强抑制超深水钻井液的制备与性能评价

针对超深水钻井中钻井液黏土水化抑制性和封堵性能不足、低温流变性差等问题,室内通过开环聚合、硅氢加成和季铵化3步反应,合成了一种以Si-O-Si为主链的聚硅氧烷抑制剂MNT。结果表明,MNT不影响强抑制超深水水基钻井液体系的流变性能;在20%岩屑污染下,黏度和切力增长幅度小;对比原有的强抑制超深水水基钻井液体系,加入MNT后体系二次滚动回收率从86.9%提升到93.6%,90℃下的防膨率从81.9%增强到91.5%,具有更好的抑制泥岩水化膨胀和水化分散的能力;同样压力下,NaCl比KCl更能抑制水合物生成。

花草滩矿区+304孔易降解强抑制防塌聚合物冲洗液体系研究与应用

+304孔是在花草滩矿区实施的一口深部煤层钻孔,主煤层埋深普遍超过了800 m,煤质条件以碎粒煤为主,胶结性差,破碎、松散、垮塌风险高,常规钠土聚合物冲洗液体系使用过程中,复杂事故不断。研究了易降解强抑制防塌聚合物冲洗液体系,主要配方:水+4%钠土+0.05%纯碱+0.3%羟乙基纤维素(HEC)+0.5%可降解聚合物(JP)+1%降滤失剂+1%防塌剂+1%可降解封堵剂+0.5%润滑剂+加重剂(碳酸钙);表观粘度15~20 mPa·s,滤失量<5 mL,动切力8~10 Pa。经过实验,对煤层的膨胀率仅不到0.1%,采用氧化型破胶剂OPJ 1.0%的加量,降解率达93.5%。现场共完成钻孔进尺1077.50 m,未出现坍塌、缩径等复杂情况。

鄂尔多斯盆地东部区块强抑制性钻井液研究及应用

鄂尔多斯盆地东部延长组岩性复杂,钻进过程中常伴有严重的井壁失稳,表现为掉块、缩径、部分井段井径扩大等井下复杂情况,极不利于提高该区块的钻井速度。为解决这一技术难题,在室内对地层岩样的组构特征进行了详细分析。在此基础上,对多种无固相钻井液体系进行了优化,最终提出两套无固相聚合物钻井液配方。现场应用证明,设计出的无固相聚合物钻井液配方具有较强的抑制能力,能使该区块的井壁失稳问题得到缓解,复杂时效平均值由上年的5.66%,降至应用后的1.74%;电测一次成功率由上年的74%上升到95%,收到较理想的效果。目前,该体系正在气田东部钻井现场进一步推广应用。

延长气田强抑制强封堵胺基钻井液技术

针对延长气田地层特性、井壁失稳原因、储层特性等特点,开展了强抑制强封堵胺基钻井液研究。实验室采用抑制膨润土造浆实验,优选出抑制效果与聚醚胺相同、成本较低的胺基抑制剂AI-1。采用延长气田刘家沟组泥岩进行的页岩滚动分散实验和膨胀率实验表明,AI-1的抑制性好,对钻井液性能影响小。采用AI-1作抑制剂,改性淀粉、SPNH及PAC-LV作降滤失剂,ZHFD和FT-1作封堵剂,优选出强抑制强封堵胺基钻井液。该钻井液的流变性能较好,滤失量低,具有良好的泥饼质量、强的抑制性与封堵性能,对气层的损害程度低,对延长气田石盒子组、山西组、本溪组等气层岩心的渗透率恢复值在90%以上。该钻井液在延长气田3口井的使用,防止了井塌、井漏的发生,井径规则,提高了钻井速度,减少了对气层的损害。

强抗钙强抑制改性淀粉的合成及性能评价

以淀粉和自制新型烯类单体为原料合成了改性淀粉接枝共聚物,并对该改性淀粉接枝共聚物性能进行了评价。结果表明,该改性淀粉在不同基浆中加量为2.0%~3.0%时,均可将滤失量控制在10 m L之内;抗温达130℃;尤其是具有强抗盐抗钙性能,抗氯化钠、氯化钙均可至饱和,并且随含盐量的增加,降滤失效果和提黏切能力反而增强。表观黏度上升率实验和黏土块浸泡实验结果表明,由于高含量阳离子基团的引入,该改性淀粉具有较好的抑制黏土水化分散性能。

