油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。

物理法随钻防漏堵漏技术与钻井液研究现状

物理法随钻防漏堵漏技术是一种防、堵结合的新方法,可解决西部油气深井孔洞渗透性地层和裂缝性地层钻井中的井漏问题。采用流体力学和射流理论基本原理,把钻井过程中泵入井底的钻井液进行分流,将15%左右的钻井液通过一种独特的井下工具分流,采用新型射流的水力能量作用方式直接射入可能漏失井壁,配合相适应的具有随钻防漏堵漏作用的钻井液体系,使漏失井壁快速形成"人造井壁",从而达到随钻防漏堵漏的目的,提高漏失井壁的承压能力和钻井液的密度窗口,对油气层也有保护作用。

物理法随钻防漏堵漏机制与试验

根据物理法随钻防漏堵漏方法的技术原理,建立物理模型,对利用射流的水力能量给漏失层井壁形成'人造井壁'的防漏堵漏机制进行分析和室内试验研究。结果表明:自行研制的试验装置能够验证物理法随钻防漏堵漏的机制;确定的随钻防漏堵漏钻井液配方体系渗透率低、封堵能力强,并能在井壁上形成薄、韧的封堵层,有效封堵裂缝;封堵层的形成扩大了钻井液安全密度窗口,而且具有很高的强度和稳定性,承压能力可达到6 MPa,达到了随钻防漏堵漏的目的。

随钻防漏堵漏技术机理的探讨

钻井过程中很容易发生井漏,轻微的井漏会影响钻井工作的效率,严重的漏失则要耗费大量的生产时间及人力、物力甚至会引起诸如井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故。所以,井漏一直是钻井工作中亟需解决的技术难题。文中介绍一种新的防漏堵漏技术——物理法随钻防漏堵漏技术,建立了基于该项技术的井下物理模型,并以流体力学为研究基础阐述了该项技术利用井下侧向水力工具的旋转射流作用在漏层裸眼井壁上形成低渗透、牢固滤饼的机理和方法,设计了水力工具的喷嘴。该技术不但达到了随钻防漏堵漏的目的,而且能有效提高漏失地层的钻井速度和降低钻井成本。

耐高温杂化凝胶微粒随钻防漏体系

研发一种具有抗高温、高弹性、强韧性等特点的杂化凝胶新材料,通过高温老化、热重等方法优选出杂化凝胶体系为20%AM(丙烯酰胺)+0.8%锂皂土+3%MPTMS(r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)+20%MAA(甲基丙烯酸)+0.15%APS(过硫酸铵),在此基础上引入交联剂BIS(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)和BWL(大分子交联剂)以提高其杂化凝胶体系的强度,构建杂化凝胶微粒随钻防漏体系,并进行杂化凝胶微粒老化前后的砂床防漏试验。结果表明当BIS质量分数为0.3%或BWL质量分数为2.0%时,体系抗温性能最佳;当BIS交联杂化凝胶颗粒的质量分数高于4%或BWL交联杂化凝胶颗粒质量分数高于3%时,交联杂化凝胶防漏体系在140℃条件下均表现出良好的防漏性能。

井眼强化随钻防漏技术研究与应用

长段裸眼孔隙—裂缝发育带来的漏失问题,严重影响钻井提速,并造成相当大的经济损失。在孔隙—微裂缝地层或诱导性裂缝地层中作业,钻井液密度较低时会出现井壁不稳定现象,而钻井液密度较高时又出现井漏、安全密度窗口较窄等问题,文章研究了解决这一问题的井眼强化随钻防漏体系。体系中的微米级和纳米级高强度刚性颗粒随钻头破岩时迅速嵌入到井周孔隙和微裂缝中,产生沿井眼切线方向的挤压,微米级纤维材料快速充填,形成致密的网络封堵结构,在井壁形成“桶箍效应”,大大提高了井眼承压能力和井壁稳定性。室内评价实验表明,清水封堵体系承压5 MPa以上,井浆封堵体系承压7 MPa以上。在实际现场应用中,井眼强化随钻防漏体系在解决安全密度窗口较窄问题方面取得了满意的效果。

