深井超深井钻井液技术应用现状及发展展望

深井超深井最主要的难点是深部高温以及钻进距离长,成为限制其安全快速钻井最主要因素。文章根据深井超深井安全快速钻井对钻井液的核心需求,从抗高温钻井液技术的流变性调控、井壁稳定、防漏堵漏、降摩减阻4个方面分析了钻井液研发与应用中面临的难点,并对国内外抗高温钻井液技术、高温流变稳定技术、井壁强化钻井液技术、深井超深井防漏堵漏技术和抗高温钻井液润滑技术的现场应用及研究成果进行了综述。最后对国内钻井液技术研究领域存在的问题进行分析,并从基础理论研究、新型抗高温钻井液处理剂研发、油基钻井液防漏治漏等方面对深井超深井钻井液技术发展进行展望。

基于油基钻屑制备压裂支撑剂的室内研究

针对热解析后脱油钻屑处理难和处理方式单一的问题,开展了将油基钻屑残渣制备成免烧压裂支撑剂的研究,研究了钻屑与水泥比、CMC添加量、石膏添加量和养护天数共4个因素对免烧压裂支撑剂性能影响。结果表明,在原料配比较优的情况下,制备工艺为钻屑水泥比0.67(质量比),石膏添加量为6%(质量分数),CMC添加量为4%(质量分数),养护时间28 d。该条件下制得的压裂支撑剂颗粒体积密度为1.47 g/cm^(3),视密度为2.52 g/cm^(3),35 MPa下颗粒破碎率为1.57%。经扫描电子显微镜与X射线衍射仪分析发现,此时压裂支撑剂内部结构致密,孔隙封闭,水化产物CaO·SiO_(2)·nH_(2)O凝胶和钙长石类物质有利于提高压裂支撑剂的综合物理性能。为脱油钻屑残渣利用提供新的方向。

井地过渡带对聚合物驱油剂性能影响研究

利用井地过渡带剪切模拟实验装置,以疏水缔合聚合物AP-P4为研究对象,研究不同吸水强度条件下,剪切后聚合物溶液的表观黏度、流变性、阻力和残余阻力系数、微观结构以及水动力学半径的变化情况。结果表明,经井地过渡带剪切后,随着吸水强度的增大,聚合物AP-P4溶液的黏度损失率高达61.4%,建立阻力系数和残余阻力系数的能力降低40.0%以上,但其建立残余阻力系数能力的降低幅度要比建立阻力系数能力的降低幅度小。聚合物溶液的储能模量和损耗模量降低,微观结构被破坏的越严重,水动力学半径越小。

煤层气储层保护钻井液技术研究进展

中国煤层气储层具有物性复杂、非均质性强、易发生损害等特征,因此增加了煤层气钻完井过程中储层保护的难度,在一定程度上影响煤层气产能的发挥及采收率的提高。为系统总结煤层气钻井液储层保护技术的发展现状,从敏感性损害、固相侵入损害、表面活性剂损害3个方面对煤层气井储层损害原因进行了分析,总结了近年来煤层气储层保护钻井液技术的研究进展及适用性,最后从深层煤岩储层应力敏感损害防治、长水平段固相堵塞防治、多类型可降解处理剂研发、钻井液参数优化与维护工艺4个方面对储层保护钻井液及处理剂的发展进行了展望。研究结果表明:①中国煤岩储层具有“三低”特性,主要存在敏感性损害(应力敏感、水敏)、固相侵入损害和表面活性剂损害;②为减少煤层气储层敏感性造成的损伤,可采用增强钻井液的封堵能力、优化钻井液的抑制能力、调节钻井液密度等方式;③固相侵入损害可通过减少钻井液中固相颗粒含量、阻止固相颗粒进入地层、增强钻井液的携带能力、应用可降解处理剂等方式解决;④表面活性剂对储层的伤害不容忽视,可以使用阳离子/非离子表面活性剂防止损害发生。结论认为,钻井液储层保护技术是深层煤岩气长水平井储层损害防治的关键技术,对煤层气经济化、清洁化开发及全流程绿色高效开发具有重要意义。

