Research on High Temperature and High Density White Oil Based Drilling Fluid and Its Application in Well 201H7-6

As the depth and horizontal length of shale gas development wells increase,the requirement for the temperature resistance and the ability of the drilling fluids to stabilize the shale formation becomes higher.A new type of high temperature and high density white oil based drilling fluid system has been developed in laboratory.Research shows that the drilling fluid system has good rheological property,low filtration loss,strong anti-debris pollution capability and good plugging performance at high temperature and high density.The system has been successfully applied in the 201H7-6 well.Application results show that the drilling fluid rheology,high temperature and high pressure fluid loss and demulsification voltage meet the field requirements.The drilling fluid performance is stable in drilling an 1800 m horizontal section,and no stuck or shale swelling and wellbore collapsing are induced.It is the first well drilled successfully with domestic white oil-based drilling fluid in Zigong Region.It also sets several new records including the deepest well,the shortest drilling cycle,and the fastest drilling speed in that region,which provides valuable experience for the future drilling activities.

渝西区块龙马溪组强封堵油基钻井液技术研究

渝西区块龙马溪组在水平段钻进过程中因井壁失稳而导致的卡钻、憋顶驱、测井困难等复杂情况频发,研究发现,造成此现象的主要原因是该区块龙马溪组地层微纳米孔、缝发育和钻井液封堵性能不足。因此,在强化现场钻井液封堵性能的基础上优选了钻井液主要处理剂,构建了适用于该区块龙马溪组强封堵油基钻井液体系,室内测试结果表明,经过220 nm和450 nm微孔滤膜时未发生滤失,且综合性能均优于普通钻井液。现场应用表明,龙马溪组水平段钻进过程中未出现井壁失稳问题,与同平台采用常规封堵技术的已钻井相比,平均机械钻速提高8.81 m/h,水平段钻井周期缩短2.79 d,铂金靶体钻遇率100%,创渝西区块深层页岩气井5项钻井指标纪录,强封堵油基钻井液技术能满足该区块钻井工程需要。

油基钻井液高滤失复合堵漏剂的研制及性能评价

油基钻井液漏失严重降低了钻井作业的效益,而油基钻井液常用堵漏方式单一,堵漏成功率低。针对这一问题,本文优选出改性纤维棉(吸油棉纤维与抗静电复合纤维混合物)、刚性树脂、石英砂+云母(1∶1)、硅藻土分别作为柔性纤维材料、刚性颗粒、渗滤填充颗粒、助滤剂。通过4种材料的不断复配优选,最终得到高滤失复合堵漏剂基本配方为5%改性纤维棉(0.5~3.0 mm)+40%刚性树脂(200目)+50%渗滤填充颗粒(400目)+5%助滤剂(200目)。该高滤失复合堵漏剂在油基钻井液中悬浮稳定性好,1 mm缝板承压能力为5 MPa。高滤失复合堵漏剂在封堵效果方面展现出卓越的性能,能够快速滤失形成高强度封堵塞。高滤失复合堵漏剂弥补了油基钻井液缺少高失水堵漏手段及相关堵漏材料,为油基钻井液堵漏提供了新方法。

超长水平段油基钻井液技术在威204H47-10井的应用

位于川中威远区块的威204H47-10井是一口水平段长达3210 m的页岩气开发井,在超长水平段的钻进过程中会钻遇泥页岩层及裂缝带,易出现泥页岩水平段垮塌、裂缝性漏失和井眼清洁难度大等问题。针对这一系列问题,本文通过优选出油基钻井液处理剂形成了一套具有强封堵性的油基钻井液体系,同时针对龙马溪组页岩易脆性地层及裂缝带制定了相应的防塌、防漏技术措施,具体配方为:白油+20%~25%盐水(CaCl2质量体积为20%~30%)+5%HYOZ+1%~2%HYOL+1%~2%TYODF-101+2%~3%HFLO+1%~2%FHXS+5%CaO+重晶石。威204H47-10井的顺利完钻表明,优选的油基钻井液体系和采取针对性防塌、防漏技术措施能在保障超长水平段安全钻进的同时提质增效,可为威远区块、甚至川渝片区超长水平段的钻进提供参考。

