库车山前超深井抗高温高密度油基钻井液技术

库车山前超深储层面临高温、高压、高矿化度的巨厚复合盐膏层、高压盐水层等井下苛刻条件,钻井液技术瓶颈问题亟待解决。通过技术攻关,形成一套国产抗高温高密度油基钻井液体系,其抗温能力达到200℃,最高密度可达2.60g/cm3,具有优异的流变性能。实例应用表明:克深24-11井采用抗高温高密度油基钻井液技术,有效解决盐膏层段恶性卡钻与目的层段井壁失稳难题,保障井下作业的安全;此外,盐膏层及目的层钻进工期显著缩短,效率大幅度提高,钻井提速效果显著。抗高温油基钻井液技术保障复杂地质条件下深井安全高效钻井,为超深层油气资源安全高效开发提供强有力的技术支撑。

处理剂对抗高温高密度油基钻井液沉降稳定性的影响

为了解决抗高温高密度油基钻井液存在的静态沉降稳定性与动态沉降稳定性难以控制的技术难题,采用改进的VST沉降测试法对抗高温高密度油基钻井液的动态沉降稳定性进行了测量,分析了有机土、提切剂、润湿剂以及提切剂与有机土配比对钻井液沉降稳定性及流变性的影响.结果表明,有机土加量越大,钻井液静态与动态沉降稳定性越好,密度差越小,但钻井液黏度越高;提切剂与有机土达到合理配比时,可以提高钻井液沉降稳定性;抗200℃、密度为2.0 g/cm3全油基钻井液优化配方为：有机土加量为3.5％～4.5％,提切剂加量为0.25％～0.3％,提切剂与有机土加量最佳配比为1∶（17～18）,润湿剂加量为2.5％.

抗高温高密度油基钻井液在塔里木油田大北12X井的应用

大北12X井是2018年塔里木油田的一口高温高压评价井,位于库车坳陷克拉苏构造带大北段大北12号构造东高点,该区块库姆格列木群膏盐岩段(4267~5287 m)普遍为高压~超高压,局部存在高压盐水层、漏层。钻井过程中,易出现井壁失稳、漏失、盐水侵等复杂技术难题。针对该区域的地质特点和作业要求,分析了高温高压作业条件下油基钻井液体系的技术难点,优选出抗高温高密度油基钻井液体系配方,并且通过室内实验,模拟高温高压井段作业可能出现的风险,进行了系统的工况模拟评价。实验结果表明,抗高温高密度油基钻井液体系性能稳定,破乳电压为1562 V、高温高压滤失量为1 mL,体系抗30%体积分数的近饱和NaCl盐水污染,污染后体系表观黏度变化小于10%,滤失量小于2 mL,破乳电压为1002 V。体系抗温稳定能力强,室内实验170℃老化10 d后体系流变性能稳定,沉降因子为0.522。现场应用表明,抗高温高密度油基钻井液体系能够解决塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带高温高压超高压盐膏层作业难题。四开井段,钻井液密度为2.43 g/cm3,油基钻井液保持了良好的钻井液流态,较低的黏度、切力及ECD等优良参数,未造成黏度、切力过高引起井漏等复杂情况。该井钻遇盐膏层厚度达2135 m,油基钻井液抗石膏污染能力强,流变性能稳定。

抗高温高密度油基钻井液高效封堵剂研究与应用

四川盆地页岩气储量丰富,但页岩层理发育,液体侵入后使井壁极易发生层间剥落。因此,如何从钻井液角度出发有效封堵页岩层间缝隙,减小液相侵入,防止井下垮塌,是页岩气开发必须解决的难题。同时,由于部分构造的页岩气井为深井超深井,井底温度高(≥180℃)、地层压力大(2.35 g/cm3),钻井液必须具有较高密度和较强抗高温能力。文章采用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯通过乳液聚合研发出一种适合于油基钻井液的、具有高效封堵能力的抗高温树脂微粒。该树脂微粒一方面提高钻井液对页岩地层的封堵能力,减少液相侵入地层造成的压力传递,解决井壁失稳的技术难题,另一方面降低处理剂加量从而改善高密度油基钻井液流变性。在现场应用过程中,为页岩气井威204H5-6井水平段安全快速钻进提供了技术保障,也为进一步推动我国页岩气"工厂化"开发进程奠定了坚实基础。