微米刚性氧化石墨烯颗粒的制备及协同堵漏性能评价

泸州区块深层页岩气地层微米级裂缝发育,且偶有天然裂缝存在,结构面节理特征弱,钻井过程中,容易造成滤液侵入地层,引起井壁坍塌,亟待研制一款能抗压抗高温的微米尺度刚性封堵剂,既能应对微米裂缝带来的威胁,又可以与大片径堵漏剂有很好的协同堵漏作用。采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)水凝胶,经超长时间高温真空干燥之后,将其粉碎,获得了一种刚性氧化石墨烯颗粒(GO-RP)。这种颗粒属于氧化石墨烯纳米片的多重叠加,用超声波无法使之分散,单体能够承受215℃以下的温度。采用可驱替式堵漏仪评价这种颗粒的协同堵漏性能,实验结果表明,GO-RP可在压力作用下不断地冲进裂缝孔隙进行填充,搭配混合堵漏剂,尤其是带有柔性纤维的材料,能够形成更致密的承压封堵层,承压能力高达9 MPa,降漏失率提升了约70百分点。将封堵剂GO-RP加入水基钻井液中,可使钻井液漏失量显著降低,同时,在高温下仍能保持较好的摩擦性能和抗压能力。这种刚性氧化石墨烯颗粒封堵剂在钻井堵漏领域有良好的应用前景。

丙烯酰胺类聚合物在储层岩石表面的吸附行为

研究聚合物在油气储层岩石表面的吸附滞留对于工作液配方优化、提升非常规油气藏经济效益具有重大意义。为分析储层岩石与丙烯酰胺类聚合物的吸附作用,采用淀粉-碘化镉法间接测定了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、部分水解丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物(HPAD)和丙烯酰胺类疏水缔合聚合物(HAP)在页岩、煤岩和砂岩表面的吸附量,量化了吸附时间、聚合物浓度、温度和矿化度对3种聚合物在岩石表面吸附行为的影响。结果表明,HPAM和HAP在岩石表面的吸附更符合准二级吸附动力学模型,而HPAD则更符合准一级吸附动力学模型。与HPAD和HAP相比,HPAM平衡吸附量更大。3种聚合物在储层岩石上的吸附过程都更符合Freundlich吸附模型。达到吸附平衡所需时间与聚合物、储层岩石种类密切相关。HPAM在3种岩石表面的吸附会达到饱和,而HPAD和HAP的吸附量随着时间推移而增加。温度升高,会导致解吸附加剧,从而导致吸附量下降;溶液矿化度升高,聚合物的溶解度降低,导致吸附量增加。聚合物在储层表面的持续吸附是其在工作液中消耗的主要原因。HPAD和HAP可能会由于其在储层岩石表面的持续吸附,导致有效浓度过低而使工作液失效。

环保型棕榈油基钻井液研究

针对油基钻井液环境友好性差、处理成本高的缺点,配制了一种以棕榈油作为基油的环保型棕榈油基钻井液体系。通过气质联用仪(GC-MS)分析可知棕榈油主要成分为十八烷酸(硬脂酸),十四烷酸(肉豆蔻酸)。采用天然材料腐植酸为原料,通过接枝十八胺进行改性合成一种与棕榈油配伍性好的降滤失剂,对合成的降滤失剂进行了结构表征、热失重分析和扫描电镜分析。优选了有机土、乳化剂等关键处理剂,形成了环保型棕榈油基钻井液体系。其配方为棕榈油+20%CaCl 2+3%有机土+3%乳化剂+3%降滤失剂+1%润湿剂+1%CaO+重晶石。通过棕榈油基钻井液的基本性能、抗污染性能和环保性能评价可知:棕榈油基钻井液体系在120℃老化前后,破乳电压值均在800 V以上,高温高压滤失量为5.4 mL,黏度与切力适中;该体系有较好的抗NaCl、岩屑污染能力。体系的生物毒性EC 50值为104000 mg/L,浸出液的BOD 5/COD Cr值为24.5%,具有生物毒性低,易降解的优点,可以满足环保要求高的地区对钻井液的要求。