安页2-3HF井强封堵油基钻井液技术研究与应用

针对正安区块页岩气开发过程中龙马溪组井壁失稳频发、掉块严重、卡钻频繁等问题,通过对龙马溪组地层岩性特征研究及井壁失稳机制分析,确定了强化封堵性是研发和改进正安区块油基钻井液技术的关键点。通过关键处理剂中乳化剂和封堵剂的研究,形成了强封堵油基钻井液体系配方,并对其进行性能评价。结果表明:该钻井液具有良好的即时和长效封堵性能,能够有效抑制岩屑的水化分散和膨胀缩径,具有良好的抗岩屑污染能力,岩屑量在20%以内可保持整体性能基本稳定,综合性能远远优于常规油基钻井液,满足正安区块井壁稳定需求。同时,将强封堵油基钻井液在安页2-3HF井现场试用,与已钻邻井相比,三开井段未出现井壁失稳情况,提升了钻井效率,为该区块钻井液优化改进提供了一定的参考。

强封堵水基钻井液在塔里木油田的应用

塔里木油田库车区块的吉迪克组地应力非均质性强,且裂缝高度发育,钻进过程中易发生井壁垮塌、卡钻与井漏等问题。文章对该地层段岩样进行了成分分析,借助电子显微镜观察其裂缝和孔洞形貌,以封堵剂的全粒径分布为基础,对钻井液封堵剂进行了优化。实验结果表明,岩样属于硬脆性泥岩,其黏土矿物主要成分为伊利石与伊/蒙混层。现有体系中的封堵剂与岩石渗流通道间的物理配伍性不足,导致裂缝在钻进过程中极易发生尖劈与窜联,引发掉块与井漏。优化后的强封堵型钻井液体系在高温下流变性能稳定,经120℃老化后API滤失量与高温高压滤失量分别仅为2.9 mL与6 mL;经过该体系封堵后的目的层岩心渗透率降至2.11 mD,较之现场浆封堵后的岩心渗透率下降了70.7%,结合电镜与元素分析结果发现岩心中的裂缝与孔洞均被充分填充。在DB18井三开井段(2500~5270 m)与DB13井三开井段(2500~4262.80 m)钻进过程中,该体系抑制性与滤失造壁性良好,应用全程未发生垮塌、井漏现象。

下二叠统山西组强封堵水基钻井液体系研究

下二叠统山西组泥页岩非均质性较强,微裂缝、孔隙发育,具有一定的吸水性、弱水化膨胀性及较强的水化分散性。基于上述地层特点于室内配制出密度为1.60 g·cm^(-3)的强封堵防塌钻井液体系,并对该体系的核心性能进行评价。实验结果表明:该体系下岩心的封堵效率提高84.55%,且在160℃老化温度下具有良好的封堵效果;体系对下二叠统山西组段和苏14段泥页岩露头岩样滚动回收率均在95%以上,该钻井液体系具有良好的封堵性及抑制性,能起到保持泥页岩强度的防塌作用,同时,钻井液体系在160℃时滤失量仅为7.1 mL,并可通过降滤失剂含量的调整使体系在高温条件保持较低滤失量,表明体系具有较强的抗温能力。现场应用结果表明,使用室内配置的防塌强封堵水基钻井液钻井的苏16井钻进过程顺利,井壁稳定长效周期长,同时钻井施工参数符合要求,取得良好的钻井效果。

