超高密度钻井液技术研究

该文以铁矿粉和级配铁矿粉颗粒为加重材料研制了超高密度钻井液体系,评价了该体系的流变性、抗温性、抗污染能力和沉降稳定性。结果表明,在超高密度下(≥2.5g/cm^(3)),该钻井液体系抗温可达180℃,高温高压滤失量不高于10mL,流变性能、抗污染能力和沉降稳定性能优异。该钻井液体系在1.5g/cm^(3)~2.8g/cm^(3)可调,便于现场钻井液体系的维护处理。

河探1井超高密度钻井液技术

河探1井是中油股份公司在华北油田河套盆地临河坳陷部署的一口重点风险探井,完钻井深为6460.44 m,钻探目的为探索兴隆构造带光明背斜古近系、新近系生储盖特征及其含油气性。该井三开钻遇四套不同压力系数复杂地层,钻井液密度窗口窄,现场顺利实施了提密度压井、堵漏,控压钻进等作业,四开钻遇异常高压流体层,应用超高密度钻井液体系一次性将钻井液密度从1.80 g/cm^(3)提高至2.55 g/cm^(3),并安全实施完井作业,储备压井高密度钻井液(ρ=2.60 g/cm^(3)),达到国内应用水基钻井液采用重晶石粉加重的极限。在钻井施工过程中先后出现井塌、膏泥岩层蠕变缩径卡钻、高压盐水侵以及井漏等事故复杂,采用超高密度抗高温复合盐钻井液,现场应用随钻封堵提高地层承压能力工艺,分段完成七次承压堵漏,同时强化一级固控有效使用,应用高目筛布、优化钻井液体系配方、优选加重材料、调节膨润土含量及合理控制低密度固相含量等手段,成功解决了窄密度窗口和超高密度水基钻井液高温、高固相流变性能调整困难等技术难题,确保了压井和试油作业期间高温条件下超高密度钻井液体系具有良好的稳定性。该井创地区同期六项钻井技术指标,日产302.4 m^(3)高产工业油流,实现巴彦油田最深井勘探发现,为钻井及完井试油作业提供了技术支撑。

元坝地区高密度超高密度钻井液技术

元坝地区地质构造复杂,地层压力状况复杂多变,气藏储层存在较强的非均质性,局部存在有裂缝性高压气层,海相地层的嘉陵江组还可能钻遇高压盐水层。钻井施工过程中使用的钻井液密度多在2.20 g/cm3以上,最高达2.42 g/cm3,钻井液的流变性控制及抗污染能力的强弱成为保证井下施工安全的关键因素。根据室内研究及现场应用情况,形成了1套元坝地区使用的高密度超高密度钻井液技术,能够控制密度在2.40 g/cm3左右的钻井液的流变性,控制了酸根及盐膏污染,具有一定的抗温、抗污染能力。

超高密度钻井液在官7井的应用

针对赤水官渡地区的地层压力规律性差、异常压力系数高、地层易垮塌、喷漏并存等复杂情况,分析了超高密度钻井液技术难点,在优选处理剂和控制合适的膨润土用量的基础上,确定出了密度大于2.5g/cm3的钻井液配方,即2%膨润土浆+0.2%CPS-2000+0.8%Siop-E+0.3%LV-CMC+3%SMC+3%SMP+2%聚合醇+5%FCT-1+(1%~3%)NCQ+2%KCl+1%CaCl2,并对该钻井液的配制、维护提出了具体要求。室内实验表明,超高密度钻井液性能稳定,具有良好的抗盐水能力,沉降稳定性好,满足了超高压地层压井的需要。超高密度钻井液在官7井压井过程中,钻井液密度高达2.64g/cm3,钻井液沉降稳定性和流变性能良好,上下密度差不大于0.02g/cm3,未发生重晶石沉降现象,为压井安全施工提供了保障。超高密度钻井液配方简单,易于维护。

