Drill-in钻井液在苏丹37区水平井中的应用

Palouge油田位于苏丹37区上尼罗州的Melut盆地,属典型的高渗油层,储层压力已降低,易被污染和损害,同时储层上部的Adar和Yabus泥岩水敏性强,易发生缩径坍塌。开发出了Drill-in钻井液,利用KCl和聚合醇保证钻井液的强抑制性和防塌性,利用聚合醇和QS-2的屏蔽暂堵作用减少油气层伤害;采用碳酸钙和可降解的有机处理剂作主要成分,使泥饼得到有效的化学和生物降解,以提高储层的渗透率恢复率。Drill-in钻井液在该油田水平井的使用收到了良好的效果,基本满足了钻井施工的需要,使该油田水平井产能平均增加了12.4%。

AMPS/DMAEMA/AM三元共聚物钻井液降滤失剂的研制

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备了PAAD降滤失剂,通过单因素实验对其制备工艺进行了优化,并对降滤失剂的耐温耐盐性能进行了探究。结果表明,在丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯质量比为4∶2∶0.02、反应温度为60℃、反应时间4 h、过硫酸铵用量为混合单体质量的0.15%的最佳条件下,所制备的降滤失剂的降滤失效果最佳,抗温达210℃。

面向溢流与井漏监测的钻井液池体积趋势校正方法

钻井液池体积是溢流和井漏监测的常用参数。在钻井正常施工时,随着井筒容积的变化以及井筒内钻井液与地层流体的交换,钻井液池体积会产生与溢流和井漏发生时相似的“类风险趋势”,导致现有的溢流与井漏监测方法易产生误报,降低了溢流与井漏监测方法在现场应用时的有效性。针对此问题,文章首先分析了导致池体积产生“类风险趋势”的原因,建立了钻进与起下钻工况下池体积的正常变化模型,利用建立的模型校正池体积的“类风险趋势”,降低溢流与井漏监测的误报率;然后,建立了基于规则推理的溢流与井漏监测模型,用于测试池体积的“类风险趋势”对溢流与井漏监测的影响。利用现场实测的4500组钻井数据,采用基于规则推理的溢流与井漏监测方法开展了风险监测实验,结果表明,在进行池体积趋势校正后,溢流与井漏风险监测的误报率由10.03%降低至3.06%。

页岩气调查井复杂地层有机硅聚合物钻井液体系的研制与应用

页岩气调查井通常地质条件复杂,钻探难度大。在对页岩气调查川沐地2井井壁稳定性分析的基础上,优选了有机硅聚合物钻井液体系,并通过正交试验,明确了有机硅改性聚合物、多级配超细碳酸钙、乳化石蜡和硅氟聚合物等主要处理剂的最优加量,形成了基本配方,在室内实验评价中该体系展现了良好的抗钻屑污染能力、抗钙侵能力、抑制性和封堵性。现场应用表明,川沐地2井在采用有机硅聚合物钻井液体系后,井内复杂情况得到明显改善,有效保障了井内安全,并顺利钻进至设计井深,实现了地质目标,钻进效率相比同区域同类型钻井大幅提高。研究成果可为页岩气调查井复杂地层钻探钻井液的选择与应用提供借鉴。

增效型无土相仿生油基钻井液技术的研究与应用

针对深井超深井钻井过程中钻遇高温高压、井壁失稳及井下复杂情况的难题,基于仿生学、超分子化学以及岩石表面润湿性理论,通过优选仿生增效剂、仿生提切剂及仿生降滤失剂,配套相关处理剂,最终形成了一套适用于深井、超深井地层钻探的增效型无土相仿生油基钻井液体系。研究发现,建立的增效型无土相仿生油基钻井液体系可抗220℃高温,配制密度为2.4 g/cm^(3),破乳电压大于400 V,高温高压滤失量为3.2 mL,人造岩心在该体系中220℃下老化后的抗压强度达到7.1 MPa,平均渗透率恢复值为93.9%。现场应用情况表明,体系流变性能稳定,平均机械钻速比邻井提高16%,平均井径扩大率仅为1.25%,可有效解决深井超深井钻井过程中出现的井壁失稳难题,为我国深井超深井的钻探提供了技术保障。

