铝土岩水平井快封堵防塌钻井液技术

陇东铝土岩属于长庆油田重要的资源接替储层,近期完试的陇**井、宁**井在太原组铝土岩勘探获得重大突破。针对该类储层溶孔和裂缝发育,井壁垮塌、漏失风险高及井眼清洁能力差的技术难题,通过铝土岩物性参数、理化性能、力学性能和敏感性测试分析等,明确了陇东铝土岩主要坍塌因素,研发出适用于铝土岩安全钻进的快封堵防塌钻井液技术。该体系在170℃高温高压滤失量小于10 mL,钻井液二次回收率大于91%,铝土岩样品在钻井液体系中浸泡15 d后和清水浸泡15 d后的抗压强度相比提升81.8%。快封堵防塌钻井液技术在长庆首口铝土岩水平井陇4**井进行了试验应用,助力该井700 m水平段的安全钻进,该井投产获日产无阻流量3.53×10^(6)m^(3)高产气流,创鄂尔多斯盆地上古生届勘探开发50多年新纪录,为该类储层的勘探开发提供了技术支撑。

深层煤层气防塌钻井液优化研究

辽河油田宜川-黄龙地区井壁失稳、阻卡等问题严重制约了开发进程。针对该地区深层煤层气A井井壁失稳问题,对煤岩矿物组成、微观结构进行了分析并揭示了井壁失稳机理。发现:钻井过程中滤液侵入,易发生水化膨胀和裂缝扩展等情况,导致井壁失稳。构建了适用于该地区的防塌钻井液体系,特征为强封堵、强抑制性,以及较好的流变性和耐高温性,且在现场应用中表现出良好的性能。为深层煤层气井的高效开发提供了有效的技术支持。

无固相冲洗液防塌护壁性能强化改进试验研究

为了改善地质岩心钻探中无固相冲洗液的护壁防塌性能,筛选了脂环类固化剂EPR,脂肪类固化剂DETA、AEP,芳香类固化剂PU,酰胺类固化剂PET共5五种固化剂。利用固化剂可以改进被固化物质的膜硬度、膜附着力、膜耐候性和增加光泽度的特性,向无固相冲洗液中添加固化剂以改善其防塌护壁性能,通过岩心浸泡试验和线性膨胀量试验,确定固化剂EPR和PU具有较好的护壁防塌性能改善作用。然后对EPR和PU进行复配,通过岩心浸泡试验结果得出最优比例为EPR∶PU=1∶4,最后通过线性膨胀量测试和流变性能测试,确定固化剂配方的最优加量为0.2%。确定无固相冲洗液配方为清水+0.5%聚丙烯酰胺+0.04%EPR+0.16%PU,该配方在对冲洗液流变性能影响较小的前提下,改善了冲洗液的护壁防塌性能。

钻井完井工程中的井眼壁稳定性与防塌措施研究

为更好地预防和处理井眼壁坍塌问题,提高钻井完井工程施工质量和效率,根据井眼壁失稳的常见原因,结合钻井完井工程井眼壁不稳定地层,选取泥页岩岩心,运用X-射线衍射、膨胀、比表面积等多种试验方法,分析矿物组成、理化性质,找到导致井眼壁不稳定的主要原因,并提出一套行之有效的井眼壁防塌措施,优选出两套防塌钻井液配方。试验结果表明:优选的两套防塌钻井液配方具有维护处理简单、防塌效率良好,化学工程与工艺中途转型自然等优势,可以优选的提高钻井质量和效率,将钻井综合成本降到最低,完全符合实际应用需求。

单边智能取料防塌控制方案研究

在多煤种掺配的火电厂圆形料场中,因计划、临时规划或紧急安排等原因,普遍存在2煤种交叉堆叠存放的情况,已部署的自动取料控制系统无法在该种复杂工况下完成精准的取料作业,影响作业效率;另一方面,人工取料过程中可能出现因为边界不清导致混取的情况。结合盘煤数据,通过在自动取料控制系统中加入作业回转、开层、俯仰寸动等参数分解逻辑,在交叉堆叠边界预留安全距离保证不会出现混合取料,根据2煤种安息角数据计算多种堆叠取料情况下的不同阶梯策略,以确保不出现塌垛的情况,综合实现单边自动取料的智能化控制工艺。

