准噶尔盆地中部永进油田超深井井壁稳定钻井液技术

永进油田位于准噶尔盆地中部Ⅲ区块,储层为侏罗系西山窑组,油气埋藏深,地质构造复杂。前期勘探中采用四开制井身结构,随后调整为三开制,二开及以下地层钻进过程中复杂情况频发,井壁稳定性差,钻完井时效低,且前期已完钻井储层污染严重,制约了永进油田勘探与开发进程。为此,基于对该区超深井钻井液技术难点的分析,制定了相应的稳定井壁技术对策,据此针对二开长裸眼井段,研选聚胺强抑制钻井液体系;针对三开复杂地层,研选合成基强封堵钻井液体系。两种钻井液体系经过评价实验与现场应用,均获良好结果。评价实验结果表明,两种钻井液体系均具备较强的抑制性能、封堵性能,针对三开复杂地层的合成基强封堵钻井液体系兼具储层保护性能。两种钻井液体系在永进油田9口井的现场试验应用结果表明:(1)两种钻井液体系辅以现场施工工艺,所形成的超深井井壁稳定钻井液技术切实可行,能够保证应用井在二开长裸眼井段及三开复杂地层钻进过程中井壁稳定,起下钻通畅,中完及完井作业顺利;(2)对比前期完钻的8口井,应用超深井井壁稳定钻井液技术顺利完钻的9口井,井身质量明显提高,钻井、完井时效显著提升(平均钻井周期缩短69.61%,平均完井周期缩短65.29%,平均机械钻速提高80.88%),取得了良好的优快钻井效果;(3)钻井液对储层的污染性小,取得了良好的储层保护效果,应用井完井试油获得稳定高产工业油气流,首次实现了对永进油田油气储量的有效动用。结论认为,井壁稳定钻井液技术在永进油田超深井钻井中的成功应用,为该区块的后续勘探开发提供了有力保障,对其他区块超深井或存在井壁失稳问题井的钻井液技术研究亦有参考意义。

裂隙发育硬脆性泥岩井壁失稳机理及其解决措施

高邮凹陷钻进深层戴南组与阜宁组裂隙发育泥岩时发生井壁失稳,造成起下钻、测井遇阻卡,影响钻井速度及地质资料的录取、延误深层油气藏勘探/开发工作的进程。为提高深层钻井速度,通过对已钻井资料及坍塌地层组构特性分析,探讨了戴南组与阜宁组裂隙发育硬脆性泥岩井壁失稳机理,研究出提高该类泥岩封堵性的钻井液技术对策。采用醋酸钾、聚胺、大分子聚丙烯酰胺作为抑制剂,采用特种润滑剂RH85、特种封堵剂NF-25与ZHFD、成膜剂CMJ-2等复配作为封堵剂所组配的强抑制强封堵醋酸钾聚胺钻井液,能抑制裂隙发育硬脆性泥岩开裂,可用于裂隙发育硬脆性泥岩地层钻井施工。

高效环保型页岩气开发水基钻井液体系研究

目前在页岩气水平段钻井过程中常用油基钻井液,但存在一系列环保问题。因此,有必要研究出一种可替代油基钻井液的高效环保型水基钻井液体系。针对涪陵礁石坝区块龙马溪-五峰组页岩气地层的实际情况,通过老化前后流变性、高温膨胀率、滚动回收率、常温中压失水、高温高压失水以及极压润滑摩阻系数等实验,以KCl和甲酸钠为抑制剂、准纳米颗粒与新型Soltex复配、高效润滑剂与乳化剂复配,研制出一种强抑制性、强封堵和良好润滑性的高效环保型水基钻井液体系。性能评价结果表明,该体系膨胀率为5.12%、FL_(API)为1.6mL、FL_(HTHP)为4.8mL、K_f为0.14,能够满足水平段泥页岩地层钻进的要求。