有机层状硅酸盐改善油基钻井液沉降稳定性室内评价

基于油基钻井液有机土有机改性剂阳离子受高温易分解脱附,引起钻井液性能变差、加重材料沉降等问题,利用六水合氯化镁和十六烷基三甲氧基硅烷等为原料,合成了一种适用于柴油基钻井液体系的有机土(有机层状硅酸盐),用于改善油基钻井液的沉降稳定性;通过傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及室内钻井液沉降实验进行结构表征和沉降稳定性评价。结果表明:该有机硅酸盐材料具备2∶1层状硅酸盐结构和以Si—C共价键连接的不对称链状有机官能团结构,且300℃无明显热分解;相比于大庆油田常用油基钻井液,该有机层状硅酸盐提高了油基钻井液的动切力、动塑比和储能模量,明显改善了1.4~2.0 g·cm^(-3)密度范围、150℃以下老化温度油基钻井液的悬浮性能和沉降稳定性能。

海上某盆地胶结型防漏堵漏钻井液技术

分析了我国海上某盆地地质特征和历史井漏情况,明确了该盆地钻井防漏堵漏难点:地层裂缝发育且存在微米级至毫米级的多尺度裂缝,甚至裂缝和孔、洞并存,导致堵漏材料选配难、一次堵漏成功率低;地层发育大段风化壳、部分地层破碎严重、钻井中裂缝极易二次发育等,导致恶性漏失甚至失返性漏失等复杂情况。针对上述难点,以聚乙烯醇、聚丙烯酸以及含邻苯二酚结构的有机物为原料,合成了一种胶结型堵漏剂BFD-1。实验结果表明,人造疏松岩心在加有4%BFD-1的水溶液中浸泡后,岩心抗压强度提高率达19.34%。以BFD-1为核心,复配现场常用堵漏材料,构建了适用于不同尺寸范围漏失通道的防漏堵漏钻井液体系,具良好的防漏堵漏性、胶结性,并可有效阻止压力传递。研究成果可为该地区钻井井漏防治提供有力技术支撑。

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质(热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性)的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅(Si C)钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。

油基钻井液乳化剂的制备与性能评价

钻井液乳化剂是油井钻探中的重要化学品之一,其性能评价对于钻井工程的成功进行具有重要意义。优秀的乳化剂能确保钻井液的稳定性和流变性能。在选择乳化剂时,应充分考虑其理化性能和体系综合性能,以确保钻井工程的成功进行。本研究以植物油酸、二乙烯三胺、马来酸酐为主要原料,制备了6种乳化剂产品,并对其进行理化性能评价和体系综合性能评价。实验结果显示,乳化剂PF-MOEMUL1、PF-MOCOAT1、PF-MOEMUL2、PF-MOCOAT2满足所有指标要求,在理化性能评价和体系综合性能评价的关键指标上有良好的性能,为钻井工程提供可靠的保证。而乳化剂PF-MOEMUL3、PF-MOCOAT3在倾点和塑性黏度方面未能达到指标要求。可能导致乳液不稳定、流变性能不佳等问题,从而影响钻井工程的顺利进行。通过对钻井液乳化剂的性能评价,对乳化剂的选择和应用提供了有效的参考指导。

石油钻井液环保处理技术研究

钻井液是在钻井过程中使用的一种重要的石油钻井工艺液体。但是,由于钻井液中含有各种有害物质和物理性质复杂,因此对于上升到地面的钻井液必须进行环保处理。石油钻井液环保处理技术,作为石油工业中的一个重要领域,在环保建设中起着非常重要的作用。环保处理技术的研究和应用可以有效控制环境污染,保障地下水资源的安全,为石油行业的可持续发展奠定基础。本文将就石油钻井液环保处理技术进行系统的研究与分析。

钻井液侵入纹层状页岩的模型

井壁失稳一直是钻井工程中的世界性技术难题,纹层状页岩弱面发育以及黏土矿物含量较高,导致井眼坍塌的风险增加,极大地制约了页岩水平井的高效开发.为了研究钻井液在纹层状页岩中的侵入规律,开展了驱替实验和核磁扫描,确定了不同驱替时间下钻井液侵入纹层状页岩的深度,基于实验结果建立了新的包含纹层侵入的纹层状页岩的流体侵入数学模型,在总吸水量一定的情况下,可以根据侵入时间求得钻井液在纹层的侵入深度以及侵入量,基于实验结果验证了模型的准确性,采用有限元-离散元法描述钻井液侵入过程并进行敏感性分析.研究结果表明:在钻井液使用量一定的条件下,钻井液沿纹层状页岩油的侵入深度与侵入时间呈正向对数关系,随着侵入时间、纹层张开度的增大,侵入深度逐渐变大,但后期增长缓慢最终趋于不变;随着纹层数量的增加,侵入深度逐渐减小.

