油田开发中新型酯基钻井液配方的合成优化

介绍了一种稳定的酯类化合物的合成方法,用于克服传统酯基钻井液在钻井过程中的酯水解问题。通过采用转酯化反应方法,合成的酯类化合物具有高热稳定性和水解稳定性。反应使用2-乙基己醇和月桂酸甲酯,在甲酸钠催化剂的存在下进行。通过响应面方法(RSM)和中央复合设计(CCD)评估了最佳合成条件,确定了最佳条件。结果表明:质量分数77%的2-乙基己酯与RSM模型之间存在高度一致性。该反应产物含有质量分数77%的2-乙基己酯和23%的2-乙基己醇。其运动黏度在40℃时为5 mm^(2)·min^(-1),在100℃时为1.5 mm^(2)·min^(-1);相对密度为0.854,闪点为170℃,倾点为-7℃。使用该配方的钻井液泥浆在120℃下具有优越的流变性能。

海塔盆地塔南区块钻井液配方优化

海拉尔-塔木察格盆地塔南区块地质情况十分复杂,易发生井漏和井塌.现应用微泡沫钻井液,该钻井液触变性能不理想,动切力和高温高压滤失量偏高,抑制水化膨胀能力不足,防水敏和水锁损害效果不好.优选出了降低水锁损害的表面活性剂KZ（0.3％～0.5％）,减轻水敏损害的胺基聚醇AP-1（0.3％～0.4％）,并改以ABS和SDS的复配物（7：3）作发泡剂,引入HV-CMC和PAC-141作稳泡剂.室内评价结果表明,优化后的微泡沫钻井液流变性能好,滤失量低,抑制性强,储层保护效果好.现场应用6口井的平均井径扩大率为9.01％,降低了6.17％,平均机械钻速提高了15.5％,缩短了建井周期,且具有良好的储层保护效果.

基于温敏聚合物/纳米复合材料的抗200℃高温无固相水基钻井液研究

针对传统无固相钻井液抗温性能较差的难题,以纳米复合材料N-AMPA为主剂,构建了具有优良抗温性能的无固相钻井液体系。评价结果表明,在25~180℃,1%N-AMPA水溶液的黏度增加率达43%,表现出优良的高温增黏性能;1%N-AMPA水溶液经200℃/16 h老化后,黏度保持率达67.6%,其抗温增黏效果明显优于增黏剂HE300。以N-AMPA为主剂构建的无固相钻井液体系,抗温能力达200℃,热滚16 h后的表观黏度保持率达67.0%、API中压滤失量为7 mL,耐温能力较强;抗氯化钠、氯化钙和劣土污染能力分别达20%、0.8%和10%,污染后于200℃热滚16 h, API中压滤失量始终低于9.5 mL,具有较好的抗污染性能;泥页岩膨胀率约3%,抑制防塌性能好;岩心渗透率恢复率达90%,储层保护效果好。

车斜577井深部地层防塌钻井液技术难点分析与研究

车斜577井下部地层地质构造复杂,沙河街组层理、孔隙及微细裂缝发育,施工中井壁坍塌严重;三开井眼小,地层压力系数低,施工中易发生井漏等复杂情况;井底温度高达180℃,高温下钻井液体系流变性控制较难。为此,分析钻井液技术难点,通过使用复合盐防塌钻井液体系和抗高温无固相钻井液体系,配合相应的钻井液体系维护处理工艺,解决了下部地层的井壁失稳难题,为区块的后续勘探开发提供了技术支持。

成6井二开长裸眼井段防塌钻井液技术

成6井设计井深5950 m,二开井眼尺寸大,裸眼段长达3100 m,裸眼段上部地层和下部地层岩性差别大;钻进过程会穿过侏罗系发育硬脆性泥岩和煤层,钻进过程中井壁稳定和井眼净化难度大。为此,分析钻井液技术难点,确定钻井液技术措施,并开展钻井液体系研究,最终通过采用复合胺盐润滑防塌钻井液体系,辅助现场钻井液施工工艺,二开长裸眼井段施工中井壁稳定、井身质量好,平均井径扩大率为1.97%,取得了优快钻井的良好效果。

