聚合醇—聚磺润滑防卡钻井液应用探析

TK906H井是新疆塔里木盆地的一口重点深水平井,完钻井深5160.66m。该井地质情况复杂,易发生坍塌掉块、粘卡等事故。针对地层特点,采用聚合醇-聚磺润滑防卡钻井液体系。现场应用表明,聚合醇-聚磺润滑防卡钻井液体系抑制性强,润滑防卡和防塌能力好,保护油气层效果好,很好地满足各项钻井施工的需要。

GRJ-Ⅱ型固体润滑防卡剂在定向斜井和深井高密度钻井液中的应用

考察了GRJ-Ⅱ型固体润滑防卡剂(钢化玻璃小球)在不同密度钻井液中降低泥饼粘附系数K_f的效果。介绍了在现场定向斜井和深井高密度钻井液中应用GRJ-Ⅱ降摩阻、防粘卡的效果。GRJ-Ⅱ适用于各种密度的钴井液,润滑、防卡性能优异,不但可降低钻具运动的摩阻,而且有预防套管阻卡的作用.

润滑防卡钻井液技术研究与应用

本文综述了通用润滑剂在钻井液中的应用,以及植物油生产的生物溶解剂在超越烃类和矿物基润滑剂性能方面的潜力。总的来说,生物溶解剂具有钻井液所需的润滑剂的大部分物理化学性质。使用有机酯基生物溶剂可以加快钻井速度,降低生物累积和生物降解性,减少废物量,降低总运行成本。在现有的生物溶剂中,植物油的多元醇酯是最适合许多钻井条件的润滑剂,尽管它们的应用仍然非常有限。本文以三乙醇胺、植物脂肪酸、烷基聚氧乙烯烷基醚硫酸酯和硫酸二甲酯为原料,合成了一种新型钻井工程润湿剂WORB。通过润湿性、表面张力和吸附效果实验,研究了WORB的润湿性和抗球化性能。结果表明,WORB在岩屑表面的吸附为单分子层吸附,可以避免岩屑团聚引起的重复切割。WORB可以改变岩石表面的润湿性和岩石内部的孔隙,降低岩石的表面张力。另外,WORB以有机膦定向吸附的形式在钻头和钻具组合表面形成多层化学和物理吸附。

聚胺复合盐润滑防塌钻井液在樊斜166大位移井的应用

樊斜166井位于济阳拗陷东营凹陷博兴洼陷高青断层下降盘樊斜166块,为中国石化胜利石油工程有限公司油气勘探管理中心重点评价井。区块地层岩性复杂,该井设计井深5664.07 m,井底井斜近60°,水平位移近3000 m,井底温度近190℃,钻井施工中钻井液维护井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。为此,针对该区块地层岩性特点及施工技术难点,制订了樊斜166井钻井液技术对策,并通过钻井液处理剂优选,构建了聚胺复合盐润滑防塌钻井液体系,进行了评价实验与现场应用,均获良好结果。评价实验结果表明,该钻井液体系不仅抑制性能好、封堵能力强,而且具有良好的润滑性和抗温性,在190℃仍保持良好的流变性。现场应用结果表明:①在相应的钻井液现场维护处理工艺辅助下,聚胺复合盐润滑防塌钻井液实现了优快钻井;全井钻井时效高,实钻周期仅54.5 d,比设计钻井周期提前了39.4%;平均机械钻速12.89 m/h,创区块同类型井机械钻速新纪录。②聚胺复合盐润滑防塌钻井液体系解决了该区块大位移井钻井过程中易出现的井壁失稳、井眼净化及润滑防卡的难题;钻进过程中井壁稳定,三开井段井径平均扩大率仅为3.16%;井眼净化良好,钻井液高温下悬浮携带能力强;润滑防卡性好,定向过程中摩阻和扭矩低,起下钻畅通无阻,完井作业顺利。该钻井液体系的成功应用,为区块的后续钻探开发提供了技术支撑,对其他区块相似大位移井的钻井液构建亦有参考意义。

铝胺强抑制润滑防塌钻井液在胜利油田非常规区块的应用

胜利油田非常规油气资源丰富,设计采用长水平段水平井进行开发。长水平段水平井施工过程中,井壁稳定、井眼净化及润滑防卡问题突出,钻井液施工难度大。通过钻井液处理剂优选,研发了铝胺强抑制润滑防塌钻井液,并在胜利油田多个非常规区块进行了应用,取得了良好的应用效果,解决了长水平段钻探过程中井壁稳定、井眼净化及润滑防卡的难题,机械钻速有明显提高。