抗高温高密度油基钻井液体系研究及性能评价

为满足高温高压深层油气资源勘探开发的需求,通过处理剂的优选,研制了一套抗高温高密度油基钻井液体系,并在室内对其综合性能进行了评价。结果表明:该油基钻井液体系具有良好的抗高温性能,经过200℃老化后,钻井液体系的流变性能稳定,高温高压滤失量小于5 mL,破乳电压值可以达到1 000 V以上;体系具有良好的沉降稳定性能,经过高温老化后上下密度差较小,未发生明显沉降;体系具有良好的抑制性能,能使目标区块储层段岩屑的滚动回收率达到98%以上;在油基钻井液体系中加入淡水、NaCl和岩屑后,体系的流变性能、破乳电压和高温高压滤失量变化均不大,说明该钻井液体系具有良好的抗污染性能;该油基钻井液体系具有较好的储层保护效果,天然岩心使用钻井液污染后,渗透率恢复值仍能大于90%。

抗高温高密度油基钻井液体系DR-OBM

油基钻井液广泛用于高温高压深井、大斜度定向井、大位移水平井和超强水敏等各种复杂地层,能有效减少井下复杂情况发生,保护储层。抗高温高密度油基钻井液体系DR-OBM具有自主知识产权,核心处理剂包括有机土、主(辅)乳化剂、降滤失剂和纳米封堵剂,研发了包括3类不同基础油(柴油、白油和气制油)的油基钻井液。油基钻井液最高密度可达2.6g/cm^3,抗温达200℃,破乳电压大于1000V,具有良好的流变性和沉降稳定性,替代了进口产品。在塔里木深井和涪陵、长宁、黄金坝等页岩气地区现场应用,油基钻井液体系稳定,携岩和封堵能力强,井径规则,起下钻和下套管顺利,钻速明显提高,钻井周期平均缩短15~20d。

抗高温高密度油基钻井液在DS1井的应用

DS1井是四川盆地蜀南地区DS潜伏构造上的六开预探井,井底温度高达197℃,存在油基钻井液高温高密度条件下流变性和稳定性难控制、高温低密度条件下携岩困难以及井壁失稳风险大等技术难题。通过研发纳米抗高温悬浮剂,结合乳化剂、提切剂、降滤失剂等处理剂,构建了一套抗高温高密度油基钻井液体系。实验表明,纳米抗高温悬浮剂因其“乳化效应”和“小尺寸效应”可在油基钻井液中形成三维网络结构,能显著提高油基钻井液在高温下的稳定性。该油基钻井液体系在200℃下静置7 d无明显沉淀,高温下沉降稳定性和携岩能力得到显著提升。该体系在DS1井成功应用,表现出优异的高温沉降稳定性和良好的小井眼携岩能力,在高温深井中推广应用前景广阔。

XZ抗高温高密度油基钻井液体系研究与应用

深井钻井对钻井液的抗高温性能要求高,钻井液抗温性及其在高温下的滤失性、流变性是高温高密度钻井液技术的研究难点。本文通过钻井液体系研究、钻井液配方优化与评价,构建了XZ抗高温高密度油基钻井液体系。研究结果表明:在同等加量下XZ油基钻井液处理剂性能优于同类产品,具有良好的抗高温稳定性,抗温达180 ℃以上。选定30%氯化钙溶液作为XZ油基钻井液水相,能有效降低水相活度。不同油水比配方实验确定XZ系列油基钻井液最佳油水比条件为85∶15。现场开展油基钻完井液技术应用72井次,体系性能稳定,各区块应用井段复杂时率同比降低30%以上;同比区域邻井水基钻井液,试验井段平均机械钻速提高76%~162%。

抗高温高密度无土相柴油基钻井液室内研究

针对常规高密度油基钻井液不利于提高机械钻速且流变性难以控制的缺点，通过分子结构设计，合成了抗高温乳化剂HT-MUL和提切剂ZNTQI，并配制了抗高温高密度无土相柴油基钻井液。通过电稳定性试验和高温老化试验，评价了乳化剂、提切剂的单剂效果，并对研发的无土相油基钻井液进行了抗温性、稳定性、抗污染能力和抑制性试验。试验结果发现：HT-MUL乳化剂具有较高的破乳电压，抗温达220℃；提切剂加量为0．5％时提切效果显著；在150~220℃条件下，2．50kg／L无土相油基钻井液破乳电压在2000V左右，可抗质量分数25％蒸馏水的污染和质量分数15％CaCl2溶液的污染。研究结果表明，抗高温高密度无土相柴油基钻井液的密度可达2．50kg／L，抗温达220℃，具有良好的稳定性、悬浮性和抗污染能力，能够满足提高钻速和保护油气层的要求。

