合成基钻井液技术研究与应用

通过对基液和处理剂的优选,研制出一种合成基钻井液,对其性能进行了评价.该合成基钻井液选用气制油作基液,其具有较高的闪点和苯胺点、较低的凝点和运动黏度,几乎不含芳香烃;主辅乳化剂的配比为2.0～2.5,总量在3％～5％之间;优选的有机土90 min的胶体率大于90％;用油分散性的疏水改性腐植酸SGJ-1作降滤失剂.性能评价结果表明：该合成基钻井液密度可达2.0 g/cm3,能够抗200℃的高温,流变性和稳定性均很好,而且具有好的润滑抑制性、储层保护效果和环境保护性能.该体系在超稠油井郑41-平2井、曲8-侧斜11井的强水敏性地层进行了成功应用.结果表明：体系具有良好的抗污染能力、优良的悬浮和携岩能力,实现了良好的封堵,保持了井壁的稳定和井眼的规则,且性能稳定、维护简单、挥发量小、气味小,安全环保.

耐温耐盐深井钻井液技术

通过对胜利油田地质情况的分析.提出了一套高固相容量的耐温、耐盐聚磺钻井液体系和一套适合于钻深层古生界地层的无粘土低固相体系。试验和现场应用结果表明:在聚磺钻井液基础上,通过应用新型硅氟类处理剂、聚合醇处理剂,能够大幅度地改善体系在高温下对高粘土、高固相的容纳能力,极大地改善了高温下对体系流变性和滤失量的控制能力,提高了体系的整体热稳定性,降低了钻井液成本。无粘土低固相耐温钻井液体系可用于井温为140～179℃的深部潜山储层的钻探,该体系不仅满足安全钻井需要,而且为解放油气层提供了工程技术手段。

硅酸盐聚合物泥浆在诸参1井中的应用

介绍了硅酸盐聚合物泥浆室内试验和在诸参１ 井的现场应用情况。该类泥浆体系较目前常用的聚合物、正电胶等泥浆体系在岩屑回收、平衡吸湿量等抑制特性方面， 具有显著优点。另外， 该体系还具有独特的胶体结构， 对微裂缝地层具有显著的封堵作用， 较好地解决了常规堵漏技术难以解决的难题。

水平井钻井液优化的几点思考

胜利油田在ＰＨＰ混油泥浆体系的基础上，加入ＭＭＨ、防塌剂、原油、乳化剂等辅助处理剂，形成了适合钻各类水平井的ＰＨＰＭＭＨ聚合物混油泥浆体系。本文对该泥浆体系的配方优化、携岩及润滑性能的提高、保持井眼稳定及井眼防漏堵漏的措施、泥浆日常维护措施等进行了研究分析。该泥浆体系已成为国内配方简单、工艺成熟、成本接近一般定向井和直井的新型泥浆体系。

渤南区块页岩油地层油基钻井液技术

渤南区块沙三储层以泥页岩为主,层理和微裂缝发育,采用常规水基钻井液水平钻进时,维持井壁稳定的难度很大。室内研究形成了柴油基钻井液和低芳烃油基钻井液配方,考察了其基本性能、封堵性能和抗原油污染性能。研制的柴油基钻井液在渤页平1井进行了现场应用,低芳烃油基钻井液在渤页平2井进行了现场应用。现场应用中未出现因钻井液导致的井下故障,起下钻通畅,无掉块,电测井段井径扩大率均小于3%。室内评价试验和现场应用表明,强封堵油基钻井液具有性能稳定、抑制性强、井壁稳定性好、润滑性强等特点,适用于泥页岩水平井钻井施工。