克深4井浅层超高密度钻井液技术

克深4井由于逆断层的存在,钻进中在井深560 m左右出现盐、膏、软泥岩互层,为平衡盐层及软泥岩蠕变,从井深560 m逐渐提高钻井液密度至2.45 g/cm3,以延缓井眼缩径,减轻井下阻卡现象。在降低工程复杂的同时,却由于盐溶形成的"大肚子"井眼、成岩性差的泥岩强分散作用等使高密度钻井液维护处理极其困难,也增加了井漏、卡钻的风险。在室内研究与评价DDM钻井液和UDM-1钻井液体系的基础上,通过增强钻井液的抑制能力,提高体系劣质固相容量限,调节钻井液的流变性,保障封堵防塌能力,实现了该井安全顺利钻进,也为浅层盐、膏、软泥岩地层高密度钻井液技术的应用积累了宝贵经验。

超高密度钻井液分散剂的合成及性能评价

以天然材料与乙烯基单体进行接枝共聚合成了超高密度钻井液用分散剂JZ-1,对相对分子质量调节剂、引发剂、天然材料与乙烯基单体配比等因素对分散剂性能的影响进行了考察。通过IR对共聚物进行了红外表征,借助热分析对共聚物进行了热稳定性评价,并对其在钻井液中的分散性能进行了室内评价。研究结果表明,在密度为2.8 g/cm3的钻井液中加入2%JZ-1,体系漏斗黏度由282 s降低至130 s,24 h上下密度差从0.56 g/cm3降低至0.03 g/cm3,显著提高了钻井液的流变性和沉降稳定性。

超高密度钻井液的性能研究

为满足高压地层快速、安全钻井的需要,在对重晶石进行表面处理和控制膨润土含量的基础上,采用润湿分散剂XL、非增黏降滤失剂ZY等特殊处理剂研制出了密度为3.0 g/cm3的超高密度钻井液(基本配方为:1%2%膨润土+3%SMC+5%7%润湿分散剂XL+0.5%1.0%非增黏降滤失剂ZY+0.5%润滑剂RT-1+重晶石),并对其性能进行了系统评价。研究结果表明,超高密度钻井液具有较强抗污染能力,在被3%NaCl、质量浓度2000 mg/L Ca2+、0.7%石膏和7%钻屑粉污染后,漏斗黏度小于250 s,仍具有良好的流动性;超高密度钻井液具有较好的热稳定性和沉降稳定性,在150℃/48 h高温老化和水污染后,钻井液性能变化很小,在24 h内没有发生重晶石沉降,可满足高压深部地层的钻井需要。

“低聚”超高密度钻井液技术

为解决超高密度钻井液在流动性、滤失量、润滑防卡等方面的技术难题,以控制钻井液中聚合物的种类和加量为突破口,采用低碳链的聚合物,并以尽量减少聚合物加量为重点,根据内滤饼质量控制理念和理想充填理论,经过粒度分析和粒径曲线拟合,以调节不同粒径石墨粉的加量来控制高温滤失量和润滑性,研发出了"低聚"超高密度钻井液技术,该体系具有良好的流动性、润滑性和低滤失量等特点。该钻井液在吉达4、南贡1井的应用中最高密度为2.44 g/cm3,温度达163℃,实现了零事故作业,创造了良好的经济和社会效益。

川东北地区抗高温超高密度钻井液研究

川东北地区海相碳酸盐岩高含硫气藏存在硫化氢含量高、盐膏侵严重、易发生井漏、井壁失稳、井底温度高、压力大等难点,通过对抗高温处理剂、加重剂、膨润土限量进行优选,形成了满足川东北地区深井超深井钻井要求的抗高温超高密度复合金属离子聚磺钻井液。该体系抗温可达180℃,可控密度达2.70 g/cm3(储备钻井液密度达3.0 g/cm3),具有良好的高温稳定性、润滑性和抑制性能,具有较好的抗污染能力,抗NaCl达10%,抗Ca2+达2 000 mg/L,抗岩屑达20%;使用复合储层保护剂后,屏蔽暂堵率在99.5%以上,压力返排恢复率超过80%,酸化返排恢复率达到200%左右,能有效地保护油气储层。在河坝1井和金溪1井的现场应用结果表明,该体系具有良好的高温稳定性、流变性能、润滑性能、抑制性能和抗污染性能,满足了川东北地区高温超高密度压井修井液和钻井完井液的各项要求,且储层保护效果良好。