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。

义284区块定向防塌钻井液技术

义284区块位于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷北部陡坡带,由于该区块地质构造复杂,定向过程中钻井液井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。通过优选处理剂,构建聚胺强抑制润滑防塌钻井液体系,该体系在义284区块8口井进行了现场应用,配合现场钻井液维护处理工艺,结果发现:钻进过程中井壁稳定,井眼净化效果好,定向顺畅,目的层井段平均井径扩大率为6.52%;与区块前期施工井相比,平均钻井周期降低8.41%,平均完井周期降低9.13%,平均机械钻速提高9.17%,达到了优快钻井的良好效果。

龙凤山气田防塌防漏钻井液研究与应用

东北工区龙凤山气田地层裂隙发育,各地层之间不整合交界,极易发生井壁失稳和漏失。针对该区块的地质特性和钻井要求,通过滤失评价实验和压力传递实验,优选SMSHIELD-2和FF-Ⅲ作为封堵防塌剂;通过砂床滤失实验,优选了SMGF-1为主剂作为随钻堵漏材料,最终形成了一套适用于龙凤山气田的防塌防漏钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液体系流变性能稳定,抗温性能优良,且具有较佳的防塌防漏效果。在北213-16HF井的现场应用中,钻井液性能稳定,起下钻、电测和下套管作业顺利,全井无漏失,满足了现场钻井施工的需要。

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。

张集煤矿多分支井强封堵防塌钻井液体系研究及应用

张集煤矿多分支井是一口为查明3号异常区地质(陷落柱、薄煤带和地堑等)与水文地质特征开展的1直5支支井钻探工程。T3孔主要目的层为3_(上)和3_(下)煤层,煤层机械强度低,裂缝和割理发育,均质性差,存在较高剪切应力作用,煤层段井壁极不稳定,在钻井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂情况。本文通过对施工中钻井液的主要技术难点进行分析,研制了多分支井强封堵防塌聚合物钻井液体系,主要配方:基浆+0.5%KPAM+1%铵盐+1%腐殖酸钾+1%降滤失剂+1%防塌剂+3%NS封堵剂。主要性能:粘度35~50 s,密度1.05~1.2 g/cm^(3),失水量4~6 mL。完成钻井工程量2506.23 m,岩心取心率92%,满足了施工的要求。

软弱层间岩层空区积水疏放孔防塌技术研究

针对在工作面疏放上覆采空区积水的过程中,受到煤层间软弱覆岩的影响,钻孔极易塌孔、缩径,堵塞疏水通道,导致采空区积水疏放效率低乃至无法疏放问题,以磁窑沟煤矿13103工作面为研究对象,基于筛管强度理论,研制了一种疏放水钻孔防塌孔护管,对护管在软弱层间岩层采空区积水疏放工程中的应用展开研究。结果表明:煤层间软弱砂岩的完整性差和采空区顶板岩层的失稳破碎,是导致钻孔产生塌孔、缩径的根本原因;护管采用钢制管体、螺纹连接,管壁设有疏水孔和倒索,通过筛孔护管强度校核及筛孔参数优选,确定疏水孔直径16 mm、密度28孔/m及相位角30°;通过在软岩孔段中安装钢制筛管可以有效解决塌孔问题,应用护管后的钻孔出水量衰减明显减缓,单孔最大疏放水速率提升58.3%。