济阳坳陷新生界地层井壁失稳原因分析及对策

为了有效解决济阳坳陷新生界地层井壁失稳问题,从盆地构造带分布、古沉积环境、岩性特征、流体性质等方面入手,对多年来大量实钻井失稳的井段进行地质归类分析,找出了井壁失稳的地质条件和地质因素。从系统工程理论出发,根据井壁失稳情况,研究得到了5种解决井壁失稳的钻井液技术。同时,结合目前高温高压钻井液现状,针对新生界地层特有的高地温梯度情况,对如何解决深部硬脆性泥岩垮塌问题进行了探讨,提出了解决钙质硬脆性泥岩地层井壁失稳、钻井液高温耗土、有效封堵、钻井流体性能合理控制等技术思路。实践表明,5条应对井壁失稳的技术对策,对于解决与济阳坳陷新生界地层类似地层的井壁失稳问题具有重要的指导意义。

低渗储层近井地带聚合物伤害模拟评价

聚合物作为钻井液常用处理剂在钻井过程中得到了广泛应用,其对储层的伤害也日益被人们关注。为了建立一种快速、准确评价低渗储层钻井过程中聚合物对近井地带伤害的方法,在充分调研国内外聚合物伤害模拟评价技术的基础上,建立了低渗储层近井地带聚合物伤害模型,给出了可用于计算机编程的求解方法,并利用所建立的模型,对钻井过程中影响聚合物伤害的主要因素进行了定性分析。结果表明:聚合物伤害发生在近井地带,随着地层渗透率降低,伤害深度和程度都降低;随着压差增大,聚合物伤害程度增加;聚合物质量浓度增大,可降低工作液的滤失量,减小聚合物的伤害半径;毛管力对聚合物伤害的影响较小;启动压力梯度可降低聚合物伤害,但当其较小时,对聚合物伤害的影响不大。

硬胶泡沫钻井液当量密度的确定

对硬胶泡沫钻井液当量密度的实验研究和理论计算结果表明 ,在基浆密度 1 .0 8kg/l、泡沫密度 0 .65～ 0 .95kg/l条件下 ,当考虑压力、温度、岩屑、循环压耗等因素影响时 ,流体实际当量密度大于基浆。若不改进配方或增加地面辅助设备 ,很难用硬胶泡沫来实现压力系数低于 1 .0的油气藏欠平衡压力或近平衡压力钻井。

大排列微地震实时监测技术在页岩油水力压裂中的应用

页岩油是重要的国家战略资源。在中国,以陆相页岩油为主,特别是济阳凹陷,页岩储层地质条件复杂,常用的裂缝识别技术包括蚂蚁体、相干体和曲率体等,无法满足精度要求,开采面临巨大挑战。为了加快页岩油的开发,在樊页1井组页岩油示范区开展基于大排列微地震实时监测,通过闭环优化过程进行施工参数迭代和技术方案优化。根据微地震震源参数,提出了计算储层改造体积和裂缝复杂性指数的新方法,用于定量评估储层改造波及范围和裂缝的复杂性。文中主要描述了在樊页1井组页岩油示范区开展的基于大排列微地震实时监测技术的地质工程一体化实践,所取得的认识和经验具有一定的借鉴价值。

孤北油田低渗透砂岩储集层损害机理与保护措施

孤北油田属胜利油区开发难度大的油藏类型,主要原因是该油田低渗透砂岩储集层在不同演化阶段经历了错综复杂的成岩作用,造成原始储集层格架内孔隙体积的缩减,致使钻井过程中被入井液严重污染。为了认识孤北油田油层渗透性损害过程,采用岩石矿物鉴定、样品微区电镜扫描等技术,结合钻井施工过程中配置的入井液性能,对其低渗透砂岩储集层的岩性分布及成分、结构的不均衡性进行了分析,研究钻井过程中入井液的固相微粒迁移、钻井液滤液侵入和黏土矿物影响对储集层渗透性损害的机理。提出了孤北油田在钻井过程中保护低渗透砂岩储集层的措施:采用正电胶钻井液体系;钻井过程中进行钻井液密度动态调整,保证近平衡压力钻进;采用屏蔽暂堵技术阻止钻井液(尤其是其中的固相微粒)进入储集层。采用正电胶钻井液体系和屏蔽暂堵技术后,以往低效试产井区新钻的井试产获商业性油流,获得明显经济效益。表2参3(张守鹏摘)