埕北326 A-7大位移井钻井液技术

埕北326 A-7井上部地层沉积大段易水化泥岩,沙河街组发育油泥岩和油页岩,古生界地层压力系数低,近5000 m斜井段定向过程中岩屑易沉降在下井壁形成岩屑床,定向施工中钻井液井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。通过使用聚胺低活度固壁防塌钻井液体系和海水无固相润滑防塌钻井液体系,辅助相应的现场钻井液维护处理工艺,施工中井壁稳定、井眼净化良好、定向顺畅,全井平均机械钻速24.86 m/h,取得了优快钻井的良好效果。

高性能油基钻井液的研制及在彭页3HF井的应用

彭页3HF井为一口页岩气评价井，水平段长1150m，三开龙马溪组页岩黏土矿物含量高达30．05％，以伊利石和伊／蒙混层为主，且页岩微裂缝发育，对钻井液性能要求高。研制出了能增强油水两相乳化效果的大分子乳化剂和新型提切剂，新型提切剂通过电性作用可增强油水界面膜的强度，减少分散相的团聚几率，能与乳化剂协同增效，进一步提升体系乳化稳定性；结合优选的改性褐煤降滤失剂SMFLA-O和封堵剂SMRPA、SMFibre-O等，形成了一套高性能油基钻井液。该油基钻井液在该井三开钻进期间，塑性黏度为20～28mPa·S，动切力为10～15Pa，表现出低黏高切的流变性；破乳电压高，性能稳定；封堵防塌能力强，无剥落、掉块现象，且钻井液消耗量低；井眼清洁、无岩屑床，摩阻、扭矩低，无托压现象，确保了该井顺利完钻，累计进尺1815m。

周深X1井钻井液技术

室内通过对不同处理剂及其加量的优选,优选出了聚磺润滑防塌钻井液的配方。其中,高效携砂剂的使用提高了钻井液的携砂能力,保证了井眼的清洁;多种防塌剂的复配使用有效地解决了多个层位井壁失稳问题;优选出的乳化石蜡的使用解决了因井斜大、摩阻扭矩大的难题。应用结果表明,该套钻井液技术抑制泥页岩水化分散能力强、性能稳定、抗温性能好、润滑防塌效果理想,有效地减少了井下复杂和故障的发生;且钻进速度快,该井只用了127 d就安全顺利地打完进尺,比设计提前了8 d。

裂缝性致密砂岩气层暂堵性堵漏钻井液技术

钻井液漏失是目前制约裂缝性致密砂岩气藏勘探开发的第一位因素，以往的工程实践对堵漏工艺及工程成功率关注较多，而对堵漏材料进入储层带来的储层损害以及如何高效解除则关注较少。堵漏材料一旦进入储层若不及时解除，就会造成严重的储层损害。为此，以“储层保护屏蔽暂堵技术思想”为指导，在评价常用堵漏材料酸溶性的基础上，提出集成惰性堵漏材料架桥与酸溶性堵漏材料填充优势的暂墙性堵漏钻井液技术新思路。通过室内探索性实验，优化了暂堵性堵漏钻井液配方，结果显示：基浆中酸溶性材料与惰性架桥材料加量的比值介于l：1～3：1之间为最佳。由此形成了暂堵性堵漏钻井液漏失控制技术。

一种多功能水基钻井液在临盘油田的应用

胜利临盘油区济阳坳陷惠民凹陷营子街断裂带在钻井中易出现井壁严重失稳垮塌现象,针对该区块地层特点,通过室内试验,优选出了适合该区块的一种多功能水基钻井液体系,用正电胶、聚合物控制地层造浆,用聚合醇、双保型纳米乳液(SDJ-3)增强钻井液的防塌性,并对该钻井液体系的性能进行了综合评价。现场应用表明,该钻井液体系具有良好的流变性,携砂能力强、润滑效果好、抑制性强、性能稳定且能防止井壁失稳,保护油气层,提高机械钻速,实现近平衡压力钻井。