霍003井钻井完井液技术

霍003井位于准葛尔盆地南缘霍尔果斯背斜10井区,井下具有粘弹塑性、易造浆的软泥岩和破碎微裂缝发育的硬脆泥岩交替出现,极易造成缩径阻卡和井壁垮塌。安全钻井液密度窗口几乎不存在,使钻井液密度选择和使用极为困难。霍003井一开使用聚合物正电胶钻井液,二开使用钾基聚磺钻井液,三开和四开使用氯化钾有机酸钾多功能封堵磺化钻井液,采用强抑制性和多功能多元封堵的措施,经过现场合理调配维护,形成了一套较好的钻井液体系。现场应用表明,该套钻井液体系抑制性和封堵能力强,使用合适的密度、粘度和切力,对抑制软泥岩分散造浆、膨胀、缩径和裂缝发育硬脆泥岩的垮塌起了重要作用;井下复杂事故出现次数减少,钻井速度较快,钻井周期较短,钻井总成本较低,整体经济效益较好。

苏里格气田桃7井区水平井斜井段和水平段适用钻井液体系

鄂尔多斯盆地苏里格气田桃7井区钻探目的层为二叠系石盒子组盒7段,该区块内石千峰组和石盒子组地层(简称"双石层")极易吸水膨胀进而引起井壁失稳和钻头泥包等井下复杂情况。针对上述难题,以室内研究为技术支撑,主要考虑抑制性、润滑性能及流变性能,分别研制出了钾盐聚磺钻井液体系和强抑制低伤害暂堵钻井液体系。在该井区内一口水平井(桃7-17-19H井)所进行的实验结果表明:钻进该水平井斜井段所采用的钾盐聚磺钻井液体系具有良好的抑制性能和井眼净化能力,成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、坍塌掉块、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题;第三次开钻水平段所使用的强抑制低伤害暂堵钻井液体系同样表现出众多优点——性能稳定、失水量低、润滑防卡性能良好、暂堵效果显著、能有效保护储层。桃7-17-19H井完钻井深4 360 m,其中水平段长900 m,钻井周期39.25 d,并获得无阻流量108×104m3/d的高产气流。应用效果表明:上述钻井液体系适用于桃7-17-19H井,保证了钻井施工安全,大大提高了机械钻速,创造了苏里格气田水平井钻井周期最短的纪录,值得推广。

延长气田强抑制强封堵胺基钻井液技术

针对延长气田地层特性、井壁失稳原因、储层特性等特点,开展了强抑制强封堵胺基钻井液研究。实验室采用抑制膨润土造浆实验,优选出抑制效果与聚醚胺相同、成本较低的胺基抑制剂AI-1。采用延长气田刘家沟组泥岩进行的页岩滚动分散实验和膨胀率实验表明,AI-1的抑制性好,对钻井液性能影响小。采用AI-1作抑制剂,改性淀粉、SPNH及PAC-LV作降滤失剂,ZHFD和FT-1作封堵剂,优选出强抑制强封堵胺基钻井液。该钻井液的流变性能较好,滤失量低,具有良好的泥饼质量、强的抑制性与封堵性能,对气层的损害程度低,对延长气田石盒子组、山西组、本溪组等气层岩心的渗透率恢复值在90%以上。该钻井液在延长气田3口井的使用,防止了井塌、井漏的发生,井径规则,提高了钻井速度,减少了对气层的损害。

钻井液封堵性对徐闻区块涠三段井壁失稳的影响

在徐闻区块钻井过程中,钻遇涠洲组时发生了井塌等井下复杂事故,但通过对测井数据和地层3个压力剖面数据分析,发现钻井使用的钻井液密度均高于地层坍塌压力当量密度,且涠三段地层层理裂隙比较发育。利用给出的坍塌压力当量钻井液密度简化计算式,计算了钻井液浸泡后岩心坍塌压力的变化,其结果表明,随着钻井液浸泡时间的增加,岩石强度下降,进而造成地层坍塌压力大幅度增加,岩心浸泡5 d坍塌压力增加了12.15%。对涠三段地层井壁失稳情况及影响因素进行了分析,认为该层位井壁失稳机理为:钻井液封堵性不足以阻止钻井液滤液侵入地层,造成地层强度下降和近井壁孔隙压力升高,进而导致地层坍塌压力升高,诱发井壁坍塌。采用有机盐、包被剂和胺基抑制剂改善了钻井液抑制性,采用ZHFD、QS-4和NFA-25作为封堵剂,形成了强封堵强抑制的有机盐胺基钻井液,延长了井壁坍塌周期,有效解决了涠三段井壁失稳的技术难题。