我国天然气产业高质量发展路径探讨

天然气产业作为我国能源体系“碳减排”的重要依托,是确保能源安全、推动能源结构转型的关键支撑,其高质量发展将为经济社会绿色转型、新型能源体系构建、技术创新与对外合作等注入动力。本文系统分析了天然气产业高质量发展的基础,总结了新发展阶段天然气产业高质量发展面临的挑战,提出了我国天然气产业高质量发展的路径。研究认为,天然气产业高质量发展存在的问题主要表现在保供能力不足、市场机制尚未理顺、关键技术装备存在“卡脖子”环节等方面;我国天然气产业高质量发展的路径为,大力保障天然气安全供应、着力建设天然气产业市场体系、推动升级天然气产业技术装备、加快天然气产业绿色低碳发展,以抓住产业发展的战略机遇期,创新发展思路,更好满足经济高质量发展、保障能源安全、推进碳达峰碳中和、实现产业平衡发展的需要。

四川盆地南部龙马溪组页岩气藏井壁强化钻井液技术

四川盆地南部地区(以下简称川南)页岩气资源丰富,历经十余年研究与实践,目前已经实现了页岩气规模化和商业化开发,但是在钻进下志留统龙马溪组目的层时井下复杂严重且发生频繁、事故多、起下钻趟数多、耗时长,是至今仍然没有能够很好解决的重大钻井技术难题。为了降低开发综合成本、大幅度缩短钻完井周期从而使页岩气开发具有显著的经济效益,最有效的途径之一就是形成适用的页岩气藏井壁强化钻井液技术。为此,通过研究页岩地层岩石物性及特征,发现钻井液对地层微纳米裂缝封堵能力不足导致滤液侵入是致使该区龙马溪组页岩气藏井壁坍塌失稳的主要原因之一;针对上述情况,制备纳米封堵剂高质量本征态石墨烯纳米片,并提出了二维纳米石墨烯片界面强吸附黏着封堵理论;进而基于紧密堆积原理优选了适用于粒度级配的微米刚性封堵剂,形成了适用于川南龙马溪组页岩气藏井壁强化钻井液技术。现场应用结果表明,该技术在稳定井壁和强化井壁方面具有突出的效果,并且所研制的钻井液综合性能均优于现场井浆。结论认为,该项研究成果为实现该区页岩气效益开发提供了技术支撑。

耐温抗盐水基钻井液降滤失剂的研究进展

降滤失剂可用于降低钻井液滤失量,稳定井壁,提高钻井安全性。介绍了天然高分子及其改性类和合成聚合物类两种降滤失剂与黏土作用的差异以及温度和盐含量对两种降滤失剂性能的影响。综述了天然高分子及其改性类和合成聚合物类降滤失剂的研究进展,总结了降滤失机理,并指出了当前降滤失剂研究面临的难题。通过对降滤失剂原料选择、制备方法和合成工艺的完善,降滤失剂未来有望向纳米化方向和分子结构多元化方向发展。

玛湖凹陷风城组碱盐井筒结盐规律探究

玛湖凹陷风城组碱盐地层压裂后排采过程中存在井筒结盐的问题,但结盐规律尚不明确。通过静态和动态结盐评价实验研究了结盐率的油藏条件影响因素以及生产过程中流速和产气量对井筒结盐的影响,明确了井筒结盐规律。结果表明:温度对三种典型盐溶解度影响程度由强至弱依次为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠;明确了不同组成复合盐溶液析出盐晶的边界条件(总盐度、离子配比)及对应盐晶类型;在相同盐度下,不同组成复合盐析出程度介于单独盐之间,析出盐优先顺序依次为碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠,与各种盐溶解度随温度变化规律一致;随着流速、产气量的增加,结盐量均先增加后减少,当日产液量为40 m3/d、气液比为200 m3/L时,结盐量最大。对碱盐井筒结盐规律的研究可指导生产过程排采参数的合理设置,在一定程度上延缓返排阶段井筒结盐问题,保障压后顺利试油,为后期生产过程中风城组碱盐地层防盐措施的制定提供理论依据。