超高密度钻井液技术进展

超高密度钻井液是当今石油钻井行业的前沿技术之一,涉及到多方面的研究内容。从室内研究、现场应用两方面分析了超高密度(≥2.50 g/cm3)钻井液研究中存在的技术问题,对钻井液使用的加重材料、降滤失剂、流动性改善剂等关键材料的研究进展进行了分析和论述,指出了超高密度钻井液配方优选时应注意的几个问题,介绍了超高密度钻井液流变学特征的研究概况,探讨了超高密度钻井液密度的技术途径,分析了特高密度钻井液技术的可行性。提出的各种方案和建议对室内研究和现场操作均有较好的借鉴意义。

迪那11井超高密度钻井液技术

迪那11井是继迪那-1井钻遇超高压盐水层卡钻报废后,新布的一口预探井。迪那11井在三开的大段纯膏岩、盐岩和膏泥岩地层中设计使用密度为2.40-2.50 g/cm3的钻井液,压死超高压盐水层,然后用1.80 g/cm3左右的钻井液钻开目的层,钻至井深6050 m裸眼完井。现场应用结果表明,高密度钻井液能平衡和抑制地层的蠕变,在钻进875m厚的纯石膏、盐岩、泥膏岩和泥岩时,没有发生阻卡现象,未排放过1次钻井液,钻井液性能稳定,电测、下套管和固井施工顺利。

耐240℃超高温高密度钻井液探索性实验研究

随着深部油气、高温干热岩勘探与深地探测战略实施,钻井液长期处于高温高压恶劣环境,超高温高压下水基钻井液性能稳定性是超高温井钻探的一项关键技术。分析了超高温科学钻探工程钻井液面临的技术难题,提出了耐240℃超高温高密度水基钻井液配方的设计思路。采用单因素法,优选了耐240℃超高温高密度水基钻井液用关键处理剂。利用不同高温处理剂的协同增效作用,初步研发了一套抗温240℃、密度2.0 g/cm^(3)的超高温高密度水基钻井液配方。研究结果表明,经240℃老化16 h后,最优配方的钻井液具有良好的流变性和降滤失性能,其表观粘度变化率<30%,180℃高温高压滤失量≤24 mL。

超高密度高温钻井液流变性影响因素研究

针对超高密度高温钻井液固相含量高、流变性难以控制这一难题,实验研究了膨润土浆流变性的影响规律,然后以新研制的超高密度高温钻井液为对象,研究了重晶石粒度级配与自由水含量对其流变性的影响,并通过正交实验对超高密度高温钻井液配方进行了优化。研究表明,配制超高密度钻井液需要严格控制膨润土用量;重晶石的粒度分布明显影响钻井液的流变性和滤失性;自由水含量与钻井液的黏度紧密相关,重晶石加量对自由水含量影响最大。

超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

某井是四川地区的岩气能源勘探井,由于该井口施工地区气层十分活跃,所以井口控制风险性较大,必须始终维持钻井液质量和使用性能,但是由于超高密度复合盐水钻井液固相控制难度参数高,造成钻井液流变性十分困难。根据某井实际案例作为研究出发点,并且结合超高密度复合盐水钻井液影响因素以及超高密度复合盐水钻井液流变性调控,总结出应用策略。

尤拉屯No.15井超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

土库曼斯坦古诺尔塔·尤拉屯气田No.15井完钻井深为4 500 m,四开地层岩性以石膏、盐岩为主,压力系数为1.98～2.31,地层流体活跃,盐膏层易蠕动,周围有12口报废井。研究出的超高密度聚磺复合盐水钻井液具有流动性好、滤失量低、润滑防塌能力强等特点。现场应用表明,全井最高钻井液密度为2.38 g/cm^3,压井浆最高密度为2.70 g/cm^3,没有因盐膏层的缩径、坍塌、塑性流动等而引起井下复杂或事故;该钻井液具有较强的抗盐抗温稳定性和抗各种污染的能力,流动性较好,在遭遇严重的盐水侵、石膏侵、气侵等污染时流变性变差,但经过及时的处理或维护后很快好转;通过控制Cl^-含量不小于18×10~4 mg/L,同时使用盐重结晶抑制剂,有效地抑制了盐层溶解;维护处理工艺简单,性能稳定周期长;钻进、起下钻、电测、下套管顺利,为该地区高压盐膏层段钻井奠定了坚实的技术保障。