强抑制性水基修井液的优化设计与应用

大修侧斜井在上部取套后,泥页岩地层经常出现井壁坍塌问题,造成卡钻、卡井下工具等复杂情况的发生,严重地影响了修井作业的正常进行。为了解决这一技术难题,在对井壁坍塌的物理化学机理进行研究的基础上,室内对聚合物絮凝包被剂、防塌剂和降滤失剂进行了评价和优选,研制出了两种对泥页岩水化具有强抑制性的水基修井液配方,印原浆+0.3％NPAN+0.3％RH-1+0.3％SKCM+0.1％PHAC;原浆+0.3％SPNH+0.3％JN-A+0.1％M101+0.3％SKCM。并提出了相应的实施方案和措施。经在15口大修侧斜井上使用,证实优化设计的修井液滤失量最低,塑性粘度为10～20 mPa·s,动塑比也相对较高(0.36～0.48),并具有一定的防塌效果,井塌发生率由原来的22.5％降至为零。目前这两种修井液正在大庆油田进一步推广应用。

聚胺UHIB强抑制性钻井液的室内研究

研制了一种新型的聚胺抑制剂UHIB,其理化性能与国外同类产品ULTRAHIB基本一致,将UHIB引入PLUS/KCl钻井液中优化出了一套聚胺UHIB强抑制性聚合物钻井液体系,其配方组成为:3%海水土般土浆+0.2%NaOH+0.15%Na2CO3+1.5%聚合物降滤失剂+0.5%JMHYJ+2%LSF-1+0.15%XC-H+0.5%UHIB+0.4%PLH石灰石调密度至1.20g/cm3,该体系具有良好的流变性、降滤失封堵性、强抑制性,并具有很好的储层保护效果和较好的应用价值。

新型强抑制性钻井液体系在大古1井的应用

针对塔河油田盐膏层、易塌地层的井壁稳定问题,引进了一种新型强抑制性钻井液体系。确定了该体系基本配方并对其性能进行了室内实验,对乳化石蜡(RHJ-1)、乳液高分子强力抑制剂(DS-301)与井浆进行配伍性试验,并在大古1井进行了现场应用,分析了现场应用效果。研究结果表明,新型强抑制性钻井液体系与其他处理剂配伍性好,抑制性强,有效防止了井壁失稳,在大古1井的成功应用对于该地区同类复杂地层的钻井作业具有重要的推广应用价值。

强抑制性高钙盐聚合物钻井液体系的研究与应用

研究形成了以无机-有机单体聚合物SIOP、两性离子磺酸盐聚合物CPS-2000、聚合铝防塌剂AOP-1及固相化学清洁剂ZSC-201等为主处理剂的强抑制性高钙盐聚合物钻井液体系。该体系游离钙离子质量浓度大于1.5 g/L,具有良好的抑制防塌性能,抗温达到180℃,抗盐达饱和,抗钙达到30 g/L,流变性能良好,在中原、塔河、塔中、西南等油田的盐膏层和硬脆性地层及易水化泥页岩、胶结较差的火成岩、微裂缝发育等不稳定地层都得到成功应用。结果表明,由于钻井液的问题,应用井未出现井下复杂情况,井径规则,平均井径扩大率小于5.17%,起下钻顺利,下套管一次成功率达100%,电测一次成功率达95.45%。

成膜强抑制纳米封堵钻井液的研究

针对胜利油田某些区块的东营组高孔高渗储层具有较强的水敏性和速敏性的特点,研究开发了成膜强抑制纳米封堵钻井液体系。该体系具有强抑制性和成膜特性,能够最大程度地减轻储层伤害,有利于发现和保护油气层;多种防塌抑制剂的协同作用,有利于稳定井壁,减少复杂情况的发生,保证快速钻进和安全钻井,为胜利油田有效开发该类区块提供了有效保障。