提高复杂井固井质量的钻固一体化技术应用研究

钻井时钻井液在井壁上形成的泥饼不管有多薄,固井时都会在井壁上形成一个不可固化层,尤其是漏失层段,易导致第二界面的胶结强度达不到预期的效果。钻固一体化工作液技术通过引入复合活性材料,形成可固化泥饼层,固井施工时可以使钻井液的性能转换、潜活性激活,从而提高易漏地层的承压能力,促使井壁附着的泥饼固结,提高地层-泥饼-水泥环的胶结亲和力,有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液不相容的问题。该技术在两口井进行了现场试验并获得成功,油层井段固井质量达到了优质标准,有效地提高了第二界面胶结质量,减少和阻止了各种流体的层间窜通。

防塌与保护气层的钻井液技术

利用X-射线衍射、电镜扫描、岩心流动、表面张力测定等试验,对胜利油田孤北区块中生界及上古生界易塌地层的矿物组构、理化性能以及气层损害主要机理进行了分析。在分析易塌地层井眼失稳与气层损害机理的基础上,依据化学-力学耦合井眼稳定理论,针对易塌地层特点,确定了“强化封固井壁-强化抑制降高温高压滤失-合理密度力学支撑井壁-合理的钻井水力参数”钻井液协同防塌技术。利用优选的高效防塌剂和新研制的气层专用保护剂,开发出了一套防塌与保护气层的钻井完井液体系,并进行了2口井的现场试验。2口试验井均未发生井下复杂情况,与邻井相比,井眼稳定性明显提高,气层保护效果较好,钻井液维护处理较简单,基本形成了一套与地层匹配、防塌、气层保护效果较好的钻井完井液技术。

胜利油田沙河街组及以下地层井壁稳定技术

胜利油田沙河街组及以下地层泥质含量高,如莱1-检3井在2300～2400 m和2500～2600 m井段粘土矿物总含量分别为47%和59%,其中伊/蒙混层含量分别为71%和39%,伊利石含量分别为18%和46%.在钻井施工中经常出现井眼坍塌、划眼等复杂情况,严重时卡钻,甚至井眼报废.近年来,通过对各种井塌、处理情况以及地层岩性特点的分析研究,了解到了该类地层发生井塌的原因,确定出了有效的井壁稳定处理措施.

提高定向井第二界面胶结质量的钻固一体化技术

定向井由于其井眼轨迹复杂、套管不易居中,导致固井顶替效率低、泥饼清除困难。而顶替不干净的钻井液和未清除的井壁泥饼与水泥浆不相溶是固井第二界面胶结质量差的主要原因。钻固一体化技术的实质是在钻井液中引入一种可固化的潜活性胶凝材料,在井壁形成可固化的泥饼,固井时通过补充潜活性材料和加入激活剂可将其转换做为固井液,有效解决了钻井液与固井液不相溶的难题。该技术在两口定向井成功应用,有效提高了油层段的第二界面胶结质量,有效防止了各种流体层间窜流的可能性。

地层压力预测技术的应用及效果分析

利用地震、地质、测井资料，配合录井、实钻、测试等结果，建立比较准确的地层孔隙压力预测剖面（孔隙压力随井深的变化规律）。在此基础上，结合地层层序的变化，分析其纵向上的变化规律及成压机制，划分压力系统，并分压力系统或分层位确定孔隙压力变化的上下限，为探井或开发井优化井身结构设计和平衡压力钻井及油气层保护提供可靠的依据。在胜利探区推广应用地层压力预测技术以来，已为近２００口探井提供了地层压力预测剖面。

合肥盆地安参1井褶皱断裂带钻井技术

安参1井是合肥盆地第一口参数井,在钻井过程中易出现井斜、井壁掉块、扩径、起下钻阻卡严重等复杂情况,为此,采取简化钻具组合、调整钻井液性能、优选钻头类型,使井下复杂情况有所缓解,且提高了机械钻速,顺利钻至设计井深。

