准噶尔盆地南缘高性能水基钻井液研究及应用

准噶尔南缘安集海河组地层压力系数高,伊/蒙黏土含量高。钻井过程中普遍存在钻头泥包、井壁垮塌、钻井液的膨润土含量值增长快、性能稳定周期短等技术难题,常规井用的高性能钻井液不能满足该地层安全钻井的需要。开展了南缘山前构造井的强抑制高性能水基钻井液研究,评价了胺基抑制剂SIAT、胺基硅醇HAS和键合剂HBA三者的协同抑制性能和两种微纳米封堵剂的封堵性能。通过正交实验,形成了一套强抑制高性能水基钻井液体系,对体系的抑制性、抗污染能力和抗温性能进行了评价。现场应用表明,强抑制高性能水基钻井液性能稳定,钻井过程中无钻头泥包现象,钻屑代表性好,井壁稳定,电测和下套管作业安全。

中秋区块ZQ2井盐膏层水基钻井液技术

中秋区块为塔里木油田3000万吨产能建设重点区块。塔里木油田山前井盐膏地层因地质条件复杂,普遍使用油基钻井液钻井。ZQ1井盐膏地层亦使用油基钻井液,因新近系苏维依组存在低压层,在钻进过程中发生井漏,使用油基钻井液堵漏成功率低,耗时达60多天。为有效解决油基钻井液盐膏层阻卡、堵漏成功率低、钻井液成本高等问题,决定在ZQ2井吉迪克组高压盐膏层和苏维依组低压易漏层采用水基钻井液套打技术。ZQ2井盐膏层水基钻井液技术有效解决了吉迪克组"盐、膏、泥"污染导致的钻井液流变性和失水造壁性控制难的问题,采取主动防漏技术顺利钻穿苏维依组低压易漏层,未出现盐间"软泥岩"堵地面管汇的问题,钻井液性能稳定,井眼畅通。该技术为加快塔里木油田3000万吨产能建设提供了新的可行的钻井液技术思路。

哈拉哈塘区块标准井防阻卡钻井液技术

哈拉哈塘区块标准井二开裸眼段长达5200 m,二开井段存在不同程度的阻卡复杂,严重阻碍了该区块的提速和产能建设。以HA9-13X井为例,分析了二开不同井段的阻卡原因,提出了相应的钻井液技术措施:白垩系及以上地层因钻井液黏切偏高导致阻卡,采用“较低黏切、有限包被抑制、高失水和强封堵”钻井液技术,同时配合大排量紊流携砂防止阻卡;侏罗系、三叠系、二叠系泥页岩垮塌导致阻卡,进入侏罗系之前转换成全阳离子钻井液体系,并引入成膜封堵剂FDM-1强化封堵防塌防止阻卡;定向井段采用传统的“固−液”润滑方法防止托压,效果不明显,加入0.3%~0.5%特制蛭石,通过改变钻具与井壁之间的接触方式,有效降低摩阻200~300 kN,解决了长裸眼定向存在的托压和黏附卡钻问题。现场应用表明,针对不同井段的钻井液防阻卡措施有效保证了该区块二开长裸眼井段的安全快速钻井,未发生井下阻卡事故复杂。

原矿土钻井液室内评价与应用

塔里木盆地大北区块井眼尺寸大,上部地层普遍含砾石,钻井液存在携砂难、沉砂卡钻和压差卡钻风险。目前使用的OCMA膨润土虽然符合OCMA或者API标准,但加入到氯化钾聚合物钻井液中增黏效果有限,配制出的钻井液黏度、切力低,滤失量大,不适合大北区块山前井超大井眼的安全快速钻井。为此,提出了用原矿膨润土替代OCMA膨润土配制钻井液的方法。分析了OCMA膨润土增黏失效的原因,评价了原矿膨润土钻井液的流变性能,滤失造壁性能,配伍性能和抗盐水污染能力。研究了原矿膨润土的粒径分布和比表面积。现场应用表明,原矿膨润土钻井液比OCMA膨润土钻井液具有更好的增黏效果,滤失量更低,井下更安全,能满足大北区块超大井眼的携砂要求,井眼畅通,具有推广应用价值。

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组~库姆格列木群泥岩段(N1j2~E1-2km^1)盐膏层埋藏深度在4545~5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加~放~加、增黏~降黏~增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。

塔里木油田跃满西区块高温恒流变钻井液研究与现场试验

塔里木油田跃满西区块深部地层钻井液安全密度窗口窄,易出现井漏、井塌、卡钻和盐水侵等井下复杂情况,目前所用钻井液存在高温增稠、抗CO_(3)^(2–)/HCO_(3)^(–)和劣质土污染能力差等问题。为解决这些问题,研究了以抗高温聚合物降滤失剂APS220和新型高温稳定剂HTS220为主剂的高温恒流变钻井液,在试验分析主要试剂性能的基础上确定了基本配方。通过室内试验,评价了该钻井液的高温恒流变性、抗CO_(3)^(2–)/HCO_(3)^(–)污染性能和抗钠膨润土污染性能,试验发现,其100与180℃时的塑性黏度比值为1.3,动切力比值为1.5,初切力比值为1.7,终切力比值为1.2,随温度升高各流变参数的变化幅度明显低于常用钻井液,可抗2.0%的CO_(3)^(2–)/HCO_(3)^(–)复合污染、10.0%的钠膨润土污染。高温恒流变钻井液在跃满西区块2口井现场试验中,流变性能稳定,钻后井眼畅通,减少了井下复杂情况,取得了显著效果。

CT 1井膏盐层钻井液技术

CT 1井膏盐层埋藏深度在7 106~7 806.5 m,层位为寒武系,无任何邻井钻井液资料可借鉴,井底温度170℃,钻进过程中出现掉块、垮塌、井漏、流变性复杂等问题。针对井底高温与井下复杂情况,对传统的欠饱和盐水磺化体系进行优化,引入磺化褐煤SMC替代稀释剂进行流型改善,解决深井后期因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现"加-放-加"难题;引入功能型纳米乳液TYRF-1,利用纳米乳液的特点改变胶体颗粒界面性质,解决高温起泡问题,同时增强体系润滑性能,与高软化点的复合沥青结合增强封堵能力,控制高温高压滤失量,解决井壁失稳及其破碎带掉块难题;在易漏井段使用酸容性堵漏剂SQD-98、刚性堵漏剂KGD-1/2/3/4、纤维复配避免恶性井漏的发生。经优化后的钻井液体系保障了CT 1井膏盐层的钻探。

FDM-1成膜封堵剂的实验评价及应用

哈得逊地区石炭系地层以泥岩为主,夹薄层砂岩、角砾岩。钻井过程中剥落掉块严重,造成挂卡,岩屑代表性差,影响地质录井;增斜段和水平段钻井托压严重,定向和钻井效率很低。为此,钻井液引入了成膜封堵技术,对FDM-1新型成膜封堵剂进行了室内评价实验,建立了溶液漏失量和滤膜透失量评价成膜效率的方法,并对其在土浆中的作用机理进行研究。实验评价和现场应用结果表明,FDM-1是一种纳米-微米级高分子聚合物乳液,可在多孔介质表面通过滤失形成致密的高分子膜,这种高分子膜具有非渗透、可变形的特征,在地层孔隙中形成致密的封堵层,降低滤失量,有效地稳定井壁,解决泥页岩掉块问题。同时,通过改善泥饼质量起到润滑减阻,有效地解决定向托压的问题。

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块"库姆格列木群"层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca^(2+)的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm^3,严格控制钻井液中的Cl^-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。