广西苗儿山大厚度水敏性地层冲洗液技术研究及应用

广西苗儿山地区铀矿找矿潜力巨大,但局部地区地层复杂,存在大厚度水敏性地层及破碎地层,钻探施工中频繁遇到孔壁坍塌及钻孔超径等难题,导致孔内事故频发,严重影响施工进度。因此,对该地区水敏性岩心进行了矿物成分和微观特征分析,分析结果表明水敏性地层含有大量蒙脱石、高岭石、水云母等粘土矿物,且微裂隙发育,水化膨胀严重。针对以上问题,通过室内实验评价,优选了新型成膜护壁材料,进一步研制了护壁性良好的成膜护壁冲洗液体系,其最优配方为:5%成膜A剂+3%成膜B剂+1.5%改性沥青+1%随钻堵漏剂+1%封堵剂+0.6%增粘剂+0.2%包被剂。该冲洗液API滤失量为5~8 mL,相对膨胀降低率达到87%以上,可有效抑制水敏性岩心水化膨胀,护壁效果明显。该技术在苗儿山地区3个试验钻孔成功应用,顺利钻穿水敏性地层,未发生岩心分散、孔壁坍塌等问题,取得了良好的应用效果,初步形成了针对该地区水敏性地层的成膜护壁冲洗液技术。

煤层防塌钻井液技术

从煤层岩的强度等力学性能和化学结构、密度、亲油亲水性等理化性能综合分析了塔里木盆地依奇克里克区块煤层坍塌的机理 ,确定了防塌措施 ,用封堵实验法考查了粒径、温度、封堵剂种类与加量等因素对钻井液封堵防塌性能的影响 ,优选出的煤层防塌钻井液技术配方 ,在依西 - 1井、依南 - 4井等井的现场应用中取得了较好的煤层防塌效果 ,井径规则 ,起下钻、电测、取心、下套管、固井作业均顺利。

“多元协同”稳定井壁新理论

全面总结了井壁稳定技术研究发展历程,深入分析了井壁失稳机理及防塌技术措施。在此基础上,提出了“物化封固井壁阻缓压力传递—加强抑制水化—化学位活度平衡—合理密度有效应力支撑”的“多元协同”钻井液稳定井壁新理论。通过对胜利、塔河、吐哈等油田复杂泥页岩地层井壁失稳机理的系统研究,依据“多元协同”井壁稳定新理论,研制出了相应的防塌钻井液配方。现场验证结果表明,该理论方法大大减少了井下复杂事故,缩短了钻井周期,节约了钻井成本。

聚磺钾盐钻井液的现场应用

东濮凹陷兰聊断层下降盘毛岗构造、庆63断缝带等区块,从沙一下下部到沙二段有大段地层含有蒙脱石及较多的伊利石和伊蒙混层;沙三段为含伊利石的硬脆页岩,滤液易沿着层理面的微裂缝渗入,引起剥蚀垮塌。在这些区块的长期钻井实践中都依靠有机处理剂来稳定井壁,经常发生井壁掉块坍塌.导致井下复杂。聚磺钾盐体系具有比较经济、易于维护、防塌效果好的特点,尤其对储集层段有很好的防塌作用.因此配制出了适合深部地层易垮塌特点的保护油气层的聚磺钾盐钻井液体系。实际应用效果表明,该体系有效抑制了下部井眼的剥落垮塌,掉块很少,钻井顺利,提高了钻进速度和井身质量,平均井径扩大率约为8.3％,并保证了较高的渗透率恢复值。

塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术

塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层,水化分散性较强且发育有微裂缝,钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳,为此,提出了＂抑制表面水化-物化封堵-有效应力支撑＂三元协同防塌对策,并构建了三元协同防塌钻井液。室内性能评价试验结果表明：三元协同防塌钻井液抗温达170℃、抗盐5.0%、抗钙0.5%~1.0%、抗劣土8.0%,泥页岩膨胀率和滚动回收率分别为5.05%和91.33%,能封堵宽400μm的裂缝,承压能力达到4 MPa。三元协同防塌钻井液在塔河油田20余口井进行了应用,均未发生由于井壁失稳造成的井下故障,桑巴楚组和桑塔木组地层的井径扩大率平均降低63.4百分点,建井周期平均缩短4.3d。这表明,三元协同钻井液防塌技术可有效解决塔河油田深侧钻井巴楚组和桑塔木组地层的井壁失稳问题。

