合成基钻井液在油田钻井的应用进展

合成基钻井液具有类似油基钻井液的优良作业性能,同时具备生物毒性低,易于降解的优点,具有明显的环保优势,已在海洋钻井等环境敏感区域广泛应用。合成基钻井液经历了从第一代(酯、醚、聚α-烯烃、缩醛)到第二代(线性烷基苯、线性石蜡、线性α-烯烃、内烯烃)的发展历程,不同的钻井液体系均有各自的特点和优势,目前广泛应用的合成基钻井液主要以烯烃基和烷烃基为主。费托合成技术的发展带来了以Saraline 185V为代表的气制油钻井液基础液。气制油钻井液基础液具有黏度低、黏温性能好以及低毒的特点,是目前最先进的钻井液体系。

合成基钻井液的研究进展

综述了国内外合成基钻井液的种类及研究进展,阐述了影响合成基钻井液的主要影响因素。并且对合成基钻井液发展趋势及前景进行了展望,认为合成基钻井液的发展类型主要以生物类及气制油为主,为后续非常规油气田开发钻井液提供参考依据。

BIODRILL S合成基钻井液在垦利区块首次应用

渤海油田垦利9-1区块地层岩性复杂,且存在断层带,钻井过程中易发生泥岩水化分散和砂岩层井眼缩径等问题,井壁垮塌风险极大。针对该区块地层岩性特点和技术难题并结合环保要求,制备了一种复合型封堵材料PFMOSHIELD,构建了BIODRILL S合成基钻井液体系。该体系流变性能良好,抗钙、抗岩屑污染达26%和15%,封堵性、沉降稳定性、润滑性优异,高温高压砂盘滤失量3.2 mL,静置7 d沉降因子为0.53,极压润滑系数0.082。BIODRILL S首次在渤海湾垦利9-1区块进行了现场应用,结果表明:该体系解决了垦利9-1区块泥页岩水化和砂岩层井眼缩径问题,垦利9-1北-3定向探井三开井段上部地层钻屑完整,钻屑达4~7 cm;井眼清洁性能良好,钻井液动塑比超过0.59 Pa/mPa·s,φ6和φ3读数均超过9,剪切稀释性强,提高了井眼净化效率,有效避免形成“岩屑床”;润滑性能优异,在大井斜段(55°、70°、67°)可实现直接起钻。

合成基钻井液堵漏剂BSD-II的研究

合成基钻井液漏失问是石油钻探作业过程中一直未能解决的技术难题。目前现场用堵漏材料存在形变能力差、与合成基钻井液相容性不好、在漏失层滞留时间短、不能够形成有效封堵等,在处理井漏时易造成反复漏失,严重时引起堵漏失败。室内配制了一种合成基钻井液,制备了一种合成基钻井液可酸化固结型堵漏剂BSD-II,其基本组成如下:65%~70%强度调节剂B,10%~15%活化剂S,15%~20%密度调节剂D。性能评价表明,该堵漏剂可以抗15%的合成基钻井液污染,酸溶性能好,可以与其它膨胀性聚合物复配使用。BSD-II单独使用可封堵2.0 mm × 1.0 mm裂缝和2.0 mm × 2.0 mm裂缝,承压能力为15 MPa和12 MPa;BSD-II与遇水膨胀性聚合物复配使用,可封堵3.0 mm × 2.0 mm裂缝,保证堵漏后的承压能力至15 MPa,具有一定的应用前景。

合成基钻井液固相絮凝分离评价及应用

废弃油基/合成基钻井液的热蒸馏、化学破乳和溶剂萃取等处理技术,难以实现现场应用,且会造成钻井液材料的浪费。采用油溶性化学絮凝剂,通过分析絮凝剂添加前后密度、固相含量和流变性能参数的变化情况,对渤海油田合成基钻井液体系进行室内絮凝评价和现场应用研究。结果表明:絮凝剂的添加对钻井液中微小有害固相具有絮凝作用,室内评价在2 800 r·min^(-1)、3 min的离心分离条件下,当加量为1%时,较不添加絮凝剂相比,固相去除率提升7.7%,絮凝剂的添加对钻井液的流变稳定性和乳化稳定性影响不大,此后随着絮凝剂加量的增大,固相去除率增长趋势不再显著,且热滚后初切降低明显,建议絮凝剂的加量控制在1%或以下;利用该油溶性絮凝剂在渤海油田JZ25-1B进行应用测试,药剂加量1%的情况下,离心机的固相去除率与不添加絮凝剂相比提升4%,絮凝离心后的液相可直接返回钻井液循环系统,最大程度实现钻井液的资源化利用。

合成基钻井液条件下岩屑定性荧光录井法——以永进油田为例

中国石化胜利油田西部油区永进油田,其主力油藏埋藏深度多在5000米以下为深层低渗透油藏,合成基钻井液因具有对井壁支撑性好可防止井壁垮塌,并减少井内各种复杂情况发生等优点被广泛应用于该油田钻井工程中。但该类型钻井液被加入了各种强荧光类添加剂,导致在进行岩屑定性荧光录井时,该钻井液在岩屑表面形成的油膜会造成假油气荧光显示,使得荧光录井的结果不准确,对发现和评价油层造成了极大不利影响。通过钻井现场开展的大量实验和分析实际应用结果,明确了合成基钻井液条件下含油岩屑判断标准,总结了合成基钻井液条件下岩屑定性荧光录井法。该方法可用于同类型钻井液条件下的岩屑定性荧光录井,并对其结果分析具有一定的指导意义。