硅酸钾聚合醇钻井液体系的实验研究

将硅酸钾的胶凝沉淀效应和聚合醇的浊点效应结为一体,建立了一套具有胶凝-浊点效应的膜结构硅酸钾聚合醇钻井液体系。性能评价结果表明,硅酸钾聚合醇钻井液具有流变性好、滤失造壁性好、抑制性强、抗污染能力强(可抗6%NaCl,抗5000mg/LCa^(2+)和Mg^(2+),抗15%钻屑)、润滑性好、封堵能力强和热稳定性好等特点,膜效率达到了82%。通过电镜扫描研究了硅酸钾钻井液和硅酸钾聚合醇钻井液形成的泥饼表面和泥饼断面情况,结果表明,硅酸钾聚合醇钻井液泥饼表面片状膜结构伸展性好且连接性紧密,断面较紧凑且均匀,既有硅酸钾处理后泥饼所呈的片状膜结构,又有聚合醇处理后泥饼整体似一层的致密特性。该钻井液兼有硅酸钾钻井液和聚合醇钻井液的优点。

强封堵油基钻井液钻遇储层解堵技术

南海北部湾盆地涠西南凹陷的WZ油田群,由于存在稳定性极差的W2段灰色泥岩,采用强封堵油基钻井液钻进解决了井壁稳定问题,但是对储层保护也提出了新的挑战。通过对该钻井液可能造成的储层伤害原因分析,研究出了针对性强的解堵液和解堵工艺。室内评价结果表明,强封堵油基钻井液解堵液与地层流体和完井液配伍性好,泥饼清除率达90%,解堵液对油基钻井液污染后的岩心有较好的解除效果,渗透率恢复值在90%以上。WZ11-1N-A12Sa的现场应用情况表明,油井产量从作业前的70 m3/d增加到作业后的260 m3/d,效果显著。

抗高温强抑制性钻井液体系的研究与应用

印尼JABUNG油田的Gumai泥页岩地层水敏性极强,因井壁失稳造成的井眼事故频繁发生。通过选用新型抗高温聚合物包被抑制剂GWTEMP、沥青类抗高温降滤失封堵剂GWTEX,并引入油基钻井液用降滤失封堵剂GSL(黑色液态褐煤乳液)等高效处理剂,构建了满足JABUNG油田钻井需要的KCl-GWTEMP强抑制性钻井液体系,其中GWTEMP抗温在205℃以上,抗盐达饱和,分子量较其他聚合物包被剂分子量低,易溶于水。室内实验和现场试验均证明,该钻井液具有良好的流变性、降滤失性、封堵和抑制性能,能保持井壁稳定;极压润滑系数在0.05以下,可很大程度地减少高扭矩和压差卡钻等的发生;试验井井眼规则,电测井径扩大率仅为3.14%。

页岩水平井斜井段强抑制强封堵水基钻井液技术

泌页HF1井斜井段EH3Ⅱ、EH3Ⅲ地层以泥页岩为主,黏土矿物含量高,页理、裂隙发育,采用的水基聚合物钻井液抑制性不强、封堵页理、裂隙能力差。研究出一种强抑制强封堵水基钻井液,其对泌页2HF井EH3Ⅱ段、EH3Ⅲ段地层有强的抑制水化膨胀效果,在钻井液中16 h膨胀率分别为6%和0.88%;封堵能力强,API滤失量、高温高压滤失量低,井径扩大率为2.17%,没有发生钻头泥包、托压和井壁垮塌现象;润滑性好,摩阻系数低,只有0.078 7。

