反渗透钻井液体系的研究及其在东海的实践应用

东海地区存在大段砂泥岩互层,泥岩极易水化膨胀,伴随微裂缝发育,在钻井过程中极易发生起下钻遇阻和憋扭矩,甚至井壁失稳等复杂情况。考虑海上环保问题,油基钻井液使用受限,为解决东海钻井井壁失稳难题,通过借鉴油基钻井液活度平衡和半透膜理论,采用高浓度盐降低了体系的活度,同时增强体系的抑制性以及微纳米封堵技术,有效延缓压力和滤液的传递。通过性能对比评价,最终研发出一套与油基钻井液性能接近的反渗透钻井液体系,该体系现场应用结果表明,其在钻井过程中性能稳定,钻屑规则,井壁稳定,基本实现了直接起下钻,降低了东海地区泥岩地层的井壁失稳频次。

反渗透型低自由水钻井液体系

为了解决南堡油田深层硬脆性泥页岩井壁失稳问题,研究了反渗透型低自由水钻井液体系。该体系针对泥岩纳微米级孔喉引入纳微米封堵技术,在近井壁地带形成半渗透膜,配合键合水技术降低钻井液水活度,产生反向渗透压差,平衡液柱压差和毛管力,提高体系的井壁稳定效果。纳微米封堵材料包括胶束剂HSM和固壁剂HGW,HSM在水中呈球状、层状、棒状,尺寸在1~100 nm之间,其通过亲水基团多点吸附缠绕在井壁上,其疏水基团裸露在外相互黏结,在井壁上形成一层疏水膜;HGW是憎水性的亚微米级乳液,其覆盖在井壁岩石表面,在压力作用下堆积形成一层憎水膜,通过加入3%HGW+2%HSM、再加入20%键合剂,钻井液的膜效率可以从0.11提高到0.30和0.50。室内评价表明,该体系具有类似于油基钻井液的防塌抑制性、润滑性和储层保护性能。该体系在南堡2-35和南堡4-65井进行了应用。现场应用效果表明,应用井井壁稳定、井径规则,与邻井相比,钻井液密度由1.26降低至1.20 g/cm3,机械钻速提高了49.62%,实现了深层泥页岩的井壁稳定、油层保护与优快钻井的多重目的。

“三低”水基钻井液防塌技术在四川超深井中的应用

气体钻井在川渝地区大幅度地提高了机械钻速,受到钻井界的青睐,但气体钻井结束替入常规水基钻井液后普遍出现了严重的井壁失稳难题,导致了长时间大段划眼复杂情况的频繁发生。为此,从分析气体钻井替入钻井液后井壁失稳的水敏性原因入手,提出了解决井壁失稳的技术思路,即将润湿反转防塌技术—低渗透防塌技术—低活度防塌技术三者有机集成在一套钻井液体系中,形成具有"低润湿反转角、低渗透、低活度"特点的"三低"水基钻井液防塌技术,并在室内对获得的"三低"水基钻井液成果配方进行了定量的防塌效果评价。研究结果与现场试验表明,"三低"水基钻井液能够很好地解决气体钻井结束替入水基钻井液后出现的井壁失稳难题;它能在30min内使泥页岩地层发生明显润湿反转和惰性化反应;在180min内能彻底密封裂缝,并在泥页岩表面形成致密疏水涂层;无论是在短期防塌,还是在长效防塌方面都具有显著的效果。适合在类似川中地区的气体钻井中推广应用。

