抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用

针对高温深部复杂地层的钻探需求,通过分子设计研发出一种抗温达200℃、具有刚性结构和高温形变能力的抗高温封堵防塌剂SMNA-1。该剂在140~200℃广谱温度范围内,能够通过其变形性和黏结性有效地堆积填充黏结滤饼,同时利用其自身的疏水性能在滤饼表面形成封堵膜,束缚自由水,增强滤饼的韧性和致密性、降低高温高压滤失量,提高钻井液的封堵防塌能力。以抗高温封堵防塌处理剂为主剂SMNA-1,优选抗高温降滤失剂SMPFL-L、SML-4和高效润滑剂SMJH-1等抗高温处理剂,构建出抗高温强封堵钻井液体系。抗高温聚合物降滤失剂SMPFL-L以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基长链烷基磺酸、双烯磺酸等单体采用自由基聚合制得,分子量较低,且分子量分布具有多分散性,饱和盐水基浆中加入2%SMPFL-L后可使高温高压滤失量降低至54 m L,该剂还具有良好的解絮凝作用,耐温达210℃。抗高温抗盐降滤失剂SML-4是针对高密度钻井液固相加重材料含量高对降滤失剂要求,研发的一种降滤失剂,其能够部分改变加重材料表面性质,提高加重材料的分散性,降低水化膜厚度,4%SML-4可使高密度盐水浆的API滤失量由164 m L降至5.8 m L,且不增加钻井液的黏度。在密度为2.0 g/cm^3钻井液中加入2%高效润滑剂SMJH-1,极压润滑系数降低率为24%。该体系在新疆顺北1-1H井三开井段现场应用近1 300 m,施工顺利,未出现任何复杂情况,试验井段平均井径扩大率仅6.88%,井身质量好,取得了良好的应用效果。

抗高温防塌处理剂合成研究与评价

针对高温深部复杂地层的钻探需求,采用分子结构设计思路,通过优化设计骨架、形变和分散性能,优选反应原料和合成方法,设计并研发出具有高温变形、弹性封堵、黏结固壁等功能的抗高温防塌处理剂FT-200。通过红外光谱、核磁谱图、元素分析、热失重等方法对FT-200进行结构表征。结果表明,所制得的FT-200达到设计目标,具有良好的抗高温性能。进一步通过压力传递实验、扫描电镜、高温高压滤失、加量优化、配伍性能、不同密度下钻井液性能的研究对其进行性能评价。结果表明FT-200抗温可达200℃以上,泥页岩渗透率可降低70%以上,明显改善了滤饼质量,显著降低了高温高压滤失量,且具有良好的配伍性,能够有效封堵硬脆性泥岩的微裂缝,提高钻井液的封堵防塌性能。

长庆气田小井眼钻井液技术研究与应用

为解决长庆气田小井眼施工中存在的井漏、地层自呼吸、井壁失稳、携岩困难、电测成功率低等问题,从水力参数、岩屑清除和钻井液体系入手,在兼顾降低循环压耗和提高环空净化能力的同时,设定合理的泵排量,以此预防井漏、避免地层自呼吸现象;从新的实验评价方法入手,结合小井眼钻井液施工特点,优选出复合抑制剂CQFY作为主抑制剂、天然高分子降滤失剂NAT20作为降滤失剂、无荧光白沥青NFA-25作为封堵剂,确定钻井液体系配方。2018年至今施工的φ165.1 mm井眼和φ152.4 mm井眼均使用了该技术。现场应用表明,该技术可有效保证井壁稳定,井径规则,并可预防井漏,避免地层自呼吸现象,提高了钻速,电测成功率高。完成φ165.1 mm井眼235口井,电测成功率为84.7%,φ152.4 mm井眼7口,电测成功率为100%,取得了较好的应用效果。