海洋高性能合成基钻井液研究

海洋钻井尤其是深海钻井过程中,由于海底地层温度低,传统油基/合成基钻井液会发生增粘,导致循环当量密度增大,超过地层的破裂压力梯度而引发井漏等一系列事故,给钻井工程带来严重的损失。通过合成基油、增粘剂、乳化剂、有机土等处理剂优选,研制出了高性能合成基钻井液。评价实验表明,在密度1.6g/cm3以下时,该钻井液可在4~65℃范围内保持较为稳定的动切力、静切力和6转读数,同时具有良好的降滤失性能和页岩抑制性能,且抗盐水和劣土污染能力强,可满足海洋钻井技术要求。

合成基钻井液循环利用浅析

随着合成基钻井液应用的不断扩大及环保要求的日益严格,合成基钻井液循环利用势在必行。介绍了合成基钻井液的体系组成,提出了合成基钻井液直接重复利用和间接利用的方法,以达到降本增效和保护环境的目的。

可再生生物合成基钻井液体系研究

油基钻井液普遍存在基础油难以降解、不可再生等缺点,为此,利用天然生物油脂,通过催化加氢、分子异构等合成了生物合成基础油,以该基础油和改性有机土为主,通过优选其他钻井液添加剂及加量,形成了可再生生物合成基钻井液体系。生物合成基础油是C12—C24的支链异构烷烃混合物,具有优良的安全环保性和黏温特性。室内性能评价试验结果表明,可再生生物合成基钻井液体系的高温高压滤失量低于12 mL,沉降稳定性好,破乳电压在768 V以上,96 h半致死浓度大于1000000 mg/L,能抗20%地层水和10%劣土的侵入,岩屑滚动回收率达到98.06%,经其污染的岩心其渗透率恢复率为83.5%~92.3%。研究结果表明,生物合成基础油具有低毒环保、可降解、可再生等优点,可再生生物合成基钻井液在乳液稳定、抗污染、润滑、抑制、储层保护、安全环保等方面均表现出良好的性能,完全能满足复杂地质条件对钻井液的需求。

一种环保型合成基钻井液在页岩气水平井中的应用

页岩失稳坍塌是目前困扰中国页岩气水平井大规模钻探的关键因素之一。合成基钻井液因其强抑制性强,在国外被广泛用于页岩气水平井钻井。借鉴国外的相关经验,选用气制油Saraline 185作为基础油,通过室内实验得到了合成基钻井液的基本配方,再采用醋酸钾替代氯化钙作为水相抑制剂,既增强了体系的抑制性又简化了配制工艺。之后对其基本性能开展了实验评价:加重至2.40g/cm3的钻井液流变性能良好,破乳电压较高;在130℃条件下热滚老化实验,测量其性能并与热滚老化前的性能对比,流变性及破乳电压变化都不大。在四川盆地对外合作的富顺区块成功进行了3口页岩气水平井的应用试验,在长达2 000m的大斜度及水平井段中,返出的页岩岩屑棱角分明,粉碎后的岩屑内部干燥,起下钻井眼顺畅,斜井段平均机械钻速5.33m/h,复合钻进平均机械钻速8.8m/h。完井作业的电测、下套管、固井顺利,表明该钻井液完全满足上述区块页岩气钻井的需要。

气制油合成基钻井液研究与应用

新型气制油合成基钻井液是一种以水滴为分散相,气制油为连续相并添加高效乳化剂、润湿剂、亲油胶体等配制而成的乳化钻井液。该钻井液基液黏度低,无多环芳烃,生物降解能力强,能满足环境保护要求。所配成的钻井液塑性黏度小、抑制性好、润滑性强,高温高压滤失量低,形成的泥饼质量好且完井时易被清除,岩心的渗透率恢复值高,储层保护效果好。该钻井液在渤海及印尼油田的应用效果好,在渤海油田的平均机械钻速较常规油基钻井液提高了30%,而在印尼油田的机械钻速则更高。

具有恒流变特性的深水合成基钻井液

合成基钻井液(SBM)以其特有的环保性能及机械钻速高、井壁稳定性好等特点,已成为国际上海上油气钻探的常用钻井液体系。但是在深水钻探作业中,由于温度和压力对流变性的影响常导致井漏和当量循环密度(ECD)不易控制。为了解决该技术难题,近年来国外首先研制出一类新型的具有恒流变特性的合成基钻井液(CR-SBM),其流变性,特别是动切力、静切力和低剪切速率下的黏度等参数基本上不受温度压力的影响。阐述了该新型钻井液的典型组成及性能特点,对比了传统SBM和CR-SBM在不同温度、压力下的流变性、抗岩屑污染和毒性测试结果,并介绍了国外CR-SBM的现场应用情况。