自由水钻井液体系在大斜度井段中的优化与应用

东海某气田φ311.15 mm井段主要使用低自由水钻井液体系,总体作业顺利,但是由于地层存在大量的泥岩和砂泥岩互层,导致前期钻井作业过程中存在一定的起下钻遇阻和憋扭矩问题。后期该气田钻井更多地采取了大斜度井方式开发,由于井斜角大、裸眼段长,井壁稳定和井眼清洁问题更加突出。依据泥岩地层失稳机理,通过在低自由水钻井液体系中引入氯化钠,降低体系的活度和增强体系的抑制性,减少了滤液侵入和地层泥岩膨胀。现场应用结果显示,在加入氯化钠后,优化后的低自由水钻井液体系性能更加稳定,现场钻进过程中钻井液性能变化较小,井壁稳定,实现了直接起下钻,提高了起下钻效率,很好地解决了东海大斜度井泥岩段的钻进问题,缩短了钻井工期,提高了钻井时效,为东海类似井型和岩性地层的钻井提供了良好的技术支持。

类油基钻井液体系在南堡油田的研究与应用

南堡油田诸多探井在钻探过程中,深部地层发生井壁失稳坍塌,无法实现勘探目的。结合油基泥浆的作用机理与技术特点,研究并构建了环保型可重复利用的类油基钻井液体系,并与油基钻井液膜效率、反渗透等性能进行对比分析。室内研究以及在南堡油田深层大斜度井的现场应用结果表明,类油基钻井液体系具有与油基钻井液相近的优异性能,具备良好的井壁稳定和油层保护效果,为南堡油田的进一步开发提供了技术保障。

反渗透低自由水钻井液体系的构建及性能评价

针对东海地区砂泥岩互层胶结不充分、地层松散、易塌易漏、地温梯度高的问题,室内结合高温护胶稳定技术、纳微米封堵技术以及活度平衡键合水技术,优选出抗高温胶体稳定剂HFL-T,研发了一套适用于东海地区的反渗透低自由水钻井液体系,并对其综合性能进行了系统评价。结果表明,构建的反渗透低自由水钻井液体系具有流变性好、封堵性能好、抑制性能强、抗污染能力强、生物毒性低等特点,抗高温可达180℃、钻井液膜效率可达0.51、泥页岩线性膨胀率仅为4%、泥岩钻屑滚动回收率高达95.5%。现场两口井应用结果表明,采用反渗透低自由水钻井液体系后,钻进过程中钻井液性能稳定;其井径规则,在水平井段未发生起下钻遇阻,实现了直接起下钻;缩短了钻井周期,提高了钻井时效;实现了该区块的井壁稳定,同时满足海上作业对环保的要求。

反渗透钻井液体系在东海油气田X11井的应用

为保证东海油气田安全高效开发,室内根据油基钻井液活度平衡和半透膜理论,研发了固壁剂和键合剂,采用纳微米封堵技术和活度控制技术,研制了具有反渗透功能的水基钻井液体系。该体系具有流变性稳定、抑制性强、活度低、表面张力小等特点,滤液侵入少、储层保护效果好,已在东海油气田X11井成功应用。在应用过程中,表现出了良好的井壁稳定和储层保护效果,井下复杂情况少,投产初期日产气量达36.6万m 3,是配产的2倍多。反渗透钻井液体系的成功应用满足了东海油气田安全高效开发的需要,具有十分广阔的应用前景。

反渗透钻井液体系在高含CO_(2)井的优化与应用

东海温州M区块石门潭组压力系数1.8,CO_(2)最高后效气测值71.4%,石门潭组后潜山组压力系数1.1,且裂缝发育,极易发生漏失。该区块在钻探过程中,发生过井壁失稳、严重CO_(2)气侵、井涌、井漏、瞬时井喷等复杂情况。为保证该区块安全高效勘探,首次采用具有反渗透功能的水基钻井液体系,并对反渗透钻井液体系进行了优化,室内评价了CO_(2)污染对反渗透钻井液体系的流变性能、泥饼质量和地层封堵性等方面的影响,并采取相应措施来解决CO_(2)污染出现的各种问题。现场应用表明,优化的反渗透钻井液体系抗CO_(2)污染能力强,高密度下流变性能优异,封堵承压能力强,作业中井壁稳定,井眼规则,起下钻和电测作业顺畅。该体系的成功运用,为温州高压高含CO_(2)区块提供了有力的技术保障。