高密度低黏度阳离子钻井液技术的研究与应用

流变性是深井高密度钻井液的关键技术难题之一，其主要影响因素是在高固相含量情况下亚微态粒子、处理剂、加重剂之间形成多元复合体结构。采取的解决措施有：根据密度-粒径分布-黏度曲线确定了最优化的加重剂粒径分布；用小阳离子作粒子稳定剂，以减少亚微态粒子含量；改善了钻井液的配制工艺，最大限度地降低黏土含量，通过提高钻井液液相黏度来满足加重剂的悬浮要求，并用正电胶、铁铬盐和红矾碱液作流型调节剂。对阳离子钻井液配方进行了优选，优选出的钻井液黏度可在55～180s之间任意调节，流动性好，并建立了高密度钻井液主要性能控制指标。在酒东油田3口井的应用结果表明，该钻井液解决了深井高密度钻井液的流变性问题，并通过回收利用，取得了较好的经济效益。

阳离子钻井液在吐哈温西区块的研究与应用

根据吐哈温西区块地层情况,在现有钻井液基础上引入阳离子处理剂,将传统聚合物钻井液、聚磺钻井液改良为新型阳离子钻井液。室内对阳离子钻井液进行了性能评价和配方优选,确定出了阳离子钻井液最佳配方。现场应用表明,阳离子钻井液性能稳定,抑制能力强,具有优良的流变性,较强的携带钻屑、防泥包作用,提高了钻井速度;该配方防塌效果好,井壁稳定,井径规则,并与常规处理剂配伍性好,维护处理容易,满足了温西区块钻井施工的要求。

水平井硅基阳离子钻井液体系

大庆长垣外围葡萄花油藏的开发需要低成本的可替代油基钻井液的水基钻井液.研制出了水平井硅基阳离子钻井液体系,该体系主要由抑制性阳离子聚合物和含硅基的油层保护剂组成,即5%膨润土+0.05%碳酸钠+(0.5%～1.0%)阳离子聚合物+(0.2%～0.5%)抑制剂+(1.5%～2.5%)润滑剂+(8%～12%)矿物油+(0.2%～0.5%)降粘剂+(1.5%～2%)降滤失剂+(0.2%～0.5%)有机硅表面活性剂+(1.0%～2.0%)油层保护剂+(0.1%～0.2%)流型调节剂+重晶石粉.实验研究表明,该钻井液具有性能稳定、抑制性强、润滑性好、滤失量小的特点,能够有效保护油气层.现场应用也表明,该钻井液性能稳定,具有一定的悬浮携砂能力和润滑防卡能力,滤失量低,抑制性好,达到了稳定井壁的效果;该钻井液成本低,环境污染小,满足了水平井钻井的施工要求.

阳离子钻井液用膨润土的改性研究

用非离子表面活性剂与膨润土在一定的反应条件下发生物理、化学反应 ,对膨润土进行化学改性反应后的膨润土其表面电性发生改变 ,即膨润土胶体的ZETA负电位变至接近于零电位 ,改性后的膨润土能很好地适用于阳离子钻井液体系。在阳离子钻井液体系中 ,使用改性膨润土配浆不用加入两性离子或阴离子型护胶剂 ,改性膨润土能很好地与大分子量阳离子聚合物和小分子量阳离子化合物配伍 ,这样从根本上解决了阳离子钻井液体系中阴、阳离子聚合物不配伍的问题 ,使阳离子钻井液体系变得更加简单 ,也更便于现场维护 。

E3H井综合阳离子钻井液技术

为解决JZ25-1油气田钻井过程中泥岩易垮塌、渗透性及承压不均衡等钻井液技术难点,引入了综合阳离子体系。在E3H井的现场应用过程中,综合阳离子体系在抑制性、携砂、防塌和封堵性方面均体现了优异的性能,在此基础上,加入氯化钠,取得了更好的效果,对井壁稳定,钻井施工安全方面均有一定的增益效果。