钻井液润滑性评价方法对比研究

摩阻和扭矩高是长水平井、三维井和长裸眼段井等作业中普遍存在的问题,提高钻井液的润滑防卡能力是解决该问题的主要措施之一。较为精准地评价钻井液的润滑减磨性,选取合理的钻井液体系和润滑剂成为关键技术。分析了几种常用钻井液润滑性评价方法的优缺点,结合实际需要,在不同条件下选择合理的评价方法。

聚胺抑制防塌钻井液技术在胜利滨5井工厂的应用

针对胜利滨5井工厂地质构造复杂,前期使用的聚合物润滑防塌钻井液和地层配伍性差,钻井时效低,优选出聚胺抑制防塌钻井液配方,并对该体系进行性能评价,结果表明,聚胺抑制防塌钻井液抑制性好,封堵性、润滑性及携岩能力强。该体系在滨5井工厂6口井现场应用,钻进过程中井壁稳定,井眼净化及润滑防卡效果好,钻完井时效高,达到了优快钻井的目的。

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。

夏99井防塌钻井液技术

夏99井是胜利油田临盘区块最深的一口预探井,实钻井深4 690m。上部地层易形成虚厚泥饼,造成起下钻遇阻。沙河街组泥岩发育,易吸水膨胀,钻井过程中容易发生剥蚀掉块,邻井施工中常在此层位发生卡钻事故。井底温度高,钻井液流变性的调控具有一定难度。通过使用抗高温封堵防塌钻井液体系,采取井眼净化、井壁稳定剂及钻井液流变性高温稳定措施,辅以相应的现场维护处理工艺。施工中井壁稳定,不仅有效的保护了油气层,也为该区块其它井的钻探提供了详实的技术参数。

ULTRADRIL^(TM)水基钻井液在张海502FH井的应用

张海502FH井是大港油田在滩海地区布置的一口开窗侧钻水平井,完钻垂深为2857.45m,斜深为5387m,最大井斜为96.1°,水平段长602m,用φ155.6mm钻头钻进,井底水平位移为4128.55m。该井开窗侧钻及水平段使用由MISWACO公司提供的ULTRADRILTM水基钻井液。该体系可以抑制大多数活性页岩,提供良好的井壁稳定性;能包被钻屑,有利于井眼清洁;能很大程度地降低软泥岩对钻柱和钻头的粘附;具有高钻速和低的稀释率,是水敏性泥页岩钻进的优选体系。现场应用表明,该体系性能稳定,流变性好,现场配制及维护简便,携砂能力强,润滑防塌效果好,很好地解决了因水平位移大、井斜角大导致的井眼清洁、拖压、扭矩增大的问题。

钻井液用纳米乳液RL-2的研究与应用

纳米乳液RL-2是通过物理和化学方法制备的一种新型的钻井液处理剂,具有纳米材料的特性。室内进行了RL-2的配方研究,并对纳米乳液RL-2的抑制性能、防塌性能和保护油层性能进行了评价,结果表明,纳米乳液RL-2与钻井液的配伍性好,具有好的抑制防塌、润滑性能和保护油气层能力。该乳液在胜利油田现场试验20口井,均取得了良好的效果,以在垦东405-平1井和桩23区块的应用为例,介绍了其实施情况。现场应用证明,以纳米乳液RL-2为主要处理剂的钻井液具有优异性能,使用该钻井液体系,井壁无坍塌,起下钻畅通,完井电测作业顺利,油气产量高;该钻井液适于水平井、大位移井、深井及探井的钻井施工。同时,对纳米乳液RL-2的作用机理进行了深入的探讨。

苏里格气田桃7井区水平井斜井段和水平段适用钻井液体系

鄂尔多斯盆地苏里格气田桃7井区钻探目的层为二叠系石盒子组盒7段,该区块内石千峰组和石盒子组地层(简称"双石层")极易吸水膨胀进而引起井壁失稳和钻头泥包等井下复杂情况。针对上述难题,以室内研究为技术支撑,主要考虑抑制性、润滑性能及流变性能,分别研制出了钾盐聚磺钻井液体系和强抑制低伤害暂堵钻井液体系。在该井区内一口水平井(桃7-17-19H井)所进行的实验结果表明:钻进该水平井斜井段所采用的钾盐聚磺钻井液体系具有良好的抑制性能和井眼净化能力,成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、坍塌掉块、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题;第三次开钻水平段所使用的强抑制低伤害暂堵钻井液体系同样表现出众多优点——性能稳定、失水量低、润滑防卡性能良好、暂堵效果显著、能有效保护储层。桃7-17-19H井完钻井深4 360 m,其中水平段长900 m,钻井周期39.25 d,并获得无阻流量108×104m3/d的高产气流。应用效果表明:上述钻井液体系适用于桃7-17-19H井,保证了钻井施工安全,大大提高了机械钻速,创造了苏里格气田水平井钻井周期最短的纪录,值得推广。

