FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液及其应用

深水钻井面临低温、安全密度窗口窄、浅层气易形成气体水合物、井壁易失稳等技术难题,对深水钻井液提出了更高的要求。以Saraline 185V气制油为基油,通过优选乳化剂、有机土、降滤失剂及其他处理剂,构建了一套适合深水钻井的FLAT-PRO深水恒流变合成基钻井液体系。综合性能评价结果表明:该钻井液在4~65℃下流变性能稳定,具有恒流变特性,能有效保护储层,其渗透率恢复值大于90%,能抗10%海水、15%钻屑污染,易降解,满足环保要求。南海LS-A超深水井水深为1 699.3 m,预测主要目的层温度为34.6~36℃,φ508 mm套管鞋处的地层承压能力系数低于1.14,安全密度窗口窄,如何控制ECD值、预防井漏是该井的作业控点,因此选择密度为1.03 g/cm^3的FLAT-PRO钻井液开钻。钻进过程中,使用FSVIS调整流变性,维护黏度在50~70 s,动切力在8~15 Pa,φ6读数为7~15,φ_3读数为6~12,用2%PF-HFR控制滤失量,应用井段起下钻顺利,电测顺利,井径规则,没有出现任何复杂情况。应用结果表明,FALT-PRO深水恒流变合成基钻井液在不同温度下的流变性能稳定,抑制性好,润滑性强,能获得较低的ECD值,满足深水钻井的要求。

陵水区块超深水高性能恒流变油基钻井液技术

超深水钻井不仅面临低温、井壁不稳定、地层安全作业压力窗口窄以及井眼清洁困难等问题,还对钻井液的性能提出了更高的要求。通过对乳化剂的分子结构进行设计,研制出一种同时具备乳化和流型调控作用的新型乳化剂KMUL,并以此为主要处理剂,构建了一套适用于南海西部陵水区块超深水工况的高性能恒流变油基钻井液,并对钻井液性能进行了评价。结果表明:该钻井液具有良好的恒流变特性,在温度为2~150℃、压力为0~56 MPa范围内的流变性能较为稳定;钻井液的抗污染能力较强,当岩屑和海水的加量为15%时,钻井液的综合性能比较稳定;钻井液的储层保护效果较好,岩心渗透率恢复值能达到92%以上;钻井液的生物毒性较低,具备良好的环境保护性能。LS-C超深水井的现场应用结果表明,不同井深的现场钻井液流变性能和破乳电压均比较稳定,钻井液当量循环密度始终维持在低位,施工过程顺利,井筒直径规整,未出现井下复杂情况。研究结果表明,该高性能恒流变油基钻井液满足陵水区块超深水钻井施工的需求。

具有恒流变特性的深水合成基钻井液

合成基钻井液(SBM)以其特有的环保性能及机械钻速高、井壁稳定性好等特点,已成为国际上海上油气钻探的常用钻井液体系。但是在深水钻探作业中,由于温度和压力对流变性的影响常导致井漏和当量循环密度(ECD)不易控制。为了解决该技术难题,近年来国外首先研制出一类新型的具有恒流变特性的合成基钻井液(CR-SBM),其流变性,特别是动切力、静切力和低剪切速率下的黏度等参数基本上不受温度压力的影响。阐述了该新型钻井液的典型组成及性能特点,对比了传统SBM和CR-SBM在不同温度、压力下的流变性、抗岩屑污染和毒性测试结果,并介绍了国外CR-SBM的现场应用情况。

深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系的研制

为了解决深水钻井中的压力控制问题,研制了一套深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系。该钻井液体系是以新研制的低粘度深水用煤制油作为基液,对传统的合成基钻井液关键处理剂进行了重新设计及优选组合,从而构建了深水用合成基钻井液体系。性能评价实验结果表明,所研制的深水用煤制油恒流变合成基钻井液体系具有良好的流变性和乳化稳定性,动切力和6值受温度及压力影响小,可以满足深水钻井作业的要求。

适于深水钻井的恒流变合成基钻井液

深水钻井条件下,温度变化大,对钻井液在低温环境下的流变性提出较高要求。室内合成一种缔合聚合物处理剂,该处理剂可以作为一种流型调节剂,调节钻井液低温流变性,使其在低温条件下有稳定的动切力、凝胶强度和φ_6读数。通过乳化剂和有机土加量的优选、不同油水比以及不同密度下低温流变性的对比研究,形成一种恒流变合成基钻井液。研究结果表明,与传统的合成基钻井液相比,恒流变合成基钻井液在较大的温度变化范围内具有稳定的流变性,低温下钻井液不会出现胶凝现象,保证了深水钻井的安全。

深水合成基钻井液恒流变特性研究

合成基钻井液以其特有的环保性能及机械钻速高、井壁稳定性好等特点,已成为国际上海上油气钻探的常用钻井液体系。深水钻井时由于温度变化明显,对钻井液流变性提出了很高的要求。研究了合成基基液、有机土、降滤失剂、油水比对HMS合成基钻井液流变性的影响规律,并与传统合成基钻井液的流变性进行了对比。结果表明,由运动黏度低的线性α-烯烃(LAO)和特种油配制的钻井液在低温时的流动性明显好于酯基合成基钻井液;有机土和油水比对合成基钻井液流变性影响明显,而降滤失剂影响较小。与传统合成基钻井液相比,HMS合成基钻井液的流变性受温度的影响很小,4℃与65℃情况下的动切力的比值小于1.15,表现出了良好的恒流变特性,较适合于海洋深水钻井。