强抑制强封堵聚胺类钻井液体系研究与应用

宝南区块在钻进西山窑组以下地层时,多次发生卡钻、井漏等井下复杂故障,钻井液密度过低是造成该区块井壁失稳主要原因。本文进行了适合该区块的钻井液体系的筛选与评价研究,通过性能实验确定了降滤失剂、封堵剂、加重剂、润湿剂的适宜用量,得到钻井液的最佳配方为:3%土浆+2%降滤失剂SPNH+1%降滤失剂SMP-1+0.3%聚丙烯酸钾+0.3%降滤失剂PAC-LV+0.1%提切剂XCD+2%低荧光防塌剂SFT+2%封堵剂NFA-25+2%成膜封堵剂CMJ-2+2%综合封堵剂ZHFD-1+0.3%聚胺类抑制剂AP-2+5%白油+0.2%乳化剂ABSN+重晶石,该钻井液的表观黏度为33 mPa·s,塑性黏度为24 mPa·s,动切力为9 Pa,动塑比为0.375,高温高压滤失量为10.0~11.0 mL,API滤失量为2.5~2.8 mL,pH值为8~9,密度控制在1.10~1.21 g/cm3。在宝16-1井的现场应用结果表明:该钻井液体系密度设计合理,滤失量低,流变性好,具有很好的封堵防塌效果。起钻阻卡等井下复杂时效为零,缩短了钻井周期,井径扩大率有了大幅度降低,为目前该构造施工比较顺利的一口井,表明强抑制强封堵聚胺防塌钻井液能有效解决该区块的井壁稳定性问题。

快吸附强抑制性HEM钻井液

针对渤中地区蒙脱石含量很高的活性泥页岩地层,合成了一种钻井液用胺基聚合物抑制剂PF-HAB。用IR、1H NMR等方法表征了PF-HAB的结构,表明其为含活性胺基聚醚类化合物。抑制性实验结果表明,10%膨润土基浆老化后表观黏度、动切力分别为77 mPa.s、71 Pa,而淡水中加入3%(w/v)PF-HAB后再加入15%膨润土老化后,表观黏度、动切力分别降至4 mPa.s、2 Pa,PF-HAB的抑制性与国外同类产品相当,优于国内同类产品。吸附量和XRD测试实验表明,PF-HAB能快速吸附在膨润土表面和晶层间。开发了以PF-HAB、两性离子聚丙烯酰胺PF-HIP和高效防泥包润滑剂PF-HLUB为主剂的HEM钻井液体系,其一次和耐久滚动回收率分别达到95%和85%,摩阻系数为0.056 7;该体系能抵抗30%钻屑或5%氯化钙的污染,且污染后钻井液流变性能稳定。该钻井液在BZ34-1N油田应用了2口井,在整个钻进过程中没有出现复杂情况,起下钻顺利,储层保护效果好。

抗盐抗高温强抑制性降滤失剂SN-K的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,通过水溶液聚合得到一种新型抗盐、抗高温、强抑制钻井液降滤失剂SN-K。通过单因素实验确定了最佳单体配比n(AM)∶n(AMPS)∶n(AA)∶n(DMDAAC)=1∶2∶2∶1,反应温度65℃,反应时间4 h,w(单体)=20%(以水溶液的总质量计,下同),w(引发剂)=0.5%(以单体总质量为基准,下同)。采用KOH调节聚合体系pH,引入强抑制性离子K+,并对SN-K进行性能评价。结果表明:在盐水钻井液中,w(SN-K)=3.0%(以钻井液总质量为基准,下同)时,经180℃高温老化16 h后,SN-K仍具有良好的降滤失效果,FLAPI=8.4 m L,没有添加SN-K的钻井液基浆的FLAPI=82.0 m L;泥页岩滚动回收实验表明:当w(SN-K)=1.0%时,岩屑相对岩心回收率(R*)为94.4%,远远超过KCl体系中w(KCl)=3.0%时的77.3%;利用SEM对添加SN-K的钻井液高温高压滤饼进行了微观表征,结果显示其具有致密的网架结构。

强抑制性多元醇海水钻井液研究及应用

胜利浅海埕岛油田沙河街组地层粘土含量高,粘土组成以伊/蒙混层和伊利石为主,地层水敏性较弱,微裂缝及层理较发育。钻井液及滤液沿层理和微裂缝渗入地层内部,引起硬脆性泥页岩剥落坍塌。针对沙河街组地层特点,研制出一种强抑制性多元醇海水钻井液体系,并对其进行了性能评价及防塌机理分析。室内试验结果表明,该钻井液体系具有较好的抑制性能和流变性,抗海水和劣质土污染的能力较强,环境可接受性好。现场实践证明,该钻井液性能稳定,维护处理简单,能有效解决沙河街组地层钻进中出现的技术难题,避免复杂情况的发生。

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和易膨胀的伊蒙混层为主,属强、中水敏性储层,而且存在碱敏现象。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。