PDC钻头钻井提速关键影响因素研究

为了在钻井工程中发挥出PDC钻头的最大功效,通过理论分析、室内试验、案例分析、现场试验等,探讨了高钻压、高转速等钻井参数强化对PDC钻头钻速和磨损的影响规律,同时分析了PDC钻头的磨损机理与过早失效主因。研究结果表明:1)钻压是影响PDC钻头机械钻速的直接和首选因素,当钻头处于高效破岩状态时,无论钻遇一般地层还是硬岩地层,钻压与机械钻速均应呈线性关系;钻遇均质硬岩地层时,建议将200 kN以上高钻压纳入PDC钻头的常规应用参数;2)提高转速可实现钻井提速,虽然高转速会加剧PDC钻头的磨损,但目前切削齿的质量足以满足PDC钻头在高转速(400~500 r/min)下长时间钻进多数地层的需求;3)布齿密度对钻头机械钻速有影响,但并非直接因素,只要“吃得进去,切得下来,排得及时”三者建立动态平衡,即便是高布齿密度PDC钻头也可以实现优快钻进;4)PDC钻头破岩效率越高,钻头磨损会越小,如提高钻压,会增大切削齿吃入深度、减少钻头磨损;5)动态冲击和低效破岩是造成PDC切削齿和钻头过早失效的主因,实现PDC钻头高效钻进的核心是提高破岩效率与抑制钻头振动。该研究结果对PDC钻头合理使用与钻井提速技术创新具有参考意义。

胜利油田难动用石油储量地质工程一体化探索

难动用石油储量有效开发是大力提升国内石油开发力度的重要举措。胜利油田低渗透和稠油难动用石油储量近6×10~8t,占全国10%以上,有效开发面临油水系统复杂、工艺配套难、产能低等诸多挑战。中国石化以胜利油田为试点,经过两年多合作开发实践,探索出"合作机制创新""低品位中找甜点""地质工程一体化""精细储层改造、作大产能"等有效做法,初步实现了将难动用石油储量"管起来、动起来、活起来",累计动用石油储量4860×10~4t,建成产能超50×10~4t,钻井周期缩短60%以上,单井产量提升40%左右,平衡油价由75美元/bbl降至50美元/bbl以内。胜利油田难动用石油储量实践,初步形成独特承包建产方案,打造地质工程一体化全产业链高效模式,为高勘探程度老油区可持续发展开拓了新方向。

多敏性砂岩储集层酸化解堵方法研究及应用——以胜利樊家油田Es3砂岩油层为例

本文论述了含有多种填隙物成分的砂岩储集层在不同用酸、不同水介质环境和不同排液速度下渗透率发生变化的敏感性效应。针对储集层岩石结构和多种敏感性发生的复合作用原理,研制了提高油层渗透率的酸化反应理论模式。该理论模式有效地解决了在针对铝硅酸盐类矿物(主要是黏土矿物)填堵的砂岩储集层使用以氢氟酸为基配液的常规酸化时,砂岩骨架颗粒的溶解速度总是大于填隙物的溶解速度,从而不能有效稳定或消除矿物微粒并扩展储集层渗流空间的弊病。现场应用取得了明显的增油效果。该方法将油田化学原理与岩石学分析方法结合并推广应用,为目前国内外低渗透砂岩油藏增产改造中难点问题的解决提供了成功效例。

胜利油田页岩油藏钻井液技术

胜利油田相继在罗家等区块部署了页岩油藏水平井,用于页岩油的开发。页岩地层层理和微裂缝发育,钻井过程中极易引起井壁失稳问题。同时,由于水平段较长,也存在着润滑、井眼清洁等难题。针对施工难点和风险,研究制定了页岩油藏钻井液方案,二开采用胺基钻井液体系,三开采用油基钻井液,顺利地完成了钻井施工。就胜利油田页岩油藏钻井液技术进行了介绍和分析,针对应用过程中存在的一些问题进行了探讨,对页岩油藏的勘探开发有一定的启示作用。