恒流变合成基钻井液流变模式与流变性

恒流变合成基钻井液是一种新型的钻井液体系,其流变性,特别是屈服值和低剪切速率下的粘度等参数不受温度压力的影响。利用线性回归方法对恒流变合成基钻井液流变模式进行优选,流变曲线拟合结果表明卡森、赫巴和宾汉三种流变模式均能较好的表征恒流变合成基钻井液的流变性。选用宾汉模式表征恒流变合成基钻井液流变性,并进行相关水力学计算,研究结果表明YP对ECD的影响大于PV对ECD的影响。

深水条件下气制油合成基钻井液流变性和流变模式研究

深水钻井条件下钻井液面临低温高压问题。通过室内实验研究了深水条件下气制油合成基钻井液的流变性和流变模式。实验结果表明:低温条件下,高剪切速率时剪切应力随着压力的升高而升高,低剪切速率时剪切应力受压力的影响不大;表观粘度、塑性粘度随着压力的升高而增大,随着温度的升高而减小;动切力受温度和压力的影响较小,有利于井下压力控制。流变曲线拟合结果表明,宾汉、卡森、赫谢尔-巴尔克莱(H-B)等3种流变模式均能较好地表征深水条件下气制油合成基钻井液的流变性,但卡森模式和H-B模式计算复杂,因此在精度要求范围内,建议采用宾汉模式进行水力学计算。

气制油合成基钻井液低温高压条件下流变模式研究

钻井液流变模式是对钻井液流变特性的定量表征,对钻井过程中的水力学计算具有十分重要的作用。为研究气制油合成基钻井液低温高压条件下的流变模式,用FannIX77全自动钻井液流变仪测定不同油水比的流变参数并进行了分析。试验结果表明,低温条件下气制油合成基钻井液体系的剪切应力随着压力的升高而增大;流变曲线不经过原点,且曲线斜率不断增大。应用最小二乘法和线性回归对两种体系的流变曲线进行了拟合,结果表明,对于不同油水比的合成基钻井液体系,宾汉、卡森、H-B三种流变模式均能较好地反映低温高压条件下钻井液的流变特性,幂律模式相对较差;与宾汉、H-B模式相比,卡森模式的拟合效果最佳。为便于水力学计算,建议用宾汉模式来表征气制油合成基钻井液的流变特性,并进行水力学计算。

深水钻井条件下合成基钻井液流变性

目前合成基钻井液体系在深水钻井中应用比较广泛,其低温流动性也成为深水钻井中较受关注的问题。通过测定线性α-烯烃合成基钻井液在不同组成时的黏度-温度特性,研究了乳化剂种类、有机土加量、油水比以及钻井液密度等对合成基钻井液低温流动性影响,探讨了基油种类和黏度对油包水钻井液的黏度-温度特性影响。实验结果表明,乳化剂种类是影响线性α-烯烃合成基钻井液低温流动性的最主要因素,其次是有机土加量和油水比,而加重材料对合成基钻井液低温增稠程度影响较小;基油低温黏度是影响深水合成基钻井液体系黏度的重要因素。线性α-烯烃合成基钻井液较矿物油和气制油基钻井液具有更优的低温流动性,可以应用于深水钻井作业。

FLAT-PRO合成基钻井液在南海东部超深水井的应用

随着石油勘探开发的不断深入,南海东部作业了荔湾22-1-1超深水井,该井作业水深达2619.35m,实测海底温度为1.9℃。由于水深的增加,相比常规深水井,钻井液作业面临海底温度低、作业窗口窄、隔水管段井眼清洁差、易井漏等作业风险。恒流变合成基钻井液是深水、超深水井常用的钻井液体系,FLAT-PRO合成基钻井液体系的黏度、切力受温度和压力的影响小,特别是动切力、静切力和低剪切速率黏度等参数在4~65.5℃下变化平稳,满足超深水作业的要求。本井在17-1/2"、12-1/4"井段使用了FLAT-PRO合成基钻井液体系,现场作业中体系恒流变性能稳定、携岩能力强、井眼清洁效果好、ECD值较低,起下钻及电测顺利,满足了窄安全密度窗口作业的要求。

提切剂对合成基钻井液流变性的影响

对比分析不同温度下3种提切剂对全油/油包水合成基钻井液的提切效果及作用机制,模拟海洋深水钻井立管中低温、低流速条件,对比提切剂对油包水合成基钻井液黏温特性的影响,采用Haake RS300流变仪选用Rot模式测试不同提切剂配制的油包水钻井液的凝胶尖峰和流变曲线,选用Osc模式分析钻井液的弹性模量和黏性模量。结果表明,较高相对分子质量、具有多种极性基团的提切剂通过氢键形成弱凝胶,可提高低剪切速率下的黏度,改善油包水钻井液的触变性以及弹性模量,从而有效悬浮重晶石和清洗井眼。