准噶尔南缘油基膨胀型随钻防漏堵漏技术

新疆油田准噶尔南缘地区应用油基钻井液过程中,井漏问题突出。自主研发出油基膨胀型堵漏剂DHF系列,其在三类基础油中具有良好的膨胀性能,膨胀率52%~72%,具有良好的抗压强度和回弹效果,抗压30 MPa、回弹率12.2%~15.5%,具有抗160℃高温能力。选择刚性颗粒WNDK、油基膨胀型DHF、细纤维TP-2和软化沥青SOLTEX复配的防漏堵漏技术思路,根据不同漏速,形成1~5#油基防漏堵漏配方。室内实验表明,复配的堵漏材料与油基钻井液具有良好的配伍性能,1#防漏配方具有较好的封堵性能,侵入深度减少率95.2%。2~5#堵漏配方对其相应缝板的堵漏效果较好,7 MPa下的总滤失量30~45 ml。形成油基膨胀型随钻防漏堵漏工艺,并在乐探1井成功应用,井漏复杂得到有效控制,一次堵漏成功率达70%,低压层的承压能力提高至1.98~2.02。建议油基膨胀型随钻防漏堵漏技术在新疆油田准噶尔盆地南缘地区低压地层、断层裂缝发育等复杂地层中继续推广应用。

东胜气田刘家沟组易漏地层随钻防漏技术研究

东胜气田刘家沟组钻井井漏频发,钻井液漏失量大,井漏治理效率低,导致钻井周期长。借助地质和测井资料、电镜扫描等方法,分析刘家沟组裂缝宽度,明确裂缝型井漏机理。统计刘家沟组漏失数据,基于漏失速率与压差关联性,经数据拟合建立漏失压力预测模型,绘制东胜气田漏失压力横向分布剖面,为钻井防漏技术优化提供定量依据。基于循环压耗、激动压力计算模型,形成井筒压力预测方法,分析循环排量、机械钻速、下钻速度和钻井液性能对井筒压力影响规律,进而优化钻井参数。优选刚性颗粒、纤维材料和片状变形材料,优化粒径级配和组分配比,开发随钻预承压堵漏体系,砂床承压能力可以达到7 MPa以上。经现场应用,东胜气田水平井漏失率由57%降至25.7%,平均单井钻井液漏失量减少80.6%,平均单井漏失次数减少88.1%,助力钻井周期缩短。

川渝页岩气井油膨胀随钻防漏治漏技术及应用

川渝地区页岩气水平井使用油基钻井液过程中,井漏问题突出,急需完善现用油基钻井液堵漏技术。为此,自主研发出油膨胀堵漏剂WNPDL系列,并采用“刚性颗粒+油膨胀颗粒+薄片+纤维+沥青”的技术思路,根据不同漏速,形成了1~5#油基防漏治漏配方。室内实验结果表明:①油膨胀堵漏剂WNPDL系列可以抗150℃高温能力,抗压35 MPa、回弹率10.0%~12.2%,在三类基础油中具有好的吸油膨胀能力,膨胀率52%~71%;②防漏治漏配方与油基钻井液具有好的配伍性能,1#随钻防漏配方具有好的防漏性能,侵入深度减少率95.0%。2~5#治漏配方对其相应缝板的治漏效果好,7 MPa条件下的总滤失量在28~44 mL。形成的油膨胀随钻防漏治漏工艺,在自201H2-5井的应用效果良好,一次堵漏成功率83%。结论认为:油膨胀堵漏剂WNPDL具有温度敏感延时吸油膨胀性,室温下的吸油膨胀率低,随着温度的增加,吸油膨胀率升高,非常适合地面调配具有流动性的堵漏浆,现场施工操作简便,堵漏浆被泵入到漏层后,随着地温的不断升高,逐步吸油膨胀,增强对漏层的封堵能力。

随钻防漏剂VMD的研制与应用

针对新疆二叠系地层微孔、微裂缝发育,钻井过程中渗漏严重,现场常用防漏材料粒径级配不合理,高温稳定性差,防漏效果不理想的问题,研制了随钻防漏剂VMD。VMD采用刚性粒子架桥、柔性材料变形、纤维材料拉筋等协同复配,同时优化材料粒径级配。随钻防漏剂性能评价结果表明:防漏剂VMD显著降低渗透,与钻井液配伍性好;在新疆YJ3-6H井二叠系地层现场应用效果良好,钻井液日消耗量由30~40 m3降到10 m3以下。

沙埝地区随钻防漏钻井液技术

沙埝地区上部地层流沙层长,胶结性差容易发生井漏、井壁垮塌,中部含泥岩,伊利石、蒙脱石、遇水易水化膨胀而分散,造浆严重。下部为泥岩、辉绿岩地层,层理发育好,容易发生泥岩缩径,辉绿岩坍塌掉块等,并且阜四段辉绿岩井段长,并且有的存在断层,极易发生较大井漏。以往井如:沙20-32、沙20-36、沙20-53、沙19-39、沙19-40、沙14-6等在施工时,均发生不同程度的井漏,有的还引发井壁坍塌卡钻等一系列的井下复杂。为减少井漏带来的风险,缩短建井周期和降低生产成本,在沙20-55、沙20-56、沙20-57和沙19-43等井时,上部地层采用挤水泥来加强井壁稳定和防止井漏,进入下部辉绿岩层位时简化钻具,采用随钻防漏技术,大大降低了井漏的发生,减少了随之带来的井下复杂,保证了安全生产,达到了预期的目的。