高温高密度油基钻井液流变调控技术研究与评价

目前油田开发目的层位越来越深,温度压力越来越高,油基钻井液在高温高密度条件下容易出现有机土失效降粘或者高温增稠等问题。室内通过分析研究油基钻井液流变性的影响因素,着重研究流型调节剂和高密度条件下固相含量增高对于油基钻井液流变性的影响。通过优选流型调节剂和稀释剂,形成了一套高温高密度油基钻井液流变调控技术,在密度1.8g/cm~3~2.4g/cm~3,温度180℃~220℃范围内,钻井液均具有良好的流变性,同时沉降稳定性也满足油田施工技术要求,为油田深部地层开发提供了技术保障,具有广阔的应用前景。

耐高温高密度油基钻井液体系研究与评价

为满足高温高压地层钻井所需,研发一套包括乳化剂、有机土、润湿剂、降滤失剂在内的油基耐温钻井液,通过室内评价该体系具有较好的耐温性,在200℃条件下老化后体系性能稳定,滤失量较小,破乳电压大于1000V。

高温高密度油基钻井液处理剂性能研究

介绍了一套适用于南海莺琼盆地的高温高密度油基钻井液体系,对其中各种处理剂对体系性能的影响进行了研究。结果表明,所研究的高温高密度油基钻井液体系及其处理剂不仅具有较好的高温稳定性,而且在高达2.3g/cm^3的密度下体系的流变性稳定,满足钻井工程的需要。

抗160℃超高密度柴油基钻井液体系

由于油气勘探开发逐步向深层、非常规等油气藏发展,要求采用抗高温超高密度油基钻井液钻进,该钻井液必须具有良好流变性、低的高温高压滤失量、良好的封堵性与动/静沉降稳定性。研讨了抗160℃超高密度柴油基钻井液配方。通过大量实验得出,采用重晶石加重,无法配制出具有良好流变性能与动沉降稳定性能的超高密度柴油基钻井液;形成了抗160℃密度为2.4~3.0g/cm^3超高密度柴油基钻井液配方为,0^#柴油与25%氯化钙盐水的质量比为90∶10,加入有机土+0.8%主乳化剂+1%辅乳化剂+1%润湿剂+5%降滤失剂+3%CaO+加重剂(重晶石∶MicroMax为6∶4),其中有机土加量随钻井液密度增加而下降,密度为2.4、2.6、2.8和3.0g/cm^3的柴油基钻井液,最佳有机土加量分别为1%、0.5%、0.3%、0。

抗高温高密度低毒油包水钻井液的乳化剂优选和研制

为了成功地钻探高温超压复杂地层和满足环境保护的需求 ,研究使用抗高温高密度低毒油包水乳化钻井液是非常必要的 ,其中乳化剂的优选和研制是决定钻井液稳定性和抗温能力的关键。利用破乳电压法和离心法评价了乳化剂的乳化效果 ,通过高温陈化评价了乳化液的高温稳定性 ,用自制高温高压电稳定仪测定了乳状液在高温高压下的稳定性。实验确定了以有机酸和有机酰胺为主乳化剂 ,十二烷基苯磺酸纳为辅乳化剂的乳化剂组成 ,并优选了其加量。结果表明所确定的乳化剂配制的乳状液及高密度乳化钻井液具有良好的稳定性和抗温能力。

抗高温高密度水基钻井液体系的室内实验研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,在分析评价各种抗高温水基钻井液处理剂的基础上,优化研制出一种以OCL-JB为主要降滤失剂的抗210℃高温的高密度水基钻井液体系,并对体系的性能进行评价。实验结果表明,新型抗高温、抗盐降滤失剂OCL-JB抗温性好,能与多种处理剂配伍;OCL-JB主要是通过吸附作用,增大粘土颗粒的zeta电位和水化膜来提高泥浆中粘土微粒的聚结稳定性,控制钻井液高温高压滤失量。所研制的抗高温高密度(2.3 g/cm3)钻井液经过210℃高温后性能稳定,具有良好的高温高压流变性能和滤失造壁性能,抑制能力和抗污染能力强,润滑性好。