金山气田强抑制防塌钻井液研究与应用

金山气田泉头组、登娄库组和营城组地层富含水敏性泥页岩,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、井漏、扩径和泥包钻头等复杂情况。针对该区块的地质特性和钻井要求,在处理剂的优选实验和邻井成熟体系配方的基础上,研制了一种以聚胺FB40为抑制剂、KFT和JS-9为防塌剂的强抑制防塌钻井液,并进行了性能评价。室内实验结果表明,该钻井液体系具有流变性能良好、抑制性强、滤失量低、防塌效果显著和滤饼质量优良的特点。在梨6-6HF井的现场应用中,钻井液性能稳定,无垮塌现象,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,很好地满足了现场钻井施工的需要。

强抑制性水基钻井液的室内实验研究

由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺类页岩抑制剂UHIB-B和硅酸盐抑制剂Y1,两者的协同作用提高钻井液的抑制性能,并保持着较好的流变性能。该体系抗温达到了120℃,API滤失量小于3 mL,HTHP滤失量小于9 mL,测试其封堵性能时测得钻井液体系侵入沙床深度为1.8 cm,在膨润土以及无机盐的污染下,仍然保持着较好的流变性能,钻井液体系的岩屑回收率达98%,钻井液的防膨率达85%。试验表明,该套体系具有良好的流变性、抑制性及封堵性,抗温性能和抗侵能力优良,适宜在高水敏和易污染等复杂地层中使用。

用强抑制性钻井液体系钻巨厚泥岩地层

针对新疆准噶尔盆地莫北油田中生界白垩系吐谷鲁组(300～3850 m)泥岩地层水化膨胀缩径严重,阻卡频繁,地层造浆性强,钻井液流变性控制困难,电测1次成功率低的问题,采用了甲酸盐钻井液和钾钙基钻井液体系,并配合相应的钻井工程技术措施。现场应用表明,这两种钻井液体系具有较强的抑制性,有效地减轻了泥岩地层的水化膨胀,明显减少了由膨胀缩径引起的井下复杂情况,井壁稳定,井径规则;控制了钻井液的流变性,减轻了泥岩地层的缩径阻卡,保证了裸眼完井作业的顺利实施,提高了电测1次成功率;通过强化钻井工程技术措施,缩短了钻井周期,提高了钻井时效,节约了钻井成本,实现了二开裸眼完井,提高了经济效益。

抗高温强抑制性钻井液体系的研究与应用

印尼JABUNG油田的Gumai泥页岩地层水敏性极强,因井壁失稳造成的井眼事故频繁发生。通过选用新型抗高温聚合物包被抑制剂GWTEMP、沥青类抗高温降滤失封堵剂GWTEX,并引入油基钻井液用降滤失封堵剂GSL(黑色液态褐煤乳液)等高效处理剂,构建了满足JABUNG油田钻井需要的KCl-GWTEMP强抑制性钻井液体系,其中GWTEMP抗温在205℃以上,抗盐达饱和,分子量较其他聚合物包被剂分子量低,易溶于水。室内实验和现场试验均证明,该钻井液具有良好的流变性、降滤失性、封堵和抑制性能,能保持井壁稳定;极压润滑系数在0.05以下,可很大程度地减少高扭矩和压差卡钻等的发生;试验井井眼规则,电测井径扩大率仅为3.14%。

TH10410CH2井强抑制性聚胺钻井液技术的应用

塔河油田近几年在老井侧钻过程中,造斜点选在石炭系巴楚组或奥陶系桑塔木组。巴楚组地层以褐灰色泥岩为主,桑塔木组地层以灰、绿灰色泥岩为主,夹薄层灰岩。造斜井段中泥岩段较长,受地应力及钻井液的浸泡作用,井壁极易坍塌,钻井施工中起下钻遇阻、卡钻、断钻具等复杂情况经常发生,甚至无法成井。针对巴楚组和桑塔木组复杂泥岩井壁失稳机理开展研究,对水化后力学特性影响进行分析,并形成了聚胺聚磺强抑制性防塌钻井液(XJA-1)技术。在TH10410CH2井泥岩段应用效果表明,新型聚胺强抑制剂具有强抑制性,不仅有利于井壁稳定,而且提高钻井液的稳定性和抗黏土污染能力,处理剂在钻井液中的加量在0.5%～1.0%之间。以聚胺为主要抑制剂形成的强抑制性聚胺聚磺钻井液体系,通过改善泥饼质量,降低滤液的侵入速度,封堵泥页岩中作为钻井液滤液漏失主要通道的微裂缝,阻止和延缓滤液的进入,达到有效支撑井壁,防止泥岩地层垮塌,安全、快速钻井的目的。