基于蒙脱石修饰的深层页岩封堵剂制备及性能研究

深层页岩天然裂缝发育,普遍存在微/纳米级裂缝,但现有微纳米颗粒封堵剂存在易团聚和用量大等问题,导致井壁失稳、卡钻等井下复杂情况。为解决这一问题,首先以层状结构的蒙脱石为原料制备纳米蒙脱石,再通过原子转移自由基聚合法对纳米蒙脱石进行表面改性,合成具有疏水性的纳米封堵剂N-MMT,采用红外光谱、能谱分析、粒度分析和扫描电镜等对其表征,采用岩心自吸试验、微孔滤膜滤失试验、高温老化试验等评价了N-MMT的封堵特性。试验结果表明,纳米封堵剂N-MMT具有预先设计的基团,其平均粒径为526 nm,可显著降低岩心自吸能力,页岩岩心自吸量下降66.7%,与油基钻井液常规处理剂配伍性好,高温高压滤失量降低47%,破乳电压有所升高,稳定性更强。纳米封堵剂N-MMT能吸附在页岩微纳米孔缝处形成致密封堵膜,阻止钻井滤液进入深层页岩裂缝,保护井壁稳定,具有较好的应用前景。

大庆油田疏水缔合聚合物-碱-表面活性剂三元复合驱提高采收率研究

在大庆油田油层及流体性质条件下 ,研究了疏水缔合聚合物 碱 表面活性剂三元复合体系(ASP)的物理化学性质并进行了驱油效果评价。结果表明 ,疏水缔合聚合物具有良好的耐盐、耐碱性 ,在相同粘度 (例如 4 0mPa·s)下 ,缔合的聚合物用量比部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系低 5 0 %～ 70 % ;体系具有良好的抗剪切性和相稳定性 ,在 75d内体系稳定 ,无相分离和沉淀 ;疏水缔合聚合物对ASP体系与大庆原油界面张力无明显影响 ;与部分水解聚丙烯酰胺聚合物相比 ,疏水缔合聚合物ASP体系表面活性剂在大庆油砂上的静态吸附量较低 ,对NaOH的静态吸附量无影响。岩心驱替实验结果表明 ,可比水驱提高采收率 2 0 % (OOIP)以上 。

我国储层保护技术实现跨越式发展

“七五”国家重点科技攻关项目的开展,使我国储层保护技术整体面貌发生了根本性的变化,取得了一批具有20世纪80年代末国际先进水平的成果,此后的大规模技术培训和推广应用更新了技术观念,使各项作业的技术水平上升至一个新高度。文章总结了“九五”以来我国在探井保护油气层技术、欠平衡钻井储层保护技术、裂缝性致密砂岩气层保护技术、增产改造储层保护技术、开发生产及EOR保护技术等领域的重要新进展,其科技进步标志着我国储层保护技术已经实现了从孔隙型向裂缝性储层、从常规中低渗油气藏向非常规油气藏、从油气开发井向探井、从钻井完井过程为主向以增产改造和开发生产及EOR过程为主的跨越。文章还分析了目前储层保护技术需求,指出了非常规、复杂油气藏的勘探开发应以最大程度地减小储层损害为基本目标,以储层保护的思路统领各项工程作业,不断完善优化,并形成系列配套技术。