川南深层页岩气水平井随钻防漏堵漏技术

本研究优选出对油基钻井液性能影响较小的三种堵漏材料:聚硅短纤维-1,随钻堵漏剂-2,超细碳酸钙,并进行复配实验,最终得出油基钻井液随钻防漏堵漏配方:硅短纤维-1(1.5%)+随钻堵漏剂-2(1%)+超细碳酸钙(0.5%),形成了油基钻井液随钻防漏堵漏工艺技术,在泸州区块应用7口井,有效地预防渗透性漏失的发生,7口井在四开井段未出现井漏复杂情况。

彩南油田钻井防漏技术研究与应用

彩南油田位于准噶尔盆地中央隆起带东段白家海凸起东斜坡带上,为一被断裂切割而复杂化、近东西向的低幅度背斜构造。三工河组油藏主要由彩9井区、彩参2井区、彩10井区3个区块组成。地表为半固定风成沙丘,第三系、白垩系地层胶结疏松,伴有大段流砂层,地层压力系数低,易造成恶性漏失,多年来一直是钻井施工难题,经过对该地区的总结摸索,在二开井段使用高坂含钻井液及时封堵封堵井壁,并通过配套工程技术即可解决第三系、白垩系地层砂岩层的漏失问题。

彩南油田钻井防漏技术研究与应用

彩南油田位于准尔盆地中央隆起带东段白家海凸起东斜坡带上，为一被断裂切割而复杂化、近东西向的低幅度背斜构造。三工河组油藏主要由彩9井区、彩参2井区、彩10井区3个区块组成。地表为半固定风成沙丘，第三系、白垩系地层胶结疏松，伴有大段流沙层，地层压力系数低，易造成恶性漏失，多年来一直是钻井施工难题，经过对该地区的总结摸索，在二开井段使用高坂含钻井液及时封堵封堵井壁，并通过配套工程技术即可解决第三系、白垩系地层砂岩层的漏失问题。

裂缝地层随钻段塞止漏技术

针对全部循环井浆加入刚性颗粒的随钻防漏技术中由于震动筛使用和井浆性能调控要求的限制,随钻防漏颗粒粒径和浓度不能太大的问题,提出了随钻段塞止漏技术.该技术机理就是通过单独配置高浓度段塞防漏堵漏浆,在出现漏失趋势或已经出现漏失的时候向井内注入一定体积的随钻段塞防漏堵漏浆进行防漏和堵漏.随钻段塞止漏技术使用防漏堵漏颗粒粒径可以较大,浓度也可以较高,因而能够封堵较大开度裂缝的漏失,并可以较好地协调全井浆加入刚性颗粒进行防漏堵漏的技术限制.现场试验证实了该技术对裂缝性地层的防漏和对地层出现漏失时不停钻堵漏的工艺可行性和良好的止漏效果.随钻段塞止漏技术的成功实施完善和丰富了随钻防漏技术的发展.

裂缝地层随钻刚性颗粒封堵机理与估算模型

在裂缝发育地层的随钻防漏技术中,凭经验选择防漏剂颗粒往往出现与地层裂缝的要求不相匹配的情况。为了解决该问题,优选出符合防漏要求的以碳酸钙为主要成分的刚性颗粒防漏剂,并提出了刚性颗粒对裂缝的封堵机理。该理论指出,刚性颗粒在裂缝端口处形成填塞层,隔断了裂缝中的钻井液,消除了作用在裂缝壁面上钻井液压力,实现了稳定封堵,提高了地层承压能力。根据该理论建立了各级刚性颗粒的粒径选择模型和浓度估算模型,并进行了实例计算。

环空响应段流体流动特性数值模拟

基于物理法进行随钻防漏堵漏,其技术核心是利用侧向射流的水力能量在漏失层快速形成薄而高强度的"人造井壁"。钻遇漏层时,部分流体从专门设计的井下工具中喷出,直接射向井壁,给新形成的井壁一个合适有效的作用力,将混入钻井液中的堵漏材料推进漏失层岩石的孔、洞和裂缝,在漏失层井壁迅速形成一层致密的、可以承受一定压差的滤饼屏蔽环,从而增大井壁的承压能力或钻井液密度窗口,达到随钻防漏堵漏目的。由于环空响应段的侧向射流与上返流体具有一定的干扰,采用流体力学软件(CFD)对环空响应段的流体流动特性进行分析,弄清了上返流体对侧向射流的干扰。模拟结果表明,在现有应用的环空返速下,对侧向射流干扰很弱,基本没有影响。