有机硅钻井液在河南张店油田的应用

河南油田张店地区地层黏土矿物含量高达60％～70％，地层倾角大，钻井过程中存在严重的地层造浆和井塌问题。由实验优选出高分子量聚合物、GW-1、OSAM—K及膨润土加量，形成了有机硅钻井液。经过在张店油田南38区块4口井中的应用表明，有机硅钻井液能有效地抑制地层造浆，防止井壁坍塌，减少井下复杂情况。应用有机硅钻井液的井，钻井液密度低，井径扩大率小，没有出现井塌、划眼和起下钻遇阻卡现象，4口井电测一次成功，没有因造浆外排钻井液。

保护油气层的防塌钻井液技术研究

保持井眼稳定和保护油气层不受损害涉及较多的工程环节 ,存在诸多影响因素 ,钻井液则是系统工程中的一个重要环节。钻井液是打开油气层的第一种工作液 ,其性能好坏不仅影响钻井施工的正常进行 ,而且直接影响油气层保护和油气产量。钻井液密度是钻井液的重要性能指标 ,直接关系到钻井压差的高低。如果按照钻井压差的大小则可把钻井液技术分为两大类 ,即正压差钻井液技术和负压差钻井液技术。从油气层保护的角度 ,分析了钻井液密度与井眼稳定和油气层保护的辩证关系 ,以及钻井液对油气层的损害机理和相应的保护措施 ,提出了多元协同防塌新原理 ,即在处理井眼不稳定现象时 ,除了要考虑钻井液的因素外 ,还要综合考虑地质、工程、水力学等方面的因素。重点介绍了目前国内外防塌与保护油气层的稀硅酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇 (又称多元醇 )

国外高性能水基钻井液技术发展现状

介绍了贝克休斯公司开发的高性能水基钻井液的基本组成、优良性能以及在世界部分油田的现场应用情况。该钻井液具有油基钻井液的各种性能,可有效稳定页岩、提高岩屑整体性和机械钻速、减小扭矩和阻力,且有利于环保,已被广泛应用于各种钻井。从应用效果看,无论是PDC钻头还是牙轮钻头,机械钻速都达到了27.4m/h,实现了较低的稀释率和较高的固相清除率,其摩擦系数与油基钻井液相同,最大程度地减少了钻头泥包和聚结现象。与油基钻井液相比,可大幅度节省钻井期间的完井时间,解决了高性能钻井与环保要求的协调问题。

稀硅酸盐抗钙防塌钻井液在毛坝-1井的应用

毛坝 - 1井位于四川省的东北部 ,其钻穿的地层倾角大、结构复杂 ,有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层 ,膏盐层等 ,为克服石膏侵、膏盐侵、硫化氢气侵、高压天然气侵、井漏、井涌等复杂情况 ,试验应用了稀硅酸盐钻井液体系 ,取得了较理想的结果。所设计的稀硅酸盐抗钙防塌钻井液体系可保持较高的pH值 ,具有良好的抗膏、盐、硫化氢、天然气侵能力 ,良好的封堵微裂缝效果和润滑防卡作用 ,抗硫化氢侵污能力强 ,与各种除硫剂配伍性好 ,适合高含硫地区钻井施工。体系所使用药品种类少 ,性能稳定 ,易于维护 ,处理剂毒性小 ,符合环保要求。