泌深1井超高温水基钻井液技术

泌深1井是中石化的一口重点探井,位于河南省唐河县毕店乡,完钻井深为6005m,实测井底温度达到236℃。通过室内实验优选出抗220℃和抗245℃2套超高温水基钻井液,并在现场进行了应用。应用结果表明,这2套超高温钻井液流变性好,具有较高的抗温能力、抑制能力和悬浮携带岩屑能力,摩阻系数低,泌深1井在四开高温井段的钻井过程中没有发生井下复杂情况,表明2套超高温水基钻井液满足了泌深1井钻井需要。

抗高温高密度低毒油包水钻井液技术

选择3#白油作为连续相,优选出了用于配制油包水逆乳化钻井液的有机土、乳化剂、润湿剂、降滤失剂、辅助处理剂及其加量,并确定出了该体系的最佳配方。该新型油包水钻井液具有良好的流变性能、悬浮能力、高温稳定性(抗温220℃),破乳电压一般在600 V以上;具有强的抑制性,且抗污染能力强、钻井液性能易于调整;该体系在现场应用中井径规则、钻具扭矩小、钻速快、润滑性好,井壁稳定,且施工工艺简单、现场维护容易,可循环回收使用,并具有优良的储层保护特性,能解决地层复杂、泥页岩吸水膨胀、润滑减阻效果不佳、储层保护效果差等技术难题。

无固相钻井液的室内实验研究

大庆外围油藏储量巨大,但长期以来一直存在难以有效动用的问题,因为该低效油气田的储层保护问题难以解决。针对大庆外围油藏储层特点,通过科学的实验设计,在室内实验的基础上,研究出了一套保护储层的无固相钻井液技术,重点解决无固相钻井液滤失量大、抑制性难提高的问题,优选出了一套性能优良的无固相钻井液配方。该钻井液对储层的伤害小,有效地减小了固相损害、水敏、水锁和贾敏效应,滤失量小于6mL,流变性好,密度调节范围宽,抗污染能力强,符合钻井完井液技术要求,在大庆外围"三低"油田具有较好的应用前景。

阳离子钻井液在吐哈温西区块的研究与应用

根据吐哈温西区块地层情况,在现有钻井液基础上引入阳离子处理剂,将传统聚合物钻井液、聚磺钻井液改良为新型阳离子钻井液。室内对阳离子钻井液进行了性能评价和配方优选,确定出了阳离子钻井液最佳配方。现场应用表明,阳离子钻井液性能稳定,抑制能力强,具有优良的流变性,较强的携带钻屑、防泥包作用,提高了钻井速度;该配方防塌效果好,井壁稳定,井径规则,并与常规处理剂配伍性好,维护处理容易,满足了温西区块钻井施工的要求。

分1井大井眼空气可循环泡沫钻井液技术

针对川东北地区上部地层砂泥岩互层频繁、硬度大、研磨性强、可钻性差，用常规钻井液机械钻速较慢，而因地层出水也无法顺利实施空气钻井的问题，研究了适合该地区上部地层钻进的空气可循环泡沫钻井液配方，并在分1井进行了应用。空气可循环泡沫钻井液钻进井段为103～938．5m，平均机械钻速为4．48m／h，其中429～840m泥岩（夹砂岩）段平均钻速达5．83m／h，比同条件下使用常规钻井液的机械钻速提高4倍多；钻进中控制空气排量为80～120m。／min，液体流量为3～7L／s，满足了测斜、起下钻等作业的顺利进行，同时也保证了泡沫钻井顺利地转化为常规钻井。应用结果表明，该技术较好地解决了上部大井眼地层钻速慢及地层出水问题。