深水FLAT-PRO合成基钻井液体系研究及应用

为了解决深水钻井过程中安全密度窗口窄的技术难题,以低黏度气制油作为基液,对合成基钻井液乳化剂、润湿剂及流型调节剂等关键处理剂进行了研制和优化,构建了深水FLAT-PRO合成基钻井液体系。室内性能评价结果表明,新构建的FLAT-PRO合成基钻井液体系具有流变性好、动切力与Φ6受温度及压力影响小、抗污染能力强、沉降稳定性好等特点。目前新构建的深水FLAT-PRO合成基钻井液体系已在我国南海西部超深水井中取得成功应用,具有较好的推广应用价值。

合成基钻井液的研制及其应用

为满足中国海洋石油的勘探开发需要 ,开发保留油基钻井液优点而对环境无毒的合成基钻井液已势在必行。研制出了高闪点、环保型合成基基液 ,并在此基础上优选出了合成基钻井液配方 ,即 :基液 (酯∶2 0 %CaCl2 水溶液 =70∶30 ) +2 .0 %有机土 +3.0 %主乳化剂 +2 .0 %辅乳化剂 +1.0 %润湿剂 +0 .5 %碱度调节剂 +3.0 %降滤失剂 +1.0 %增粘剂 ,加重材料采用酸溶性石灰石粉 ,石灰石粉起到屏蔽、加重双重作用。研究表明 ,该套合成基钻井液具备优异的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能 ,生物毒性低 ,生物可降解性好。合成基钻井液已在渤海湾SZ36 1油田的CF1、C2 5HF和C2 6HF等 3口水平分支井中成功应用。

深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系的研制

为了解决深水钻井中的压力控制问题,研制了一套深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系。该钻井液体系是以新研制的低粘度深水用煤制油作为基液,对传统的合成基钻井液关键处理剂进行了重新设计及优选组合,从而构建了深水用合成基钻井液体系。性能评价实验结果表明,所研制的深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系具有良好的流变性和乳化稳定性,动切力和6值受温度及压力影响小,可以满足深水钻井作业的要求。

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.

深水条件下气制油合成基钻井液流变性和流变模式研究

深水钻井条件下钻井液面临低温高压问题。通过室内实验研究了深水条件下气制油合成基钻井液的流变性和流变模式。实验结果表明:低温条件下,高剪切速率时剪切应力随着压力的升高而升高,低剪切速率时剪切应力受压力的影响不大;表观粘度、塑性粘度随着压力的升高而增大,随着温度的升高而减小;动切力受温度和压力的影响较小,有利于井下压力控制。流变曲线拟合结果表明,宾汉、卡森、赫谢尔-巴尔克莱(H-B)等3种流变模式均能较好地表征深水条件下气制油合成基钻井液的流变性,但卡森模式和H-B模式计算复杂,因此在精度要求范围内,建议采用宾汉模式进行水力学计算。

合成基钻井液体系的室内研究

室内合成了一种封端醇醚。评价这种封端醇醚的理化性能 ,满足合成基液的要求 ,以此建立合成基钻井液体系 ,并评价合成基钻井液体系的各种性能。结果表明 ,合成基钻井液具有较强的抗钙、抗镁、抗海水污染和抗劣质土固相侵污能力。生物毒性和生物可降解性满足环保要求 ,可在海洋石油钻井作业中应用。

尼日利亚边际油田合成基钻井液技术

尼日利亚边际油田地层复杂,软泥岩水敏性极强、硬脆性泥岩坍塌掉块严重,且所钻井均为斜井。S5井使用的5%KCl聚合物钻井液无法抑制造浆性极强的软泥岩地层水化膨胀,硬脆性泥岩裂隙、层理发育,钻井过程中多次出现缩径阻卡、井眼坍塌、卡钻等复杂情况。根据地层特点,SIPEC使用合成基钻井液,通过添加油、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、生石灰、增黏剂等处理剂、保持钻井液电稳定性大于400 V、油水比大于70∶30、黏度大于70s、钻井液API滤失量为0、高温高压滤失量小于3 mL、钻井液密度为1.3 g/cm3和使用强化固控等技术措施。保证钻井液性能稳定和井下安全,并采取随钻堵漏、优化性能、钻井液回收等措施降低了钻井液消耗,降低合成基钻井液的使用成本。在随后的S6井钻井施工中,使用合成基钻井液效果良好,保证了复杂井段的井下安全,提高了钻井速度,钻井周期由128 d下降到36 d。

聚α-烯烃合成基深水钻井液体系性能研究

通过合成基基液的性能比较 ,结合海洋深水钻井的特点 ,对具有较好低温稳定性、能有效抑制气体水合物、稳定地层的聚α 烯烃合成基钻井液进行了研究 ,并对形成稳定聚α 烯烃合成基钻井液的乳化剂进行了合成、筛选和评价。提出了与该体系相配套的乳化剂、降滤失剂等系列处理剂 ,并通过对合成基钻井液处理剂的研究 ,在实验室建立了适合海洋深水钻井的聚α