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。

超高密度复合盐水钻井液流变性调控及应用

Lu206井是四川盆地南部泸县长宁地区油气页岩气勘查区块的一口评价井,目的层为宝塔组。该井直导眼井井深为4082 m,实际钻井过程中钻遇高压裂缝气导致所施工的最高水基钻井液密度为2.42 g/cm^3,气层活跃井控风险大,必须维持钻井液具有超高密度,由于密度超高导致固相控制难度大,还因为上部泥岩地层易造浆,所以导致调控钻井液体系的流变性困难。总结区域内钻井经验,通过系统的室内实验研究,将上部聚磺钻井液体系转换成抗污染能力、抑制性强的超高密度复合盐水钻井液。该复合盐水钻井液在实践中也面临着流变性调控的难点,加强现场理论分析和小型试验,优选出了一种褐煤树脂KJ-4,将KJ-4、高密度分散剂、磺化单宁一起复配,在Lu206井直导眼井四开进行了超高密度复合盐水钻井液的试验。结果表明,该复配组合能较好地调控复合盐水流变性,控制超高密度复合盐水钻井液的黏度和切力,为该区块高密度钻井液流变性的调控提供了一种解决思路。

费尔甘纳盆地高温超高密度聚磺复合盐水钻井液技术

乌兹别克斯坦费尔甘纳盆地卡拉吉达构造带主要目的层为N1下部和E上部,深度为5 700～6 500 m,具有高压(地层压力系数在2.2左右)、高产(产量超过500 t/d)、高含硫(5%～6%)、高盐(5%～27%)、超深的"四高一超"的特点,事故多发生在盐层和盐下油气层段。研制出2套抗温分别为150～180℃、180～200℃的超高密度聚磺复合盐水钻井液体系,密度可在2.0～2.4 g/cm3范围内调节,具有好的悬浮稳定性和流动性,在抗温达180～200℃的体系中使用了单剂抗温可达200℃的磺酸盐抗盐降滤失剂DSP-2和抗温可达240℃的超小分子高温高盐聚合物降滤失剂PFL-H;同时提出了2套体系的现场配制、维护处理的技术措施和工艺流程,现场操作性强。室内评价和现场应用结果表明,2套体系都能满足该油田深层高温高压盐膏层、高压盐水层井段的钻井施工。

准南地区霍尔果斯构造超高密度油基钻井液技术应用

新疆油田准噶尔盆地南缘霍尔果斯区块属于山前构造,古近系渐新统-始新统安集海河组具有高陡、高压、断层多、破碎强烈、超强水敏的岩性特点。在钻井过程中,容易出现井壁失稳、阻卡、井下复杂情况高发、井斜控制困难、时效低、钻井周期长、投资成本高等难题。为此,根据安集海河组泥岩的物理化学特征,分析采用油基钻井液钻井过程中的技术难点,提出相应的技术对策,通过实验优选出超高密度油基钻井液的配方,对其性能进行实验分析评价。研究结果表明:①超高密度油基钻井液具有好的抑制性、封堵性、抗污染性和低温流变性;②超高密度油基钻井液能够很好地解决新疆准噶尔盆地南缘霍尔果斯构造古近系强水敏性地层钻井的难题,钻井速度得到大幅提升,钻井周期明显缩短,钻井综合成本大幅降低,HSE方面的问题得到有效解决;③建议在新疆准噶尔盆地南缘霍尔果斯构造古近系进一步推广使用。

重晶石粒度级配对加重钻井液流变性的影响

利用粒度分级的重晶石粉,对重晶石粉粒度级配对加重钻井液性能的影响进行了研究。首先通过分析粉末颗粒堆积理论获得了理论重晶石粉粒度级配方案,进而通过实验考察了不同的重晶石粉粒度配比对加重钻井液流变性的影响。结果表明,钻井液密度越高,重晶石粉粒度级配对钻井液流变性的影响越明显;理论级配公式所计算配比与实验所得配比比较接近;通过优化重晶石粉粒度级配可以改善加重钻井液的流变性,通过实验和分析得到重晶石粉最优粒度配比为:(0.154～0.038mm)∶(小于0.038mm)为34∶66。