防塌孔护管在软弱覆岩仰孔探测中的优化应用

针对仰孔测漏法在软弱覆岩导水裂隙带观测中存在的探测精度低乃至无法适用的问题,以磁窑沟煤矿10108工作面为工程背景,研制了一种注水钻孔防塌孔护管,对软弱覆岩中导水裂隙带仰孔探测展开研究。研究结果表明:软岩钻孔缩孔、塌孔导致的钻具移动困难及伴生的钻孔封不住和胶囊破损是问题产生的根本原因;护管采用分节结构、螺纹连接,管壁设有疏水孔和倒索,满足孔壁支护、注水观测及护管防滑等实际需求;应用护管后的仰孔测漏法探测10108工作面采后导水裂隙带发育高度为95.3~96.1 m。

超深水平井钾胺盐抗高温防塌钻井液技术

跃进区块储层埋藏较深,施工中穿越多套地层,地层岩性和压力系数差异大;二开裸眼段长达5000 m,地层发育大段泥页岩易水化;三开井底温度高,水平段易形成岩屑床,小井眼环空压耗大,因此要求钻井液在高温下具有良好的流变性。通过优选钾胺盐抗高温润滑防塌钻井液体系,辅助现场维护处理工艺,有效抑制了二开长裸眼泥页岩地层的水化膨胀,解决了三开小井眼高温下钻井液流变性难于调控的难题。现场应用表明:使用该钻井液体系施工的5口井钻进顺利,作业过程中井壁稳定,并且缩短了钻完井周期、提高了机械钻速,为该区块后续勘探开发提供了技术保障。

长庆致密气水平井一趟钻钻井液防塌技术研究与应用

一趟钻技术是钻井提速的利器,不但可以提高机械钻速,减少起下钻时间,提高钻井时效,降低钻井成本,同时降低了储层浸泡时间,有利于储层保护。但是一趟钻技术的条件比较苛刻,对钻井工具,钻井技术,储层条件要求比较高,尤其储层段要求不塌不漏,保证井筒完整性尤为重要,这就对钻井液技术提出了严格要求,既要保证泥岩段不塌,又要求钻井液具有良好携砂性能和润滑性能。长庆致密气通过这几年的技术攻关,目前已完成了致密气水平井水平段一趟钻1500 m的技术目标,采用的微纳米封堵防塌钻井液技术,流变性优良,封堵防塌能力强,高温高压失水小于6.0 mL,达到了高性能钻井液的要求,为致密气水平井水平段一趟钻技术提供了可靠的技术保障。

油基纳米封堵防塌剂的制备和评价

以325目鳞片石墨和高锰酸钾为原料,通过控制高锰酸钾与石墨质量比大于3∶1,制备出粒径分布约200 nm的刚性纳米氧化石墨烯;选取软化点为70℃沥青粉末进行室内氧化。利用FT-IR、热重分析、粒径分布、TEM等手段进行表征。实验结果表明,氧化石墨烯和氧化沥青制备成功;沥青的软化点升高为125℃、分解温度提高至200℃以上。通过刚性材料氧化石墨烯复配能软化变形的氧化沥青,成功制备纳米封堵防塌剂。将3%封堵防塌剂分散在7^(#)白油中进行封堵测试,发现在2 MPa,120℃的条件在孔径为200 nm的微孔滤膜下,30 min内高温高压滤失量为4 mL,封堵性能良好。

复杂山区水平绳索取心定向钻进聚合醇绿色防塌冲洗液研究

在西部艰险山区相关隧道及地下工程的勘察施工中,与传统垂直孔相比,水平定向绳索取心钻进勘察效率更高。在地质条件复杂、生态环境脆弱区,钻进过程中易出现塌孔、漏失等问题,要求所用冲洗液在保证流变性能的同时需具备抑制性强、无毒无害、绿色环保等特点。针对绳索取心水平定向钻进冲洗液性能问题,选择环保易降解、抑制性强的聚合物多元醇为主要研究对象,选择环保纤维素及纳米SiO_(2),以提升其自身流变性能。所研制的聚合醇防塌冲洗液体系:2%PVA+0.5‰甲基纤维素MC-9+0.5‰纤维素羟烷基醚LE-5+0.1%SiO_(2)+0.3‰淀粉类降滤失剂DD-1+0.2%有机硅消泡剂DS-957+0.8%KCl,由环保型材料构成,流变性能良好,防塌抑制能力也可达到定向取心钻进工程要求,为解决水平绳索取心定向钻进中的冲洗液工艺技术难题提供了新思路,对类似工程具有借鉴意义与参考价值。