一种新型压裂液

在"可逆结构溶液"新型压裂液概念的指导下,研制出一种新型压裂液增稠剂及其压裂液体系。试验研究表明:该体系G′恒大于G,″是典型的粘弹结构溶液;粘度不低于30 mPa.s(170 s-1)的体系携砂能力即可满足施工要求;温度为150℃,增稠剂加量仅为0.8 wt%时,体系粘度既达到了30 mPa.s(170 s-1)以上,且对剪切时间不敏感;破胶液"清洁",对支撑剂导流能力保持在90%以上,岩心渗透率伤害低于10%。中原油田5口井(濮65-9、文99-20、卫10-40、卫侧214、卫355-4井)的应用表明,该新型压裂液施工简单,与常规压裂液相比组分少、配制简单,携砂性能良好,摩阻仅为清水的22%,使用温度已达到120℃,对地层的伤害低,取得了比常规压裂液更好的增产效果。

低压欠平衡钻井——勘探钻井中技术发展新动向(续)

介绍了国外欠平衡钻井的发展与应用，以及目前存在的主要问题。在此基础上提出了低压欠平衡钻井技术系列，它是一套特殊工作液（气体、充气液、特殊泡沫、低密度液体）、特殊压力控制（平衡、欠平衡、过平衡）、低液柱压力与特殊屏蔽暂堵相结合的技术。

关于大幅度提高我国煤层气井单井产量的探讨

目前我国煤层气单井产量低,已经成为制约煤层气产业发展的严重障碍。为此,在分析煤层气单井产量形成和控制机理的基础上,剖析了低产的原因:①对于储层条件绝大多数都不如美国的中国煤层而言,游离态甲烷气的渗流在其运移中不占主导地位,而解吸和扩散常常成为其运移的主控因素;②现在所采用的系列开采技术不能直接调控上述主控因素,因而并不完全适用于该类煤层的煤层气开发。进而提出了提高煤层气单井产量的技术思路:借鉴防止煤层瓦斯突出和页岩气有效开发的研究成果和思路,以煤层中长水平井等特殊结构井井筒为依托,将井筒附近20～40m之内的煤层压裂形成一个由大小不同裂缝构成的裂缝网络,将该区域内的煤层"分割"成若干大小不等的煤块,使每一个大煤块四周的毫米级裂缝与井筒直接相连并与大气相通,在抽排过程中较快形成高温、高压差下煤块内气体的释放,煤块中的各级裂缝加速这个过程,相当于加速了煤块中气体的解吸、扩散、渗流速度,同时因之而增大了煤块的基质渗透率,这又反过来加速了煤层气的解吸、扩散、渗流速度,从而可大幅度提高单井产量。

低压欠平衡钻井——勘探钻井技术发展新动向(待续)

从世界石油经济和供求前景分析出发，得到了石油工业上游领域必须重视难拿储量、重视改造挖潜、重视增产增效、重视提高探井水平的结论。从这些必须要重视的技术领域出发，分析了地质特点、储层特点和经济技术特点，指出了完成这些艰巨任务必须要采用低压欠平衡钻井技术。最后介绍了国外低压欠平衡钻井技术发展的现状及存在问题，结合西南石油学院近７年的储备研究成果，介绍了我国低压欠平衡钻井技术发展的重点和方向。

我国低渗透油气资源勘探和开发中的若干问题

我国低渗透油气资源至少占油气资源的５０％左右，能否有效地对低渗透油气资源进行工业性开发利用，是我国２１世纪能源接替的重要问题之一。低渗透油气资源开发中最大的问题是产层存在着严重的储层伤害，这种伤害贯穿于钻井、完井、增产改造，采气采油的整个过程。低渗透油气资源开发的第二个问题是经济效益问题，高投入和低产出严重地限制了低渗透油气资源的开发利用，在系统分析低渗透油气资源的储层特征、伤害机理。

提高探井钻井成功率的几点看法

提高探井钻井成功率的几点看法罗平亚（西南石油学院，四川南充６３７００１）提高探井成功率是加快勘探速度，提高投资效益，降低投资风险的关键，是当前世界油气勘探重点研究和攻关的重要技术内容。它包括地质方面和钻井、完井、测试工程方面两部份内容。这里重点谈谈有...