高密度强抑制性钻井液在缅甸PYAY油田的应用

泥岩水化分散造浆性强,是中油国际在缅甸Pyay油田钻井过程中遇到的一个显著难题。CNPC于2005年2月28日在缅甸钻开钻的第一口探井PSC-1井因泥浆性能问题,曾发生多次井下卡钻事故,影响PSC-1井钻井进度和钻进安全,并最终工程报废。鉴于此种状况,CNPC决定对PYAY油田钻井液体系选择问题展开研究。在高密度条件下,通过对两性离子聚磺钻井液和两性离子聚磺钾盐钻井液体系进行研究,优选了其中一种作为Pyay油田日后钻井所选用的钻井液体系。同时对处理剂(降滤失剂、润滑剂)也进行了优选,在Pyay油田安全顺利地钻成了PSC-101和PSC-2两口试验井,并且各项钻井经济技术指标均比PSC-1井有了显著提高。事实证明两性离子聚合物钾盐钻井液体系可以满足Pyay油田安全钻进需要。

天长深层泥页岩井壁失稳机理及防塌对策

天长地区深层泥页岩钻井中发生井壁失稳,造成起下钻遇阻、长时间划眼、电测阻卡、填井侧钻等复杂事故,大幅增加钻探成本,影响钻井速度和电测资料的获取,延误该区深层油气藏勘探开发进程。为此,通过对已钻井资料及坍塌层组构特性分析,探讨了阜宁组泥页岩井壁失稳机理,研究提出整体抑制、分级封堵、协同增效的钻井液防塌对策。在室内研究基础上,采用聚胺、聚醚多元醇及纳米封堵剂与江苏油田常用复合金属离子聚合物钻井液体系复配,建立了强抑制强封堵聚醚醇胺钻井液体系配方。室内研究与现场应用表明,该体系能有效抑制天长地区深层阜宁组硬脆性泥页岩井壁失稳,为深层硬脆性泥页岩地层钻井施工提供了钻井液技术借鉴。

宝南侏罗系地层井壁失稳机理的研讨

宝南区块自1996年7月开始钻探到目前为止共完钻5口井,这5口井在钻进侏罗系地层时均不同程度地出现了起下钻阻卡、卡钻、测井遇阻卡、断钻具、井漏等井下复杂情况与事故,严重影响了钻井周期,其原因是泥页岩/煤层井壁坍塌与砂砾岩蠕变缩径引起的井壁失稳。室内研究结果表明,井壁坍塌的根本原因是5口井的使用钻井液密度皆小于计算坍塌压力。砂砾岩地层井眼缩径的原因是这类地层具有一定的流变性,特别是在钻井液长期浸泡的情况下,地层向井眼内蠕变,导致井眼缩径。采用改进的三轴岩石强度试验机作试验装置,对砂砾岩地层的蠕变特征进行了测试,并在此基础上研究了井眼缩径的原因及对策。依据实验结果对砂砾岩地层井眼缩径率的计算结果表明:井眼缩径率随着井眼钻开时间的增加而增大,随着钻井液密度的增大而逐渐减小,而且不同类型钻井液在相同密度的情况下,井眼缩径造成阻卡的时间不同,例如采用醋酸钾强封堵钻井液或全油基钻井液,在使用合理的钻井液密度的情况下,可以延长安全钻井周期。

强封堵有机盐钻井液在致密油水平井中的应用

阿密1H井是华北油田针对致密油领域在二连油田部署的第1口预探水平井,完钻井深为2 700 m,水平位移长1 218 m,水平段长970 m,水平井段岩性以大段硬脆性泥岩或砂泥岩为主。用邻井泥岩掉块做实验发现,掉块在有机盐/聚胺高抑制性溶液中的回收率很高,但浸泡实验表明,岩屑块仍然在短时间内出现明显的裂纹,长时间浸泡后掉块水化分散明显;掉块在有机盐/铝合物封堵剂溶液中浸泡20 h后,铝合物在掉块表面或裂缝处析出白色沉淀,紧密附着在岩屑上。因此决定采用具有良好抑制性的有机盐钻井液钻井,并且引入了铝合物封堵剂封堵硬脆性泥页岩微裂缝。在现场施工中,该强封堵强抑制钻井液克服了井眼水平位移大、井壁易垮塌、井眼轨迹复杂、完井作业时间长等诸多难题,满足致密油特殊地层开发的钻井需求。

