井液的性能维护提供了重要的标准。该方法计算简便、误差小,具有较高的现场应用价值。      

高密度抗污染隔离液在川中磨溪气田的应用

磨溪气田是四川油气田增储上产的重要后备产能建设基地，钻探目的为开发磨溪构造嘉二段气藏的天然气资源。自2003年开发嘉二段气藏以来，固井完井质量一直存在很大问题，2004年底至2005年中试油的18口井中，有13口井出现了环空气窜。针对磨溪气田出现的完井质量问题，分析了磨溪构造特点和固井难点以及完井后出现环空气窜、井口漏气的原因。分析认为，采用隔离液技术是解决磨溪气田一直以来的环空气窜等固井质量问题的措施之一。因而进行了新型高密度抗污染隔离液体系的研发，研制的隔离液悬浮稳定性好、流变性可调、抗污染能力强,密度范围宽达1.20 ~2.40 g/cm³。隔离液现场试验4口井共8井次表明，隔离液不仅隔离效果良好，而且对井壁界面虚滤饼、胶凝稠化钻井液具有磨蚀、刮削和有效携带作用，固井质量评价合格，各层套管外均无环空气窜，井口试压正常，经酸化压裂改造和生产测试，单井日产气量最高达36×10⁴m³。     

油气层保护技术在二连油田探区的应用

二连油田的乌里雅斯太凹陷和巴音都兰凹陷，主要含油为腾格尔组，含油岩性以砂岩，砂砾岩为主，压力系数一般为0.958-1.035，在施工过程中，钻井液密度应控制在1.25g/cm^3以内，在勘探过程,中油层易发生水繁损害，或在压差作用下，钻井液中的部分因相颗粒被直接入地层，堵塞通道，造成油层伤害。采用油气层保护技术与油气层保护剂YD－2B相配合的措施，降低了钻井液密度，有效地防止了油气层的损害。 经20多口井现场应用表明，油气层保护剂YD－2B，阻止钻井液滤液侵入地层，减少污染，缩短了钻井周期，有效地保护了油气层，试油结果表明,在乌里雅斯太争和巴音都兰凹陷所钻的探井中50％，获得了高产工业油气液，特别太43井，经过对1872．0－1892．0m井段油层的试油，获得日产量为14．82m^3的工业油流。