超高温超高密度有机盐钻井液技术研究

为解决费尔干纳盆地深部井段抗高温高密度钻井液技术难题，开发出了抗温220℃、密度2．60～3．00g／cm^3的有机盐钻井液技术，并进行了抗温、抗污染、抑制、储层保护、腐蚀性和环保能力等综合性能评价。实验表明：在密度达3．00g／cm^3时，固相含量低于50％，滤饼摩阻系数小于0．20，具有良好的流动性和润滑防卡能力，较好地解决了加重材料的沉降和过饱和盐水的结晶问题。根据已钻井的经验，总结出了现场超高温超高密度有机盐钻井液的维护处理事项，为钻探作业的顺利开展提供了技术支撑。

宁东油田NP7小井眼水平井钻井液技术

针对宁东26井和NP3井发生的复杂情况,结合NP7井钻井液技术难点,在不同井段采用不同的钻井液体系及现场维护处理措施。实钻证明,NP7井使用的钾铵基聚合物钻井液、钾铵基沥青复合防塌钻井液和低固相钾铵基硅醇钻井完井液体系,解决了该区块上部志丹群软泥岩地层易水化分散造浆,易形成厚泥饼阻卡;中部安定、直罗组大段泥页岩地层易膨胀分散、剥落掉块;下部延安组硬脆性泥页岩、煤层易垮塌、起下钻困难、岩屑床阻卡等技术难题,达到了优质、安全、快速钻井和保护油气层的目的。3.6 d完成水平进尺482 m,平均机械钻速达到7.59 m/h,创造了宁东26井区小井眼水平段快速钻进新纪录。

伊朗雅达油田S4井水平井钻井液技术

伊朗Y油田水平井水平段长在900～1000m,平均钻井周期为69d。该工区水平井施工存在二开井段盐膏层污染严重,潜在异常高压盐水层;Ph、Iam和Lf地层泥灰岩、页岩易水敏剥落,造成井壁失稳;斜井段漏失,滑动钻进"托压"严重,斜井段井眼清洁困难等技术问题。为此,对水平井钻井液体系配方和工程技术措施进行优化,改善钻井液抗污染、封堵防塌及润滑防卡性能,加强井眼净化及摩阻控制。"多元协同"防塌技术解决了井壁失稳问题;随钻防漏与细颗粒堵漏技术解决了定向段渗漏地层措施受限问题;液体润滑剂、固体润滑剂、乳化石蜡和聚合醇复配使用润滑效果显著,该井滑动钻进摩阻小于10kN,未出现明显的"托压"现象,并从现场验证了液体润滑剂最佳加量应小于3%。S4井现场试验表明,优化后钻井液技术措施效果显著,钻井过程无复杂事故发生,钻井周期缩短至57d。

徐闻X1井钻井液研究与应用

徐闻X1井是北部湾盆地的一口重点预探井,属于大井斜长稳斜段三靶点的高难度定向井,井深为4376.74 m,井斜为42.68°。根据地层情况,一开用复合金属离子聚合物钻井液钻进,二开用正电胶润滑防塌钻井液钻进,三开用正电胶硅磺润滑防塌钻井液钻进。现场应用表明,这3套钻井液体系具有较强的包被抑制能力、抗污染能力和润滑防卡能力。在硬脆性泥页岩地层采用正电胶硅磺钻井液钻进,钻井液塑性粘度低、动塑比高,具有较强的携带岩屑和稳定井壁的能力,在井底温度大于180℃时,钻井液性能稳定,解决了徐闻X1井携带岩屑、净化井眼和硬脆性微裂缝发育地层的井壁稳定问题,满足了徐闻X1井钻井施工要求。钻井过程中采用无荧光或低荧光处理剂,有利于地质资料录取和发现、保护油气层。

