环保高酸溶无黏土钻井液的室内研究

针对低压低渗储层勘探开发、钻完井技术和提高钻速的要求,通过优选具有保护环境、高酸溶、强抑制性特点的处理剂,形成了一种新型无毒无黏土钻井液。该钻井液能够解决常规钻井液无法同时满足强抑制和黏土充分水化来形成体系结构的矛盾,消除了人为加入黏土造成的储层损害等问题,且钻井过程中由岩屑水化产生的黏土粒子能很快被清除掉。评价结果表明,该体系动塑比在0.6 Pa/mPa.s以上,携岩能力强,滤失量低,泥饼酸溶率大于50%,砂床侵入深度小于3 cm,抗温性好,抑制性强,利于低压低渗储层保护、环境保护和提高钻速。

无黏土相海水基钻井液低温流变特性

针对海洋深水钻井作业所遇到的水基钻井液低温增捌问题,在全面分析低温增稠机理基础上,利用实验室自制的深水钻井液模拟装置,通过优选处理剂,构建了一套具有好的低温流变性的无黏土相海水基钻井液体系。实验结果表明,该钻井液体系经130℃老化后,低温流变性好,老化前后4℃和25℃时的表观黏度之比分别为1.179、1.250,塑性黏度之比分别为1.167、1.240,动切力之比为1.200、1.265,静切力稳定,动塑比变化范围在0.625~0.694 Pa/（mPa·s）之间,API中压撼失量在9.0 mL左右;润滑系数为0.181,页岩水化膨胀率为10.0%,页岩热滚回收率为87.0%,同时具有较强的储层保护能力和较好的抑制天然气水合物生成能力。

抗高温无黏土相钻井液体系研究

随着能源需求日趋紧张,向深部高温、低孔低渗油气储层进军已经成为很多油田区块保障产能和增加产量的一个重要战略。而钻井过程中高温、低孔低渗储藏面临的储层伤害问题,因为钻井液技术的局限没有得到很好的解决。为此,研制开发了1套抗温达170℃的无黏土相抗温水基钻井液体系PRD-HT,该体系高温稳定性、综合性能良好,为高温、低孔低渗油气田的安全高效开发提供了有力的钻井液技术支持。

抗高温无黏土相钻井液体系研究与性能评价

为了使钻井液摆脱对黏土的依赖,较好地保护油气储层和提高钻井速度,通过引入磺酸基团和阳离子单体,合成了增黏降滤失剂SSDP;对增黏剂、降滤失剂、润滑剂和防塌抑制剂进行优选和复配,研制出了抗高温无黏土相钻井液,并对其进行了性能评价。结果表明:所研制的钻井液具有较好的抗温性能,耐温能力达160℃;具有较好的抗劣土污染能力,抗劣土污染容量限达到10%以上;润滑能力接近油基钻井液水平;岩心渗透率恢复率大于90%,具有较好的储层保护效果。由性能评价结果可以看出,该钻井液较好地解决了以往无黏土相钻井液在高温下聚合物降解造成的黏度下降问题,保证了钻井施工的安全进行,具有较好的经济效益。

无黏土水基钻井液在长庆油田米38区块水平井的应用

陕北神木气田米38区块致密砂岩气藏主要以水平井方式开发,由于储层段含有大段泥页岩,前期使用的钻井液体系固相含量高,在钻进过程中托压严重、摩阻大,常发生井壁失稳、下钻遇阻等情况。针对米38区块储层特征,优选了关键处理剂,形成了无黏土低固相水基钻井液体系。室内实验表明,该钻井液具有良好的封堵性和抑制性,高温高压砂床(150℃、3.5 MPa)侵入深度为7.2 cm,16 h的页岩膨胀高度仅为0.76 mm。现场应用表明,该钻井液体系具有良好的流变性、抑制性和封堵能力,较好地满足长庆油田米38区块水平段易坍塌地层的钻进需要。已施工的3口水平井钻进过程中摩阻小、无明显托压,起下钻顺畅,未出现任何井下复杂情况,钻井周期较设计周期平均缩短10.85 d,下套管一次到位。与邻井相比,单井产气量显著提高,有效提升了神木气田的开发效果。

HRD无黏土相钻井液破胶技术研究与应用

针对HRD无黏土相钻完井液需要进行破胶降解的问题,研究了破胶液的作用机理,通过室内实验优选出了由HGB破胶剂组成的破胶液体系,并进行了现场应用。结果表明,该破胶剂与常规破胶剂HBK相比,不仅加量小,而且破胶效果好,4 h以内就可以完成对HRD滤饼的完全破胶,破胶后钻井液的黏度低、流动阻力小;对HRD钻井液破胶明显,在HRD钻井液中浸泡的筛网,经HGB破胶液破胶后,滤速接近空白水样,能彻底消除钻井液对筛管的堵塞;破胶液腐蚀性较小,加入4%缓蚀剂的HGB破胶液腐蚀速率可控制在1 mm/a左右;储层保护效果好,破胶后岩心的渗透率恢复值较高,均超过90%;该破胶液技术现场应用施工简便,可有效保护和疏通油气渗流通道,提高油井产量。