复杂深井高密度阳离子钻井液体系优化研究与应用

针对玉门酒东油田白垩系深部井段钻井液在高密度、高井温、高矿化度条件下流变性不易控制、现场维护难度大、钻井复杂事故多、完井电缆测井成功率低等问题,室内优选出了钻井液封堵剂JHS-01和抗高温降滤失剂JY-1B两种钻井液处理剂,优化形成了改进型高密度阳离子钻井液配方。室内评价表明,该钻井液在密度2.00 g/cm^(3)时的漏斗黏度为77 s、动切值为7 Pa、终切值为8 Pa,120℃HTHP滤失量为10 mL,黏切值低,封堵造壁性能良好,抑制性、抗温、抗污染等性能符合要求。现场应用表明:该钻井液与改进前邻井相比,漏斗黏度由88~110 s降至78~86 s、动切值由23~28 Pa降至12~20 Pa、终切值由14~26 Pa降至6~16 Pa,钻井液流变性明显改善,120℃HTHP滤失量9~11 mL,泥饼薄(2.5 mm)且致密,封堵造壁性能良好,钻井无复杂事故,电缆测井一次成功,满足酒东高密度复杂深井钻井要求。

新型阳离子钻井液在辽东油田群的应用

辽东湾海域是中海石油的主力开发区域之一，但由于其裸眼井段长、地层差异大等特点，在钻井过程中常出现钻具阻挂严重、倒划眼困难等复杂情况。因此，根据辽东区块水平井及地层特点，构建了新型阳离子钻井液体系，研制出了与新型阳离子配伍的非阴离子降滤失剂，并在现场进行了成功应用。对于平均井深大干2900m的井，应用该钻井液后，单井钻井周期减少了2d左右，钻井作业效率平均提高11％～17％；同时使该区块起下钻阻卡难题得到了缓解，解决了该地区大斜度井及水平井着陆井段倒划眼起钻困难的问题，提高了作业时效。

改进阳离子钻井液在酒东油田的应用

近三年来,阳离子钻井液在酒东油田的应用逐步成熟,取得了一定效果,解决了第三系泥岩段的钻头泥包、高压盐水层污染泥浆等问题,但也暴露出了许多问题,如:高密度下性能不稳定、稀释剂、加重剂用量大、维护方法复杂、劳动强度大、成本高、井壁失稳等。随着螺杆+PDC钻头的新钻井工艺不断推广应用,机速及进尺都有了很大地提高,对钻井液提出了更高的要求。通过对阳离子配方的改进,钻井液具有较高的抗温性、性能稳定、粘切易于控制、流变性便于调节、摩阻系数低、防垮塌能力强等特性,满足了钻井提速的需要,降低了复杂、事故的发生率。

硅基阳离子钻井液在大庆首口鱼骨水平井中的应用

高8-33-平1Z井是大庆第一口两分支鱼骨水平井。此井主井眼井深1945m,两分支井眼井深分别为1642m和1818m。在鱼骨水平井二开、三开施工中,采用了硅基阳离子钻井液体系,体系在应用过程中流变性稳定,抑制性、润滑性较强,能够满足现场施工要求。介绍了该钻井液体系在高8-33-平1Z鱼骨水平井施工中的现场应用情况,对现场存在的问题进行了分析和探讨。

改进型综合阳离子钻井液在JZ南油田的应用

JZ南油田穿越地层较多,东二下段、东三段及沙河街组的泥岩段坍塌压力较高,地层容易垮塌,导致起下钻阻卡严重、下套管遇阻等复杂情况。针对以上特点,先后尝试了PEC、PEM、阳离子体系以及综合阳离子体系,虽然在增强井壁稳定方面取得成效,但是还未完全解决井壁稳定的问题。经过不断的研究及优化,最终形成了改进型综合阳离子钻井液体系。该体系结合KCl、CPI、Na Cl的抑制机理及抑制性能,提出并采用"平衡抑制+活度抑制"的思路,合理控制钻井液体系的抑制性,采用VIF调节流变性和控制体系滤失量,达到稳定井壁提高作业时效的目的。

塔里木YQ7井阳离子钻井液的研究与应用

根据塔里木YQ 7井地层情况,在现有钻井液基础上引入阳离子处理剂,将传统聚合物钻井液、聚磺钻井液改良为新型阳离子钻井液。室内对阳离子钻井液进行了性能评价和配方优选,确定出了阳离子钻井液最佳配方。现场应用表明,阳离子钻井液性能稳定,抑制能力强,具有优良的流变性,较强的携带岩屑、防泥包钻头作用,提高了钻井速度;该配方防塌效果好,井壁稳定,井径规则,并与常规处理剂配伍性好,维护处理容易,满足离开YQ 7井钻井施工要求。