高温下水基钻井液核心组分微观行为分析

水基钻井液在高温下性能调控难度大,主要与核心胶体粒子的分散状态有关,而水基钻井液成分复杂,单一组分与多组分间受高温作用性能变化规律不同,对胶体粒子的分散状态均有影响。针对水基钻井液核心组分,通过高温高压流变性测试获得了膨润土胶体剪切应力-温度曲线,并测试了不同温度下胶体颗粒粒度分布,分析了黏土矿物胶体粒子在室温~220℃范围内的分散、絮凝与聚结状态及形成机制,同时利用SEM测试和黏土矿物晶层结构分析,从微观角度揭示了富含镁多孔纤维状黏土矿物胶体的高温稳定机理,此外,基于对高温热滚前后流变性和滤失量等性能变化的分析,从黏土矿物结构特征和聚合物断链、吸附特性等角度揭示膨润土/复配黏土矿物与聚合物类处理剂在高温下的互相作用机理,结合实验结果,明确了低浓度膨润土与海泡石复配胶体具有明显的高温稳定优势,为超高温水基钻井液的构建提供了理论支撑。

利用响应面法优化废弃钻井液破胶

针对废弃水基钻井液破胶难、回用难且存在二次污染等问题,开展废弃水基钻井液破胶过程的优化。基于对废弃水基钻井液的性能分析,采用单因素试验对复合破胶剂破胶过程中各因素的影响规律进行研究,借助响应面法对破胶过程的显著性影响因素进行深度优化。结果表明:废弃水基钻井液的工作性能无法满足油田作业区规定的指标要求,必须对其进行破胶回用处理;当破胶剂加入量为3.97 kg/m^(3)废弃水基钻井液,反应温度为51℃,搅拌速度为419 r/min时,废弃水基钻井液破胶出水率的预测最优值(体积分数)可达62.37%,经t检验,预测最优值和实验验证值之间不存在显著差异。该研究可为深层复杂钻井液的无害化处理提供准确可靠的理论依据和数据来源。

页岩储层钻井液-压裂液复合损害机理及保护对策

为了分析钻井液与压裂液复合作用导致的储层损害,考虑油基钻井液侵蚀页岩矿物诱发的裂缝延伸,建立钻井液动态侵入深度预测方法,评价页岩裂缝面力学性质弱化、裂缝闭合与岩粉堵塞导致的天然/水力裂缝损害,提出钻井液-压裂液复合作用储层损害模式,揭示页岩油气层钻完井损害机理并提出保护对策。研究表明,钻开储层过程中,钻井液通过页岩诱导裂缝和天然裂缝深度侵入储层,侵蚀页岩矿物并导致侵入带页岩力学性质普遍弱化;水力压裂过程中,钻井液-压裂液复合作用进一步弱化页岩力学性质,导致生产过程裂缝更易闭合并发生岩粉脱落,诱发天然/水力裂缝应力敏感损害和固相堵塞损害,造成钻井液-压裂液复合作用带裂缝导流能力大幅降低,制约页岩油气井高产稳产。提出了防塌防漏加速储层段钻进、化学成膜防止页岩裂缝面力学性质弱化、强化页岩裂缝封堵减少钻井液侵入范围、优化压裂液体系保护裂缝导流能力的页岩储层保护对策。

钻井液微纳米封堵性能评价方法研究进展

综述了国内外钻井液微纳米封堵性能的评价方法及发展动态,阐述了各评价方法的特点。并且对微纳米封堵评价方法的智能化、精确化发展进行了展望。为开发高效、智能、落地性强的微纳米封堵评价方法提供了新思路。

合成基钻井液在油田钻井的应用进展

合成基钻井液具有类似油基钻井液的优良作业性能,同时具备生物毒性低,易于降解的优点,具有明显的环保优势,已在海洋钻井等环境敏感区域广泛应用。合成基钻井液经历了从第一代(酯、醚、聚α-烯烃、缩醛)到第二代(线性烷基苯、线性石蜡、线性α-烯烃、内烯烃)的发展历程,不同的钻井液体系均有各自的特点和优势,目前广泛应用的合成基钻井液主要以烯烃基和烷烃基为主。费托合成技术的发展带来了以Saraline 185V为代表的气制油钻井液基础液。气制油钻井液基础液具有黏度低、黏温性能好以及低毒的特点,是目前最先进的钻井液体系。