钻孔孔壁坍塌掉块现象的分析研究及处理

分析了在复杂地层钻进过程中钻孔孔壁坍塌掉块事故发生的原因、征兆及特点 ,提出了该种事故的预防措施 ,并指出采用特殊泥浆、套管隔离。

缅甸D区块高陡高压地层封堵防塌钻井液技术

缅甸D区块地层属高陡高压地层、断层多,地层水敏性强且裂缝发育,钻井过程中多井发生井壁坍塌,其中,P-1-1井最具代表性,该井由于井塌造成的卡钻高达32次,井径扩大率达100%。使用常规的KCl聚合物钻井液体系及套管封隔技术等均不能解决井塌难题。为此,通过室内实验研究,优选出以微米级乳化沥青为防塌剂、以KCl和聚合醇为主抑制剂、以聚阴离子纤维素为降滤失剂、以磺化聚合物为高温稳定剂的微米乳液防塌钻井液体系。该体系与优化前的钻井液相比,页岩膨胀率降低15%,页岩回收率提高50%。结合提高钻井液密度,优化钻井液流变性能,降低钻井液API滤失量等配套技术措施,在D区块现场应用取得了较好的防塌效果,易塌井段井径扩大率由100%降低到20%,钻井时效提高了35%,钻井成本降低20%。该套钻井液技术解决了缅甸D区块高陡构造、高压地层井壁坍塌问题。

页岩气井钻井液井眼强化技术

页岩气地层有着易表面水化剥落掉块、微裂缝发育、脆性好而裂缝易压裂等理化特性,目前,页岩气开发中常用的油基和合成基钻井液体系,起到了很好的防塌防卡效果。但随着开发的深入和地层特性的变化,如钻遇破碎带、裂缝异常发育的地层,采用油基体系仍然会出现大量掉块和严重井塌。为了解决易破碎性地层又垮又漏的复杂情况,需要及时有效地强化已形成的井眼。在钻井液中引入井眼强化剂YH11和BT100,室内实验对加入2种处理剂的钻井液进行了评价,研究出了一套适用于页岩气钻井液的井眼强化技术。该钻井液密度可调范围大,现场可控制在低密度范围1.14～1.50 g·cm^(-3),该体系抑制能力强,在防漏方面实现了低密度钻进,并且该钻井液体系具有良好的成膜封堵效果,解决了井壁稳定和承压能力低的矛盾,减少了井下复杂情况,确保了井下安全,进一步促进了机械钻速的提高。室内实验和现场应用都表明,井眼强化剂能及时胶结破碎性地带和封堵微裂缝而使井壁变得更致密,大大降低井壁的孔隙度和渗透性,有效阻止液柱压力向井壁孔隙的传递和阻止滤液的深度侵入,减少井壁支撑力的损失,获得防塌和防漏的双重效果。

煤矿井下定向钻进防塌乳液研究

治理煤矿瓦斯最有效的办法是通过钻孔对其进行抽采。以聚丙烯酸酯(PCM)、三醋酸纤维素(TCA)为单体,采用反相乳液聚合法合成了MZ-1乳液。通过室内实验评价其流变性能、防塌护壁性能及抗煤粉污染能力,并在冀中能源东庞煤矿三水平通风绕道2号钻场9号钻孔进行了现场试验,结果表明:MZ-1乳液配制的冲洗液具有良好的流变性,较低浓度条件下具有较高的黏度和切力;防塌护壁能力也较国外进口的A乳液、B乳液、植物胶及PHP强;具有较强的抗煤粉污染能力,在煤粉体积分数达到10%时,仍然具有较好的流变性。