高密度阳离子钻井液在长102井的研究与应用

由于酒东区块"红层"坍塌和高压盐水层污染,钻井液流型调节困难、泥饼质量差,多次发生卡钻、卡电缆及卡套管事故。为此,在原有钻井液基础上引入阳离子处理剂,将传统的钻井液改良为新型高密度阳离子钻井液。现场应用表明,该钻井液具有抗盐抗钙污染能力强、流变性易于调节、泥饼质量好、润滑防卡能力突出的特点,较好的满足了该区块安全快速钻井需要。

次生有机阳离子聚合物钻井液技术

以无固相清液聚合物钻井液为基础,研制开发了次生有机阳离子形成剂CSJ-1和滤失性能控制剂FL-1,并组成了次生有机阳离子聚合物钻井液。该钻井液总结了阴离子和阳离子聚合物钻井液的特点。具有极强的抑制防塌能力和良好的性能可控性,可配制无固相和低固相体系,可采用PAC141、FA-367或HV-CMC来提高粘度。CSJ-1与阴离子型钻井液处理剂相容性好,具有与阳离子聚季铵相媲美的防塌能力以及增强高分子量聚合物絮凝能力的作用,而且在使用过程中可与常用聚合物处理剂优先发生怍用,可用作絮凝剂或(和)防塌剂;FL-1在无固相和低固相体系中均有较好的降滤失效果。该钻井液技术在安塞、靖边等油田各类油气井中应用100多口井,均收到良好效果:有效控制了井塌,井眼规则,提高了电测一次成功率和机械钻速。

海洋深水高盐阳离子聚合物钻井液室内实验研究

海洋深水钻井作业条件复杂,钻井液中一旦形成天然气水合物,必将导致钻井液无法正常循环,从而使钻井作业时间延长。针对这一问题,通过室内实验优选出了适合海洋深水钻井作业的高盐阳离子聚合物钻井液配方。该钻井液是以20%NaCl作为水合物抑制剂,以高分子量阳离子聚合物作为絮凝剂,以小分子量阳离子聚合物作为粘土稳定剂,并配合使用降滤失剂、增粘稳定剂、润滑剂等处理剂配制而成。实验结果表明,所配制的钻井液具有较好的抗温性和较强的抗污染能力,以及良好的抑制性和油气层保护能力,能够阻止低温下天然气水合物的形成,可以满足海洋深水钻井作业的需要。

阳离子聚合物海水钻井液的使用情况

继陆上一些油田使用阳离子聚合物钻井液钻易塌泥页岩地层的成功经验之后，南海西部石油公司借鉴了这些成功的经验，结合海上钻井的具体条件，开发了阳离子聚合物海水钻井液体系，并在北部湾地区的易塌泥页岩地层中使用成功，取得了在防塌、防卡及防止钻头泥包等方面的显著效果，相继钻成了4口直井和8口定向井，现已成为该地区海上钻井中普遍推广的新钻井液体系。

青西地区复杂深井钻井液技术研究与应用

青西地区地质情况十分复杂,钻井施工中易发生井漏、缩径、井壁坍塌,并引起卡钻事故.用该地区代表井窿8井钻屑进行的室内研究结果表明,全井粘土矿物含量分布呈M形状,1700～3300 m井段地层粘土矿物易发生水化膨胀,下沟组以下的泥岩段基本无水化现象,但裂缝发育,地层应力释放严重.所以中沟组以上地层应采用强抑制性钻井液,下沟组以下地层应使用防硬脆性泥页岩垮塌钻井液,特别注意高温高压滤失量的控制.针对该地区地层岩性特征,通过室内评价,优选了阳离子正电胶钻井液.现场应用表明,该钻井液能够有效抑制泥页岩水化和硬脆性地层的垮塌,具有良好的抗高温、抗钙、抗石膏及抗钻屑污染的能力,且配方简单,维护间隔时间长,起下钻无阻卡现象,满足了青西地区安全快速钻井的需要.30多口应用井的统计结果表明,复杂情况和事故时间由原来的年平均1.69%下降为1.42%,平均钻井周期由原来的182.1 d缩短到133.2 d以内,油层段平均井径扩大率由15.81%下降为9.4%,固井质量优质率在90%以上.