低孔低渗高压砂岩储层损害机理及保护技术研究

根据低渗高压致密砂岩储层的构造特征、岩性特征、孔渗特征及矿物组成，分析储层主要的潜在损害机理为敏感性、液锁及应力敏感性损害，资料表明，该储层液锁损害程度可达70％～90％，应力敏感损害程度可达25％～60％。室内研发了高效防液锁表面活性剂、架桥粒子与可变形粒子组成的复配暂堵剂及聚醚多元醇等组成的防液锁、强包被、强抑制、强封堵的广谱暂堵钾盐聚磺钻井完井液，经高压深探井应用表明，广谱暂堵钾盐聚磺钻井完井液具有流变性参数合理，暂堵效果好，与储层岩性、流体配伍好，保护储层效果好的特点；并具有防液锁、强包被、强抑制、强封堵的特点，渗透率恢复值高，防塌性能好，较好地解决了在高陡构造和存在大量煤层的致密砂岩储层中稳定井壁和有效保护储层的技术难题。

HRD弱凝胶钻井完井液研究与应用

研究出一种专门用于水平井油气层井段的体系——HRD弱凝胶钻井完井液。该体系无黏土相,其弱凝胶结构具有独特的流变性,表观黏度低、动塑比高、低剪切速率黏度高,具有很好的动态悬砂能力;静切力恢复迅速,无时间依赖性,具有很好的静态悬砂能力,能有效克服水平井段或大斜度井段携砂难、易形成沉砂床的问题;其在低剪切速率下的高黏弹性,能够减少固相和液相对储层的损害,有利于储层保护。评价结果表明,该体系的综合性能与国外的FloPro NT钻井完井液基本相当。该钻井液在冀东油田4口水平井中进行了应用。施工中该体系有效抑制了岩屑床的形成,井眼畅通,且井壁稳定,保证了钻井和完井作业的顺利进行。

一种多功能水基钻井液在临盘油田的应用

胜利临盘油区济阳坳陷惠民凹陷营子街断裂带在钻井中易出现井壁严重失稳垮塌现象,针对该区块地层特点,通过室内试验,优选出了适合该区块的一种多功能水基钻井液体系,用正电胶、聚合物控制地层造浆,用聚合醇、双保型纳米乳液(SDJ-3)增强钻井液的防塌性,并对该钻井液体系的性能进行了综合评价。现场应用表明,该钻井液体系具有良好的流变性,携砂能力强、润滑效果好、抑制性强、性能稳定且能防止井壁失稳,保护油气层,提高机械钻速,实现近平衡压力钻井。

硬脆性泥页岩井壁稳定剂的研究

针对辽河油田双南等地区井壁不稳定问题，研制了一种硬脆性泥页岩井壁稳定剂──ＪＨＳ。这是一种含阴、阳、非离子和有机硅等基因的多元共聚物。室内研究结果表明，ＪＨＳ对辽河油田沙河街组硬脆性泥页岩具有很好的稳定性能，其２４ｈ径向膨胀率较稳定剂Ｋ－ＰＡＭ等可降低１０％左右，热滚回收率较Ｋ—ＰＡＭ等约提高１０％以上。

KCC-TH强抑制性防塌钻井液的研制及应用

为解决吐哈油田西部盐膏层钻井过程中出现的严重井壁失稳难题,在大量井壁稳定机理研究基础上,研制出了KCC-TH强抑制性防塌钻井液,室内试验表明,该钻井液具有良好的流变性、滤失性和防塌性能。借助电位粒度仪及泥页岩水化-力学耦合模拟装置(SHM)等先进试验手段,通过电位和粒度测定、压力传递及抑制石膏溶解性等试验,发现钾/钙/醇的协同作用可进一步降低粘土颗粒的ξ电位、提高粒径尺寸、降低石膏溶解度、阻缓压力传递,从而明显增强防塌效果。在吐哈油田7口井的现场试验结果表明,KCC-TH钻井液性能稳定,防塌效果明显,井径扩大率小,测井一次成功率100％,且维护处理简单,经济效益显著。