深水钻井条件下气制油合成基钻井液低温流动性室内研究

气制油是一类新型合成基础油,具有粘度低、不含芳烃和生物降解性好等特性。研究了在深水钻井条件下影响气制油合成基钻井液低温流动性影响因素;结果表明,乳化剂类型、油水比变化、有机土加量等是影响气制油合成基钻井液低温流动性的主要因素;在此基础上优选出气制油合成基钻井液配方:70%气制油+30%盐水+3%有机土+4%乳化剂+0.5%润湿剂+3%降滤失剂+2%石灰。对比分析了线性α-烯烃、5号白油和气制油基油包水钻井液粘温特征,结果表明,气制油合成基钻井液具有较好的低温流动性,完全可以适用于深水钻井。

一种深水合成基钻井流体流变稳定剂的研发

在深水钻探作业中,由于海底温度较低,海底静液柱压力较大,浅层欠压实,深水表层孔隙压力和破裂压力的窗口较窄,常导致井漏和循环当量密度(ECD)不易控制。为解决上述问题,国外研制出一类新型的具有恒流变特性的合成基钻井液(CR-SBM)。通过对国内外CR-SBM性能的调研,研制了钻井液流变稳定剂,并确立了恒流变合成基钻井液的基本配方。利用深水钻井用低温高压可视化装置测试了体系在真实低温高压状态的流变性,构建的合成基体系具有低温恒流变特性。

深水线性α-烯烃合成基钻井液性能室内研究

合成基钻井液在深水钻井中应用非常普遍。针对线性α-烯烃基液,研究了乳化剂种类、油水比、有机土加量等因素对钻井液性能的影响,在此基础上优选出了一种合成基钻井液配方,即:油水乳状液+3%有机土+4%乳化剂E+0.5%润湿剂+3%降滤失剂,水相的体积分数不超过30%。对比分析了线性α-烯烃、白油和气制油基油包水钻井液性能,结果表明,线性α-烯烃合成基钻井液具有更好的低温流动性,更适宜于深水钻井。

抗高温合成基钻井液用乳化剂研究及应用

为满足高温高压钻井要求,研选了两种抗高温乳化剂,对乳化机理进行了探讨。评价了主乳化剂(EMUL)、辅乳化剂(COAT)的界面流变性,乳液抗温、抗长时间老化性能及微观形貌。用EMUL和COAT配制了抗高温合成基钻井液并评价其性能。结果显示,在不同频率下EMUL降低油/水界面张力至2.5mN/m,COAT的界面扩张模量最高,混合乳化剂形成的乳液滴弹性模量大于粘性模量。EMUL和COAT配制的乳液高温时稳定性更强,静置72h后仍具有较好乳液稳定性,乳液粒径基本保持不变。用EMUL与COAT配制的合成基钻井液抗温达220℃、性能稳定、流变性能优异、滤失量小、抗污染能力强。EMUL主要降低油水界面张力,COAT主要提高界面膜强度,混合乳化剂形成的乳液滴是弹性模量大于粘性模量的弹性液滴。

深水钻井液国内外发展现状

分析了墨西哥湾、巴西、西非等深水区块地层特性,介绍了深水盐层特性以及钻井过程中面临的技术挑战,并针对深水盐岩及活性泥岩等复杂地层对钻井液设计提出了要求,结合国内外不同公司研制开发的深水高性能水基钻井液以及深水恒流变合成基钻井液体系,归纳总结了深水钻井液国内外发展现状。

适用于深水钻进的合成基液探索

合成基钻井液流变性受基液的影响很大。研究了自行研制的4种气制油DWO1、DWO2、DWO3、DWO4及2种国外合成油的碳链分布、理化特性及黏温特性,并对不同基液配制的合成基钻井液性能进行了测试与评价。实验发现,使用其中一种国外合成油(主要由C9～C16组成,C9～C16占85.623%)或DWO4(主要由C9～C16组成,C9～C16占98.622%)作基液所配制的合成基钻井液,其在中低温(4～66℃)条件下流变性稳定,且综合性能指标均能满足现场深水正常作业的要求。由实验结果可以得出,碳链分布相对集中的基液,其黏度受温度的影响变化相对平缓。

中国自主研发深水钻井液技术实现“领跑”

前不久,由中国自主研发合成基钻井液的恒流变温度范围指标超越当前国际同类型技术,分别突破最低3℃和最高180℃的极限温度。这标志着中国自主研发的深水恒流变合成基钻井液技术(以下简称“深水钻井液技术”)达到国际领先水平,为中国进一步开发更高难度深海深层油气资源提供坚实技术保障。恒流变温度是深水钻井液技术的关键指标之一,要求温度范围内的流变性能变化平稳。此前国际同类型技术的极限温度分别是最低4℃和最高163℃,本次我国在深水钻井液技术上的重大突破将大幅度提高该技术的应用范围,为中国在更加极端环境下开发深海深层油气资源提供了技术保障。