JFC钻井液体系升级研究及应用

为了解决渤海油田使用的小阳离子水基钻井液体系存在的潜在环保问题,开发出一种环境友好型高效封堵剂GreenSeal和一种环境友好型水基润滑剂GreenLube,分别替换原体系中黑色封堵剂和油基润滑剂,研制了一套升级的JFC钻井液体系。室内测试结果表明,100℃热滚后,其PV为19mPa·s,YP为11Pa,GEL(10s/10min)为3Pa/6.5Pa,API滤失量(690kPa,30min)为3.8mL,PPT砂盘滤失量(5D,30min)为10mL,滚动回收率61.8%,润滑系数为0.16,渗透率恢复值>90%,LC50值>30000mg/L。现场应用结果表明,改进型JFC体系更加环保,性能良好,稳定。

青西地区防塌钻井液体系的研究与应用

通过室内X-衍射、钻屑回收率和膨胀率实验,得到青西地区地层黏土矿物分布规律,并建立了黏土矿物剖面。实验结果表明,地层黏土矿物呈M形分布,要求钻井液在上部地层应具备强抑制性,下部应具备封堵防塌能力,为不同井段钻井液性能的维护处理提供了科学依据。针对青西地层岩性特点和钻井液技术难点,结合使用的几种不同钻井液体系情况,开展了抑制剂、降滤失剂和高温稳定剂室内评价,优选出抑制性最强和封堵防塌能力最高的阳离子钻井液体系。其配方为4%膨润土+0.4%K-HPAN+0.6%SMC+0.4%HS-1+0.3%CHM+0.3%NW-1+2%SMP+2%PSC+4%SPNH。30余口井的现场试验结果表明,井下复杂和事故大幅度降低,钻井周期明显缩短,与使用前相比,复杂损失率由4.50%降为1.62%,平均机械钻速提高了26.88%,钻井周期缩短40.54%,且钻井液性能易于维护,操作简单,满足安全快速钻井的要求。

青西凹陷窟窿山构造青2-50井钻井液技术

青2-50井地层十分复杂,如泥页岩易发生水化坍塌,硬脆性页岩易垮,层理裂缝发育,易漏,地层倾角大,井眼应力不均衡等,因此为保证井壁稳定,需把钻井液配方的优选和适时有效地转化作为钻井施工的重点。在柳沟庄组以上地层,采用了加生石灰的阳离子钻井液,通过保持较高矿化度,满足了地层和工程的需要。在钻至深部地层以后,转化为阳离子聚磺钻井液,提高了原体系的抗温能力,并解决了深井阶段的裂隙封堵、地层垮塌、润滑防卡和油层保护等难题。青2-50井的顺利完钻为提高该区块的钻探开发速度积累了经验,并建议选用复合金属离子(或两性离子)聚合物(防塌)钻井液替代阳离子钻井液。

“零电位”水基钻井液体系

针对塔里木油田深井、超深井上部地层泥页岩水化膨胀阻卡,下部地层温度高,常规水基钻井液性能调控、维护困难等问题,通过优选阳离子抑制剂CPI、阳离子包被剂CPH-1和CPH-2、阳离子降滤失剂CPF-1和CPF、阳离子封堵剂CPA等,形成了一套＂零电位＂水基钻井液体系。该体系阳离子浓度可达8 000 mg/L,其黏土颗粒的Zeta电位可达-10 m V左右,稍高于原地层条件下岩屑颗粒的Zeta电位,从而阻止电荷迁移,稳定井壁;在1.0~2.3g/cm3密度范围内,在80~180℃下,在很少处理剂加量下,体系均表现出良好的流变性和降失水能力;能抗20%盐、2%钙和5%黏土污染。该钻井液在塔里木油田已应用20余井,由钻井液引起的事故与复杂损失时间相比于传统水基钻井液减少10.2%,机械钻速提高14.9%,钻井周期缩短9.8%,为深井安全、快速、高效钻井提供了新的钻井液体系。