强抑制封堵钻井液体系研究及应用

针对伊拉克米桑油田Fauqi区块钻井过程中易发生井壁坍塌、漏失难题,设计开发了新型强抑制封堵钻井液体系。该体系通过KCl、硅酸钠和聚胺抑制剂的多元复合作用,实现对页岩水化分散的有效抑制,页岩膨胀率较清水降低67.6%,毛细管吸入时间较清水降低64.4%。该体系在物理封堵基础上配合硅酸盐的化学固壁作用,低渗沙盘封堵试验滤失量仅为9.6 m L,能有效封堵地层孔隙、微裂缝,减少滤液对地层侵入,提高井壁稳定性,避免井下漏失发生。该体系在伊拉克米桑油田FQCS-41井的五开井段进行了现场应用,结果表明该体系在钻进过程中性能稳定,流变状态良好,井径规则,五开井段平均井径扩大率仅为1.2%。

疏水抑制水基钻井液在长宁H25-8井的应用

在页岩气井钻井中,油基钻井液占据着主导地位,但随着人们环保意识的提高和投资的减少,页岩水基钻井液逐渐成为人们关注的重点。常规水基钻井液体系对页岩水平井而言,润滑性和井眼清洁能力较差,在造斜段和长水平段易出现高摩阻和高扭矩的现象,同时水相的侵入还会造成页岩水化和内部结构损伤破坏,引起井壁坍塌。针对上述问题,研制了一套具有强抑制性、强封堵性和高润滑性能的疏水抑制水基钻井液体系,并在长宁H25-8井进行了成功应用。应用结果表明,该水基钻井液各项性能优异,能够较好满足长宁区块地质、钻井要求,钻进过程中水平段井壁稳定、井眼清洁、起下钻摩阻小、电测成功率100%,下套管和固井作业顺利。

基于井壁稳定及储层保护的钻井液技术

南海东部惠州区域上部古近系地层煤层易掉块,硬脆性泥页岩水化膨胀后存在井壁垮塌风险,而下部前古近系火成岩地层温度高、岩石致密、孔渗低,这些地层特点要求钻井液体系具有良好的抑制性能、封堵性能、抗高温性能和储层保护性能,而常规钻井液体系无法同时满足要求。结合邻井资料、地层岩性特点及地质要求,在上部古近系地层使用强封堵聚合物钻井液体系,该体系具有良好的泥页岩抑制性能,且在复合堵漏剂加量仅4%时就具有良好封堵性能;下部前古近系地层使用抗高温无固相钻井液体系,该体系可满足井底150℃高温要求,且岩心渗透率恢复率达85%,储层保护性能好。现场应用表明,在上、下地层分别使用两种钻井液体系,解决了古近系煤层掉块、硬脆性泥页岩垮塌问题,满足了前古近系地层高温和储层保护要求,不仅确保了井下作业安全,也为测试作业顺利进行提供了保障,该研究为同类地层钻井钻井液体系优选提供了借鉴。

临兴地区浅层气井钻固井技术研究与应用

针对临兴地区上部压力高下部压力低、浅层气地层成岩性较差,可钻性好,造浆性强,钻进过程中易发生憋漏现象,固井作业需要全封,井底压力高,易发生漏失的问题。通过井身结构优化,采用一开导管封固技术、强封堵高密度钻井液技术、随钻压力控制技术、防气窜水泥浆+管外封隔器固井技术等,形成一套高效钻井技术,成功地解决了浅层气井开发难题,实现了安全、高效开发。

低活度强封堵钻井液体系在准中2区的研究与应用

针对准中2区侏罗系地层钻井技术难点,提出了钻井液体系优选思路,确定了钻井液活度,研发了低活度强封堵钻井液体系。对低活度强封堵钻井液体系的常规性能、抑制性能和封堵性能进行了评价。室内评价和现场应用表明,低活度强封堵钻井液流变性好,中压和高温高压滤失量低,对头屯河组泥岩抑制膨胀效果优于模拟地层水和聚磺钻井液,岩屑一次回收率均达到90%以上,砂床侵入深度为0.75 cm,压力传递时间较4%基浆延长6.87倍,成斜2井三开目的层头屯河组平均井径扩大率6.4%,三工河组平均井径扩大率3.95%,钻井液体系抑制防塌性能优良。