生物柴油钻井液的研究

将生物柴油用于配制油基钻井液,可以缓解用柴油和矿物油作基础油的污染环境、成本高等缺点。阐述了生物柴油的特征。由于生物柴油的主要成分脂肪酸甲酯是极性分子,因此基础油之间以及基础油与处理剂之间的作用力与柴油作基础油时不同,所以必须对生物柴油钻井液的添加剂及其加量进行优选。经过大量性能评价实验及正交实验,优选出了全油基生物柴油钻井液基础配方;采用动态沉降评价方法,通过调整增效剂、重晶石品种及重晶石颗粒度、对不同品种重晶石的混合使用,进一步优化了钻井液配方,形成了抗150℃高温全油基生物柴油钻井液配方。通过抗污染实验证明,该体系有很好的抗水、土和石膏污染能力,能够满足现场的应用需求。

聚合醇水基钻井液在文33-196井的应用

文33-196井是中原油田文留构造南部文33断块上的一口大斜度双靶定向井,设计井深为3400 m,最大井斜角为 45°,水平位移为696 m。该区块沙河街组粘土矿物以伊/蒙混层为主,亚甲基蓝容量高,膨胀性强,易坍塌掉块,油层易受污染,造成产量降低。文33-196井采用聚合醇水基钻井液体系。现场应用表明,聚合醇水基钻井液具有良好的润滑防卡性能、抑制性能和防塌性能,渗透率恢复值较高,对油气层有一定的保护作用,满足了文33-196井大斜度双靶定向井的施工要求。

FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液及其应用

深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、浅层气易形成气体水合物、井壁易失稳等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。以Saraline 185V气制油为基油,通过优选乳化剂、有机土、降滤失剂及其他处理剂,构建了一套适合深水钻井的FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液体系。综合性能评价结果表明:该钻井液在4~65℃下流变性能稳定,具有恒流变特性,能有效保护储层,其渗透率恢复值大于90%,能抗10%海水、15%钻屑污染,易降解,满足环保要求。南海LS-A超深水井水深为1 699.3 m,预测主要目的层温度为34.6~36℃,φ508 mm套管鞋处的地层承压能力系数低于1.14,安全密度窗口窄,如何控制ECD值、预防井漏是该井的作业控点,因此选择密度为1.03 g/cm^3的FLAT-PRO钻井液开钻。钻进过程中,使用FSVIS调整流变性,维护黏度在50~70 s,动切力在8~15 Pa,φ6读数为7~15,φ_3读数为6~12,用2%PF-HFR控制滤失量,应用井段起下钻顺利,电测顺利,井径规则,没有出现任何复杂情况。应用结果表明,FALT-PRO深水恒流变合成基钻井液在不同温度下的流变性能稳定,抑制性好,润滑性强,能获得较低的ECD值,满足深水钻井的要求。

新型抗高温水基钻井液研究

乳化钻井液的性能能够满足高温高压井钻井的需要,但其成本较高且不利于环境保护。通过用化学改性的阳离子丙烯酸酯共聚物和高分子量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)控制钻井液具有相对较低的黏度和较好的剪切稀释性,并选用四氧化三锰作为加重材料,获得了一种可与多种添加剂配伍的抗高温高密度水基钻井液。该钻井液在180℃温度下仍具有良好的流变性和滤失性能,且该钻井液抗盐、钻屑和水泥污染能力强,其页岩稳定性和润滑性好。

华北油田岔河集油区钻井液技术

华北油田岔河集油区施工井多为二开井。由于井身简化,裸眼井段长,斜井施工多、注水井和采油井相对密集,钻井施工井下风险增大,给钻井液施工带来了难度。针对岔河集油区施工井的特点,采用相应的钻井液工艺技术和配方,在上部井段采用低固相正电胶聚合物抑制型钻井液,控制上部地层造浆,以防止地层水化膨胀,避免起下钻阻卡发生;下部井段采用聚磺防塌型钻井液,控制高温高压滤失量,提高防塌润滑能力,保证长裸眼井下施工安全作业。应用结果表明,该套钻井液体系满足了岔河集油区技术套管层次少、长裸眼施工井的要求,并且钻井液配方简单,易于施工,对解决长裸眼施工防阻卡效果明显。