钻井平台地面管道内钻井液传热特性研究

明确地面钻井管道内钻井液的传热特性对钻井平台冬防保温具有现实意义。然而现有研究中大多数集中于传统管道如供热管道保温结构的研究,无法有效指导钻井管道的保温设计。利用C++编写地面管道内钻井液传热特性计算程序,研究了无保温管道、保温管道和电伴热管道内钻井液的温度分布规律。结果表明:停机时间小于2.2 h时,地面管道不需铺设保温材料;停机时间小于11.23 h时,地面管道铺设0.01 m的玻璃棉即可满足实际要求;随着停机时间的持续增加,地面管道需铺设电伴热以维持管内钻井液温度,对于单侧铺设电伴热带,加热时间60 min时出口截面钻井液的平均温度可到22.50℃。研究结果对钻井现场地面管道的保温结构设计具有重要参考价值。

基于机器学习的钻井液流变参数智能识别方法

钻井液流变性是钻井液流动和变形的特性,对于携带与悬浮岩屑、提高钻进速度至关重要,准确掌握钻井液流变参数是保证井眼清洁与高效钻进的前提。提出一种基于卷积神经网络(Convolu-tionalNeuralNetwork,CNN)的钻井液流变参数智能识别方法,通过磁力搅拌产生稳定的钻井液流动图像,利用多种数据增强方法增加图像数量并建立数据库,增强模型的鲁棒性和泛化能力。优化AlexNet卷积神经网络算法,构建钻井液流变参数识别模型。将数据库划分为训练集:验证集:测试集=7:2:1,对训练集进行迭代训练并通过验证集调整参数获得最佳拟合模型。此外,运用混淆矩阵、卷积核可视化技术和类激活技术(Gradient-weighted Class Activation Mapping,Grad-CAM)对模型进行多方位评估。结果表明:(1)钻井液流变参数识别模型对钻井液塑性黏度测试的宏精确率为95.2%,宏召回率为94.7%,宏F1值为0.95。(2)对钻井液表观黏度测试的宏精确率为91.6%,宏召回率为91.5%,宏F1值为0.90。(3)利用卷积核可视化技术和Grad-CAM对特征提取进行可视化处理,发现钻井液波纹形状和大小会影响模型流变参数识别准确度。(4)室内测试结果表明,该模型的测试误差为±2 mPa·s,在设计允许范围以内,具有较高的识别精确度和稳定性。所提出的钻井液流变参数实时智能识别方法可为安全、快速和准确地进行钻井液流变性测试提供智能化技术思路。

琼东南盆地所在区块系列井钻井液侵入损害综合分析及优化

琼东南盆地属于中孔低渗储层,储层易发生水化、水锁等伤害。当前区块系列井所用深水钻井液侵入损害类型、机理不明,且传统的钻井液伤害评价方法误差大,不能直观地量化损害程度。因此设计了以钻井液污染实验、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析、计算机断层扫描(computed tomography,CT)结合的方式分析钻井液固相以及液相侵入损害储层的方法。结果表明,深水钻井液与地层水配伍性良好,储层水锁损害率处于19.8%~31.4%,液相侵入损害主要为水锁损害;岩心SEM扫描结果显示其孔隙连通性差,EDS测试结果中Ba^(2+)、Ca^(2+)含量较高,分析固相侵入损害主要由加重剂引起,且蒸馏水返排后岩心CT扫描结果显示孔隙度微幅上升表明固相堵塞很难通过自然返排的方式清除。于是通过研发降滤失剂和优选加重剂粒径配比的手段优化深水钻井液储层保护性能。根据理想充填理论,确定最佳配比为1000目CaCO_(3)、600目CaCO_(3)和200目CaCO_(3)的比例为5∶11∶9。优化后体系滤失量显著降低,固相颗粒中径在90μm左右,滤饼致密程度明显提高;渗透率恢复值提高12.1%~19.68%,对该区块钻井液储层保护性能优化具有指导意义。

渤海湾钻井液处理剂和钻井液体系生物毒性评价

我国环保形势日益严峻,油气田开发过程中环保压力越来越大,如何确保钻井液处理剂及体系无毒无害环境、环境可接受,最大限度减少钻井废物量,实施废物综合利用,满足钻井工程安全、优质、快速、高效需求,已经成为钻井作业的发展趋势,越来越受到重视。生物毒性检测试验是用于评价某种化学物质或混合物对环境的潜在污染物毒性危害预测的直接手段,室内对渤海湾常用的钻井液处理剂和体系采用发光细菌法进行了生物毒性检测评价,为环保钻井液研究和开发以及处理剂的优选提供了参考和技术保障。