中江区块沙溪庙组井壁失稳机理及烷基糖苷防塌钻井液

针对川西中江区块沙溪庙组井壁失稳技术难题,分析了沙溪庙组泥岩的矿物组成、微观结构及理化性能,揭示了沙溪庙组井壁失稳机理。沙溪庙组属于典型的硬脆性泥岩,黏土矿物含量高,水化作用强,其中伊利石含量最高,微纳米尺度裂隙发育,钻井液滤液侵入后,伊利石、伊蒙混层等分布不均匀,比亲水量大,水化膜斥力大,裂缝不断扩展,易发生井壁坍塌。结合“多元协同”井壁稳定理论,优选了烷基糖苷类抑制剂、微纳米封堵剂等,构建了适用于沙溪庙组的烷基糖苷高性能防塌钻井液体系。通过室内实验可知,该体系流变性良好,API滤失量小于3 mL,高温高压滤失量不大于8 mL,岩样滚动回收率为98.87%,膨胀率小于3%,抑制性优良,对微裂缝和孔隙封堵能力强。现场应用表明,烷基糖苷高性能防塌钻井液能有效抑制沙溪庙组地层坍塌,机械钻速高,无井下复杂事故发生,为保证中江区块沙溪庙组“安全、高效、经济”钻井施工提供了技术支撑。

“三强”防塌钻井液的研究与应用

通过对四川地区地层失稳的机理分析,认为失稳主要由以下原因造成:地层中的泥页岩吸水膨胀造成井壁失稳;地层中存在众多纵横交错的裂缝、微裂缝,裂缝、微裂缝吸水引起应力失衡,或者地层因受到频繁的拉伸和挤压作用形成破碎带,在破碎带地层泥页岩吸水膨胀和应力失衡同时存在,造成井壁失稳。针对井壁失稳的原因,采取了包被、抑制和封堵相结合的方法,经过室内实验优选出"三强"(强包被、强抑制、强封堵)防塌钻井液。该体系通过现场20多口井的应用,解决了气液转换过程中出现的垮塌和正常钻进中的井壁稳定问题,使用的钻井液密度最高达到2.20 g/cm3,其抑制能力高于7%氯化钾溶液,封堵能力强于普通封堵钻井液,可在不同地区不同密度下使用,适应性强。

海上环保型抗高温防塌钻井液体系研究与应用

针对海上环保、抗高温井的钻探需求,通过研选抗高温环保处理剂,研制了一套抗温200℃的环保型防塌钻井液体系,EC_(50)值为30300 mg/L,BOD_(5)/COD_(Cr)值为0.713。室内实验表明其在200℃下仍具有良好流变性能,高温高压失水控制在15 mL以内,页岩滚动回收率大于85%。在井深6297 m、垂深6004.27 m的渤海湾埕海区块X井进行了现场应用,实钻过程中钻井液性能稳定,井径规则,全井10次电测均一次到底,无任何井下复杂情况发生,创造了多项海上钻井记录,为海上超深井作业奠定了基础。

聚合物微球封堵防塌剂的制备与性能评价

针对泥页岩地层微孔隙发育,钻进过程发生水敏性侵害易失稳、易垮塌的情况,以乳液聚合法制备了聚合物微球封堵防塌剂,采用扫描电镜表征了微球的微观形貌,采用拉曼光谱仪、红外光谱仪分析了微球的结构组成;采用核孔膜封堵与页岩滚动回收评价了微球的封堵防塌性能。结果表明,聚合物微球形貌规整,粒径范围为0.75~4.15μm,成核生长与反应时间呈正相关。微球对5μm孔喉封堵效果相对最优,2%(质量分数)加量下坂土浆150℃二次滚动回收率从73.3%提高至90.0%。