无黏土高温高密度油基钻井液

针对塔里木盆地山前构造带井深高温以及地层裂缝发育的特点,研发了油基钻井液关键处理剂,其包括主乳化剂HT-MUL、辅乳化剂HT-WET、提切剂ZNTQ-1。乳化剂通过抗高温的亲水亲油官能团,在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220℃,密度达2.50 g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0 m L,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。

氯化钙弱凝胶无黏土相钻井液室内研究

为解决CaCl2无黏土相钻井液的悬浮稳定性和降滤失能力,通过反相乳液聚合方式,研制出一种弱凝胶提黏切剂。该提黏切剂呈球状,具有一定的粒径分布,其中粒径较大的约为1.8μm,较小的约为0.1μm。其性能评价结果表明,该提黏切剂抗温达170℃,且高温稳定性好,同时其在钻井液中具有良好的可变形封堵效果。以弱凝胶提黏切剂和高阳离子度聚合物抑制剂为主处理剂,形成了CaCl2弱凝胶无黏土相钻井液,对其性能进行了评价。结果表明,优选出的CaCl2无黏土相钻井液配方抗温可达150℃,抗钻屑和膨润土污染可达10%,抑制防塌性能优越,相对页岩回收率为99.1%,钻井液活度为0.838,具有良好的沉降稳定性和高温稳定能力,且加入弱凝胶提黏切剂后的钻井液承压封堵能力增强,最大承压达22 MPa,说明弱凝胶提黏切剂刚性强,在提黏切的同时,具有较好的封堵降滤失能力。

无黏土低密度全油基钻井完井液的研究

针对油包水钻井液中存在乳化水滴,会导致低压低渗储层发生较为严重的水锁损害的问题,以生物毒性和密度都较低的5#白油为基油,通过对主要处理剂,如增黏剂、表面活性剂、碳酸钙、氧化钙、降滤失剂等进行优选,研制出了一套无黏土全油基低密度钻井完井液。性能评价结果表明,该全油基钻井液密度低,黏度可控,切力适中,滤失量低,破乳电压大于2000V;具有电稳定性好、抗温性强、在高温下的乳化效果好等特点;抗水侵污限为20%,抗盐(NaCl)侵污限为8.0%,抗土侵污限为20.0%;且滤液全为油,有利于储层保护。

无黏土高温高密度油基钻井液

在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220T,密度达2.50g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0mL,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。

硅酸盐钻井液流变性与滤失造壁性探讨

为了解决硅酸盐钻井液的流变性、滤失造壁性问题,通过分析硅酸盐、黏土、盐、pH值、温度等因素对钻井液的影响,探讨了硅酸盐体系的作用机理。在探讨硅酸盐体系黏度、滤失量影响因素的基础上,提出了晶核理论、成膜理论、溶胶/凝胶理论、井壁稳定机理、电性排斥机理。通过采用聚合物电解质、调节电位等方法,形成无黏土硅酸盐钻井液,实现在较低pH值下对硅酸盐钻井液流变性和滤失造壁性的合理控制,为硅酸盐综合性能的调节开拓新的途径。

无土相复合盐水钻井液的研究与应用

长庆气田水平井斜井段将钻遇石千峰组、石盒子组易坍塌地层以及山西组、本溪组易垮塌煤层,以往使用的三磺钻井液防塌能力差,井径扩大率大,为了稳定井壁,提高钻井液密度和黏度后,又导致机械钻速降低,泥饼质量和润滑性变差,摩阻增大。针对以上情况,开发了复合盐水钻井液,其可由聚合物体系和抗盐三磺体系直接转化,使用甲酸钠、氯化钠和氯化钾3种盐,复配抗盐降滤失剂、提黏剂、超细碳酸钙、阳离子乳化沥青粉等材料。室内研究和现场应用结果表明,该体系具有抑制性好、防塌能力强、密度高、滤失量低、固相含量低、润滑性良好、性能易于控制等特性,有效地解决了钻进中地层掉块、垮塌、岩屑携带及阻卡等问题,起下钻畅通,下套管顺利,井径规则,平均井径扩大率在10%以内,控制了井下复杂情况的发生,满足了水平井安全钻井的需要。