松南地区YS-2井火成岩地层欠平衡钻井液技术

松辽盆地南部长岭断陷营城组火成岩为低压非均质气藏,为了满足勘探需要采用欠平衡钻井施工,由于岩性复杂常常导致钻井施工异常困难。在YS-2井实施低密度聚合醇防塌钻井液,该钻井液利用聚合醇溶液的浊点效应,同时配合非渗透屏蔽剂和封堵防塌剂,可防止钻井液滤液侵入地层,既加强了防塌、润滑的作用,又可达到油气层保护的效果。对于火成岩非均质气藏进行勘探,采用低密度聚合醇防塌钻井液实施欠平衡作业,钻井液性能相对于油基钻井液易于控制,有利于气液分离、缩短钻井液配制时间、及时处理探井施工中因地层因素导致的复杂情况,降低使用成本;通过密度的合理调控充分实现了欠平衡钻进的地质目的,且配合有效的防塌措施实现了井壁稳定与安全快速钻进。

顺北油田破碎地层井壁稳定钻井液技术

针对顺北油田多口井钻遇破碎地层时发生坍塌掉块、阻卡频繁的技术难题,开展了地质研究、钻井液对策和室内优化研究及现场应用。研究发现,破碎地层岩性为非黏土矿物,钻井液或滤液侵蚀后使自发育孔缝网易增压连通,使层理界面黏合力降低,单元变得松散,进而诱发大规模剥落掉块和坍塌卡钻等。在岩性组成无黏土矿物但应力集中且地层破碎的基础上,实现亚微米-微米级(0.1~100μm)全面有效封堵,遏制钻井液或滤液侵入井周地层孔缝,保证钻井液具有高效携岩性,是破碎地层钻井液稳定井壁的关键。以原四开抗高温聚磺钻井液为基础,进行室内配方优化,研发了适合破碎地层的井壁稳定钻井液。四开应用全程未出现掉块阻卡等钻井事故,安全顺利钻达设计井深8014 m,创该区块储层段钻时最短记录。顺北Y井现场应用表明,井壁稳定钻井液性能优异,可防止破碎地层坍塌失稳,推广意义重大。

福101x井钻井难点及对策

福山油田位于海南岛琼北地区和琼州海峡,主要地质构造为福山凹陷,地质条件复杂,多属小型断块构造,勘探开发难度较大。通过分析福101x井的施工技术难点,提出相应的解决办法,现场应用效果良好,对福山油田钻探大位移、大井斜井工程技术具有一定借鉴意义。

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5%SMJA、3%KCl、2.5%SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2%SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。

省级通道茂力格尔大桥钻孔桩施工质量控制

针对内蒙古茂力格尔大桥基础钻孔桩施工过程中容易出现的坍塌断柱、扩孔系数偏大、岩层硬等实际情况,采取相应的质量保证措施,确保大桥钻孔桩的工程质量。

杭锦旗区块防塌防漏钻井液技术

杭锦旗区块具有丰富的天然气资源,但在钻井施工中井壁失稳及漏失问题严重,严重影响钻井进度。为此,在充分认识该区块地质特征的基础上,开展了钻井液防塌防漏技术研究。地层物性分析表明,该区块属于典型断层发育区域,地层存在泥岩混层、胶结强度低、微裂缝发育、极易受到损害等问题,导致井壁失稳及漏失问题严重。基于此,通过研发温敏变形型封堵剂SMSHIELD-2、高效润滑剂SMLUB-E、随钻防漏堵漏材料SMGF-1,形成了针对该地区的井壁稳定防塌技术和随钻堵漏技术。室内实验表明,SMSHIELD-2加量为1%时,钻井液高温高压滤失量降至15mL,并且增强了滤饼韧性;润滑剂SMLUB-E可使极压润滑系数降至0.033;堵漏剂SMGF-1由不同粒径大小材料复合而成,显著提高地层承压能力,降低漏失量;通过配方优选,形成了防塌、防漏钻井液。该技术在杭锦旗区块2口试验井成功应用,一次性钻穿易漏地层,钻遇泥岩井段未发生坍塌问题,井径扩大率小于5%。