防塌与保护气层的钻井液技术

利用X-射线衍射、电镜扫描、岩心流动、表面张力测定等试验,对胜利油田孤北区块中生界及上古生界易塌地层的矿物组构、理化性能以及气层损害主要机理进行了分析。在分析易塌地层井眼失稳与气层损害机理的基础上,依据化学-力学耦合井眼稳定理论,针对易塌地层特点,确定了“强化封固井壁-强化抑制降高温高压滤失-合理密度力学支撑井壁-合理的钻井水力参数”钻井液协同防塌技术。利用优选的高效防塌剂和新研制的气层专用保护剂,开发出了一套防塌与保护气层的钻井完井液体系,并进行了2口井的现场试验。2口试验井均未发生井下复杂情况,与邻井相比,井眼稳定性明显提高,气层保护效果较好,钻井液维护处理较简单,基本形成了一套与地层匹配、防塌、气层保护效果较好的钻井完井液技术。

页岩水化对其力学性质和井壁稳定性的影响

在对新疆油田呼图壁地区防塌钻井液配方进行优选的基础上，进一步研究了钻井液引起的水化与泥页岩力学性质和井壁稳定性的关系。试验和计算结果表明，泥页岩水化后由于抗压强度降低，粘聚力下降，因而对钻井液安全密度窗口有显著的影响。以呼００２井泥页岩为例，水化后坍塌压力所对应的钻井液密度值提高了 ０． ２３ｇ／ｃｍ~３，破裂压力所对应的钻井液密度值降低了０．１５ｇ／ｃｍ~３。在相同的试验条件下，泥页岩水化程度与钻井液类型有关。在所使用的３种防塌钻井液中，ＫＣＩ两性离子聚磺钻井液对泥页岩的抑制作用为最好．

乾安地区井壁坍塌机理及钻井液技术研究

吉林油田乾安地区存在着严重的井壁坍塌、掉块等问题。利用X-射线衍射分析、电镜扫描、分光光度法、电动电位分析、滚动回收率测试和膨胀率测试等实验手段,对乾安地区岩样的结构及理化性能进行了系统分析。通过分析认识到,该地区泥页岩属中～弱膨胀和中～弱分散的硬脆性泥页岩,并进一步讨论了该地区复杂地层井壁坍塌的机理,形成了满足该地区地层钻井要求的有机硅成膜钻井液。现场试验结果表明,该钻井液能有效控制该地区的井壁失稳,大幅度降低井下复杂情况的发生。

苏丹六区低伤害防塌钻井液技术

针对苏丹六区钻井过程中易于发生井壁失稳和对储层损害大的问题,基于理想充填暂堵剂和成膜剂的协同增效作用,在该地区原用KCl/聚合物钻井液基础上,优选出一种新型低伤害防塌钻井液。室内试验结果表明,该钻井液具有优良的抑制性能,与原用钻井液相比,可显著降低钻井液的滤失量,岩心渗透率恢复率可提高至88.32%,具有显著的储层保护效果。该钻井液在两口试验井三开井段进行了现场试验,并取得了良好的井眼稳定及储层保护效果,有效解决了泥页岩地层井壁失稳和保护高孔、高渗储层的两大技术难题。

巨厚盐岩层大位移井钻井液技术

乌兹别克斯坦金戈什古里油田地层情况复杂，侏罗系地层含有巨厚盐岩层，盐层厚度为300～1800m，盐岩层斜井段长度大干1500m。施工井均为大位移定向井及水平井，主要的技术难点是定向及水平井难点和巨厚盐膏层钻井难点的结合形成的一系列技术问题。通过使用欠饱和盐水钻井液和饱和盐水钻井液技术，优化井身结构、钻具结构和钻井参数，18口井的施工，平均井径扩大率为8％，复杂、事故损失率小于0．5％，收到了良好的经济效益和社会效益。

新1井严重破碎带地层钻井技术难点及对策

新1井三开钻进时由于钻遇破碎带地层,井壁坍塌、掉块非常严重,造成卡钻事故并因此导致两次侧钻。为保证第二次侧钻顺利进行,结合三开钻遇地层的特点,分析了该井三开钻井的技术难点,并采取了针对性技术措施,安全钻穿了严重破碎带地层。新1井严重破碎带地层钻井实践为今后在严重破碎带地层安全钻井积累了经验。