强抑制成膜封堵钻井液在长南气田的应用

靖平69-12井目的层马五^(1-3),埋藏深度3 700 m,属长南气田第一口三开结构水平井,刘家沟组漏层和"双石"层与山西组、太原组以及本溪组等煤层处于同一裸眼井段,裸眼段长,防漏与防塌的安全密度窗口窄,是典型的塌漏同段井。针对该区块地层特点,研制出了抑制性强、封堵性好等特点的强抑制成膜封堵钻井液体系。现场应用结果表明,该体系表现出良好的抑制防塌性、润滑防卡性和成膜封堵特性,滤饼薄而韧。在整个斜井段施工过程中井壁稳定,起下钻不阻不卡,克服了上部裸眼段长时间浸泡所带来的井壁不稳定风险,防止了地层漏失,解决了长裸眼段下存在的井壁坍塌、润滑防卡等技术难题,保证了3 460 m多的长裸眼井段的井眼稳定和177.8mm技术套管一次性下到预定位置。

XZ-新型高性能水基钻井液的研究及应用

为了解决准噶尔盆地深井储层钻探难度大,钻井成本较高等问题,基于"封堵、抑制、固化、双疏、润滑"理论,采用仿生抑制剂XZ-YZJ、仿生封堵剂XZ-FDJ、键和润滑剂XZ-RHJ、固化成膜剂XZ-CMJ、双疏剂XZ-SSJ等处理剂,形成了适合该区块的XZ-新型高性能水基钻井液。该钻井液具有较好的流变性能,且具有较好的长时间老化性能和抗污染性能,老化3 d后,或被2%CaSO_4或10%膨润土污染后,体系仍具有较好的流变性。该钻井液还具有较好的抑制性,对钠基膨润土岩心的线性膨胀降低率达94%以上;对于现场的泥页岩岩屑的滚动回收率均能达到95%以上。钻井液的这种较好的封堵性、润滑性、抑制性、低表面张力等有利于维持井壁稳定、润滑防卡、保护储层等,适用于复杂情况较多的深井及大位移井。现场试验表明,该钻井液体系可以降低井底复杂情况,缩小井径扩大率,缩短建井周期,满足了安全、高效、环保钻井的需要,具有很好的推广应用前景。

徐闻X3井钻井液技术

徐闻X3井为一口三开大井斜长稳斜四靶点定向井,也是一口风险探井,完钻井深为6 010 m,井下最高温度为211℃。该井的涠洲组地层微裂缝发育,钻至井深4 686 m时发生了漏失,在井深4 713 m处发生了失返性漏失,漏失严重。室内实验研究出了抗高温的聚磺钻井液,对该钻井液的高温稳定性和高温高压滤失量等性能进行了评价,对密度为1.10 g/cm3的低密度钻井液和承压堵漏钻井液的配方进行了优选。在现场施工中,抗高温聚磺钻井液在高温条件下性能稳定,剪切稀释性好,剪切应力合理,很好地解决了该井的井眼净化、润滑防卡和井眼稳定等技术难题,在钻具在井下静止时间超过70 h的条件下仍未发生压差卡钻等事故。有待研究出抗高温的防漏堵漏材料及其配套的施工工艺技术。

页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则

我国页岩气资源勘探开发已全面铺开。针对页岩气的成藏特征,页岩气开发以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。由于页岩地层裂缝发育、水敏性强,长水平段钻井中不仅易发生井漏、垮塌、缩径等问题,且由于水平段较长,还会带来摩阻、携岩及地层污染问题,从而增大了产生井下复杂情况的几率。解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题是目前页岩气水平井钻井液选择和设计的关键。选择页岩气水平井钻井液的原则是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洗。油基钻井液可提高水润湿性页岩的毛细管压力,防止钻井液对页岩的侵入,从而有效保持井壁稳定,同时还具有良好的润滑、防卡和降阻作用,是国内外目前采用最多的钻井液体系。当采用水基钻井液的时,利用低活性高矿化度聚合物钻井液或CaCl2钻井液以降低页岩和钻井液相互作用的总压力;采用浓甲酸钾、Al3+盐,可以通过脱水、孔隙压力降低和影响近井壁区域化学变化的协同作用产生良好的井眼稳定作用;对于有裂隙、裂缝或层理发育的高渗透性页岩应使用有效的封堵剂进行封堵;但对于强水敏性页岩地层,水基钻井液在抑制性方面仍然存在局限性。从环境保护的角度出发,甲基葡糖苷钻井液在井壁稳定机理方面与油基钻井液相似,未来可望作为有效的钻井液体系之一。随着以页岩气为代表的非常规油气资源的不断开发,为了满足安全钻井和环境保护的需要,未来页岩气水平井钻井液技术的研究应围绕高效、低成本水基钻井液和低毒油基钻井液来展开。