新型抗高温高密度纳米基钻井液研究与评价

针对高密度钻井液体系抗高温和低黏的需求以及纳米材料优异的物理化学特性,在高密度钻井液中引入了一种纳米材料HTSi-01。纳米材料HTSi-01是一种白色蓬松粉体改性纳米二氧化硅,其平均粒径在20 nm左右,比表面积大于600 m2/g,能在黏土颗粒和处理剂分子不饱和残键上形成牢固的物理化学吸附,从而显著改善钻井液润滑性,降低体系的黏度和切力,并能增强泥饼的致密性,降低体系的滤失量。通过一系列处理剂及其浓度优选和处理剂配伍性实验研究,得到了抗180℃高温、密度达2.36 g/cm3的新型纳米基钻井液体系。该钻井液体系具有优异的流变性及滤失造壁性能,抑制性良好,抗盐在29%以上,抗氯化钙达0.5%,48 h沉降稳定性良好,能悬浮和携带岩屑,并降低钻井液当量循环密度,满足高温高压深井钻进的需要。

莫深1井抗高温高密度KDF水基钻井液室内研究

莫深1井是位于准噶尔盆地中部马桥凸起莫索湾背斜上的一口超深预探井，设计井深为7380m，预测地层压力系数为2．12，预测井底温度为204℃。针对莫深1井高温高压并存问题，成功研制出抗高温高密度KDF水基钻井液。该体系主要由高温降滤失剂、防卡降滤失剂、抑制性降滤失剂、高温保护剂、高温封堵剂、高温增效剂、包被剂、润滑剂等组成。实验结果表明：密度为2．30g／cm^3的KDF水基钻井液体系在120～220℃范围内，滚动16h、48h及72h后均具有较好的热稳定性、沉降稳定性、流变性、失水造壁性、润滑性及抗污染性能，且配方的重复验证性较好。KDF水基钻井液配方应用范围广，可通过调整体系中处理剂的加量来满足莫深1井深井段不同温度条件下的钻井施工要求。

超高温高密度油基钻井液研究与性能评价

深层超深层油气钻探中面临着超高温高压、高压盐水、巨厚盐膏层和泥页岩层等复杂地质条件,导致油基钻井液的乳化稳定性、流变、滤失损耗等性能极难调控。合成了不饱和酸酐接枝妥尔油脂肪烃基的咪唑啉酰胺类主乳化剂和辅乳化剂,选用抗高温增黏剂、流型调节剂、润湿剂和降滤失剂,采用API重晶石和超细硫酸钡复合加重,构建了超高温高密度油基钻井液配方。性能评价结果表明,该超高温高密度油基钻井液抗温达220℃,复合加重后流变性显著改善,密度最高可达2.8 g/cm3,可抗40%淡水、40%复合盐水、5%~10%泥页岩岩屑和5%~10%石膏污染;在65℃/常压~220℃/172.5 MPa下具有良好的流变稳定性和悬浮稳定性。该超高温高密度油基钻井液为深层超深层油气资源的安全高效钻探提供了技术支撑。

抗超高温高密度油基钻井液用新型降黏剂的性能

针对高温高密度油基钻井液黏度升高的问题,合成了3种降黏剂A、B和C,降黏剂A为缩聚脂肪酸,由十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、十二羟基硬脂酸与硬脂酸反应后的产物和硬脂酸的均聚物中一种或几种的组合共聚得到,降黏剂B是由脂肪酸或油与聚胺在100~200℃反应,再与马来酸、酸酐在80~150℃反应,用40%的油醇、脂肪酸或缩聚脂肪酸稀释得到,降黏剂C是由缩聚脂肪酸与醇铵、聚氨反应得到的衍生物,对他们的作用机理进行了探讨。以高密度油基钻井液(2.2 g/cm^3)为基浆,加入劣质土污染或用重晶石将密度提高到2.4 g/cm^3,考察3种降黏剂在此条件下的降黏效果。研究结果表明,降黏剂A和降黏剂C可以很好地降低由于劣质固相引起的流变性能超标,可以提高油基钻井液的重复使用次数,降低成本;降黏剂B能很好地调节由加重剂引起的高密度钻井液的增黏,降低对泵压的要求;降黏效率可达77%,抗温达225℃。

高密度低油水比油基钻井液体系研究

油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、性能稳定等优点,随着复杂井钻井深度增加,需要建立高密度低油水比油基钻井液体系。室内研究了不同的油基钻井液关键处理剂,并构建了高密度油基钻井液体系,对油基钻井液性能进行评价。实验结果表明,研究的主乳化剂MR1、辅乳化剂FR1、碱度调节剂JNS、有机土MNL、降滤失剂HFW在高密度低油水比油基钻井液中有较好的应用效果,能有效调节油基钻井液体系的稳定性、失水量、流变性等性能。高密度油基钻井液体系抗温性能好,抑制性强,稳定性好,具有优异的性能。