用于储层保护的钻井液体系研究——以大港油田扣49区块为例

通过对大港油田扣49区块的储层特征研究,分析了储层损害的潜在因素。研制出了一套代号为JHM的无黏土相钻井液体系配方,全面评价了该钻井液体系的失水性、流变性、热稳定性、抑制性、生物毒性、暂堵效果等,并与该区块原使用的钻井液体系进行了对比试验。结果表明,JHM无黏土相钻井液体系具有良好的常规性能,抑制性强,保护油气层效果好,具有一定的推广应用价值。

酸性气田碳酸盐岩储层抗盐抗酸性气钻井液技术

为预测酸性气田钻井作业所用钻井液中酸性气的侵入量,根据地质参数和钻井参数计算了现场酸性气侵入量和除硫剂碱式碳酸锌与二氧化碳清除剂氧化钙的加量。为评价酸性气污染对钻井液性能的影响,设计了一套酸性气对钻井液污染的室内评价方法——气瓶压力控制灌注法,并根据理想气体状态方程,推导了灌注不同浓度酸性气体所需要的灌注压力计算公式。室内采用此方法评价了H_2S、CO_2对适合于南帕斯气田碳酸盐岩储层无黏土相NaCl盐水钻井液和无固相甲酸钾有机盐钻井液体系性能的影响,实验表明两套钻井液体系具有能够抗200mg/L H_2S、1000mg/L CO_2酸性气污染的能力,以及抗灰岩钻屑、地层盐水和各种盐相污染能力,且具有优越的流变性能、润滑性能、防腐蚀性能和储层保护效果,能够满足南帕斯酸性气田碳酸岩储层安全、快速、高效钻井。

川西地区碎屑岩深井钻井提速的配套钻井液技术

为解决四川盆地西部地区碎屑岩深井钻井出现的钻井周期长、钻速低等问题,从钻井液的类型、组成和性能入手,在调研国内外资料的基础上,分井段评价了川西地区所用钻井液各参数(钻井液密度、钻井液固相、钻井液流变性及钻井液滤失性)对钻井速度的影响程度,依托中国石油化工集团公司的各级科研成果,研发了适合中浅层钻井提速的无黏土相钻井液、"三低"(低密度、低黏切、低固相)和"三强"(强抑制、强包被、强封堵)聚合物钻井液等钻井液体系,形成了以预防和减少深井井下复杂情况和钻井事故为目标的稳定井壁、防漏堵漏、润滑防卡等技术。上述技术在川西地区新21-1H、新916-1井等多口井集成应用后,中浅层钻井速度明显提高,中深层井下复杂情况及钻井事故发生率明显降低,缩短了钻井周期,达到了钻井提速的预期目标。

黏弹性聚合物钻井液技术

以自制的性能优良的黏弹性聚合物MVPP为基础,通过优选出配套的抗温降滤失剂,开发出了系列的无黏土、低黏土和中等含量黏土黏弹性聚合物钻井液体系。该体系具有优异的抗剪切稀释性和抗温抗盐性、良好的抑制性和润滑性,无黏土和低黏土体系抗温达180℃,中等含量黏土体系抗温达200℃;150℃的页岩回收率大于90%,8 h页岩膨胀高度不大于0.8 mm;润滑系数不大于0.10,泥饼黏附系数不大于0.016;API滤失量不大于5 mL。该黏弹性聚合物钻井液技术在胜利油田、川东北和新疆区块进行了30余口井的现场试验,该技术以抗温、抗盐、高密度、无黏土和低黏土为特色,可提高机械钻速,减少钻井液滤液对油层的侵害,保护油气层,降低钻井综合成本,实现安全、快速及高效钻井。

抗高温弱凝胶提黏切剂WG-1的合成及评价

针对高温深井及特殊工艺井对钻井液的要求,采用反相乳液聚合方法研制了抗高温弱凝胶提黏切剂WG-1,考察了影响产品性能的关键因素,确定了最佳合成条件。由红外光谱图和扫描电子显微镜SEM可以看出,WG-1中含有AMPS、DMAM和NVP等基团,呈球状,粒径为0.1-1.8μm;浓度为1.0%的弱凝胶提黏切剂分散液经200℃老化16 h后,动塑比为0.47 Pa/mPa·s,满足200℃下的提黏度、切力要求;经170℃连续老化72 h后,表观黏度、动切力保持率较好,分别为60%和37%,能满足170℃下高温稳定性要求;且在淡水、饱和盐水钻井液中均具有较好的提黏度、切力能力和降滤失效果,170℃高温老化后,WG-1加量从0.5%增加到1.0%,淡水钻井液API滤失量由9.6 mL降低至4.8 mL;WG-1加量从1.0%增加到1.5%,饱和盐水钻井液API滤失量由8.8 mL降低至3.2 mL,说明研制的提黏切剂能够封堵微裂缝,改善滤饼质量,降低钻井液滤失量。