KCl聚磺钻井液体系在延长气田水平井的应用

鄂尔多斯盆地气藏类型多为低孔低渗砂岩气藏,通过水平井技术扩大泄流面积,充分挖掘储层潜力,提高单井产量,达到提高气田开发效益的目的。延长气田自2011年开始水平井钻探,但是钻井过程中经常钻遇井漏、井塌等复杂事故,钻井周期长、成本高,水平井开发效益不明显。通过对水平井的地质、工程概况和钻井液技术难点进行分析,针对气田水平井井壁失稳和井漏等两大突出问题,结合地层对钻井液抑制性和封堵性的要求,对比聚磺钻井液和KCl聚磺钻井液的抑制性和封堵性,KCl聚磺钻井液体系具有强的抑制性和封堵性。现场两口井应用证实,KCl聚磺钻井液具有预防垮塌与漏失的优点,钻井周期短,无复杂事故发生,经济效益明显。

地面定向钻进技术在煤矿陷落柱突水防治中的应用

为了治理潘集二矿重大突水事故,提出了地面定向水平孔技术截流堵源的方案。潘集二矿12123工作面上、下底抽巷联络巷底板发生突水,瞬时最大突水量达14 000 m3/h,矿井部分被淹。因工作面上方存在湖泊和多个采空区,遂选择地面定向水平钻孔施工方案,即在地面施工一个定向水平堵源主孔对突水点灌注沙石骨料完成充填、形成顶板盖层,再通过主孔由地面注浆站灌注水泥浆完成陷落柱的封堵工作,并施工四个水平分支孔探查了陷落柱形态特征。结果表明,陷落柱导水通道被成功封堵,堵水率达到100%,显示了地面定向水平钻孔技术在陷落柱突水治理中的优越性,为今后类似突水事故的治理提供了宝贵的经验。

专项封堵防塌技术在塔中油田的应用

塔中油田白垩系、三叠系、二叠系和石炭系地层在压实过程中形成巨厚硬脆性泥岩层段,层理裂缝发育,为避免在起钻和短提时发生垮塌、卡钻事故,针对易垮塌层制定了专项封堵防塌施工方案。并优选出了如下的专项封堵防塌钻井液配方：井浆＋（2%~3%）SY-A01＋（1%~2%）TYRF-1＋（1%~2%）PGCS-1＋（3%~5%）KCl＋（0.5%~1%）TP-2＋（3%~5%）超细碳酸钙＋（2%~3%）油溶性润滑剂＋加重剂,利用不同种类、不同粒径防塌剂的＂多元协同＂作用,在井壁上形成一层具有防渗透和防冲刷能力的封堵层。中古431-H4井针对易垮塌层段进行4次专项封堵,在长达55.3 d浸泡况下,5次起下钻和3次短程起下钻过程中井壁稳定。该技术能够解决硬脆性泥岩和玄武岩引起的井壁失稳问题,能有效降低钻井液防塌成本,不影响纯钻时效。

川东分枝定向井钻井液技术

本文针对川东定向斜井和地层特点介绍了使用复合乳化磺化钻井液的井眼净化、摩阻控制、防塌和防漏堵漏等技术。总结了川东分枝定向井工艺技术规范,并通过现场实例予以充分论证。

聚胺抑制防塌钻井液的研究及其在川西地区的推广应用

针对四川川西地区井壁失稳的技术难题,参考强抑制性水基聚胺钻井液体系研究及应用现状,通过室内试验优选出适合该地区的聚胺抑制防塌钻井液体系,该体系具有良好的流变性、抑制性、抗温性、防塌性,并以先导性试验的方式在川西高庙4井、什邡115-1H井,石平2-1H井应用,取得了明显的效果。截至2013年11月,已经成功应用于122口井,基本解决了四川相关地区井下井壁失稳技术难题。

玉东7-4-2井钻井液技术优化及应用

针对塔北玉东区块上部地层缩径阻卡、膏盐岩层蠕变缩径和垮塌卡钻、高密度盐水钻井液流变性及滤失量控制难等一系列问题,玉东7-4-2井通过对钻井液技术的优化,解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题,易塌层段井径扩大率仅为7.5%,钻井周期比邻井节约20d以上,提速效果显著。