强封堵钻井液体系在河南页岩气钻井中的研究和应用

河南中牟和温县页岩气区块在直井钻井过程中频繁出现坍塌掉块、井径扩大等井下复杂,通过对储层地质特征以及老井钻井液体系测试分析,造成此现象的主要原因为钻井液封堵性不足。因此基于抑制水化、加强封堵两方面开展钻井液研究,优选封堵剂HSM、HGW和抑制剂HAS,形成一套强封堵、强抑制钻井液体系,并对体系性能进行了测试。室内测试结果表明,该钻井液体系性能优良,100℃老化72 h仍具备较好的流变性;对泥页岩钻屑热滚回收率高达98.5%,10 h线性膨胀率仅为2.34%;封堵性能好,6 h API和HTHP滤失量分别为7.8 mL和9 mL;还具备较强的抗污染能力。现场应用后基本未发生坍塌掉块、井壁失稳现象,井径扩大率从21%降至6%,说明该钻井液体系能够满足该区块的钻井工程需要。

井壁强化机理与致密承压封堵钻井液技术新进展

井壁强化钻井液技术已成为提高地层承压能力的重要手段之一,目前中国在井壁强化微观机理、模拟实验评价方法和新材料研发等方面,均有待深入研究。基于微观颗粒物质力学的力链网络结构分析基本原理,探讨了裂缝地层致密承压封堵方法。提出了井壁强化材料特性的精细化表征参数,通过颗粒类型、粒度级配及浓度优化,利用刚性颗粒、弹性颗粒和纤维材料等协同封堵裂缝,可有效形成具有"强力链网络结构"的致密承压封堵层。利用自行研制的井壁强化钻井液封堵模拟实验装置,开展了井壁强化钻井液封堵模拟实验优化研究。模拟实验证明,新研制的井壁强化材料不仅能够有效封堵裂缝,形成致密承压裂缝封堵层,且当支撑裂缝至设计开度,可提升地层承压能力。

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。

一种强吸附疏水改性纳米SiO_(2)封堵剂

钻井过程中钻遇稳定性较差的地层和承压能力较弱的地层时,经常出现井壁失稳和井下漏失等问题,为此开展了新型纳米封堵剂的研究与评价。合成了强吸附疏水纳米封堵剂,对其粒度分布、吸附性、润湿性和砂床封堵性能进行了测试。测试结果表明,该封堵剂粒度分布在100~150 nm,吸附性强,高温下能够将页岩表面水的润湿接触角增大到80.7°;加量为2.5%时,实验浆的砂床滤失量降低到5.0 mL;对钻井液流变性影响较小,API滤失量从4.4 mL降低到1.0 mL,高温高压滤失量从16.2 mL降低到6.2 mL;加量超过3.0%时,渗透率降低到2.81μD;PPA封堵率测试表明,该封堵剂能在陶瓷过滤盘内部形成封堵,钻井液的滤失速率降低到0.45 mL/min^(1/2),瞬时滤失量降低到2.58 mL。研究表明,强吸附疏水纳米封堵剂能够提高钻井液的封堵能力,降低钻井液对地层的侵入量,对保护井壁稳定有较好的作用。

长宁区块强封堵油基钻井液技术研究及应用

分析清楚长宁区块龙马溪组和五峰组井眼失稳的原因,提出强化井眼稳定的钻井液技术对策,对该区块水平井水平段的钻进至关重要。基于X射线衍射、扫描电子显微镜、页岩膨胀、滚动分散试验,揭示了复杂地层的井眼失稳机理,提出了“强化封堵微观孔隙、抑制滤液侵入和阻缓压力传递”协同的井眼稳定技术对策。采用砂床滤失仪、高温高压滤失模拟装置、微孔滤膜等试验装置,优选了以封堵剂为主的长宁区块油基钻井液处理剂,构建了适用于长宁区块的强封堵油基钻井液体系,其抗温135℃,抗盐10%,抗钙1%,抗劣土8%,400μm宽裂缝的承压能力达5 MPa,0.22和0.45μm孔径微孔滤膜的滤失量均为0,封堵效果突出,综合性能优于常规油基钻井液。该钻井液在长宁区块现场试应用10余口井,龙马溪组和五峰组水平段均未出现井眼失稳的问题;与同区块采用常规钻井液的已钻井相比,复杂地层的井径扩大率平均降低10.82%,建井周期平均缩短4.5 d。研究结果表明,强封堵油基钻井液技术解决了长宁区块水平井龙马溪组和五峰组水平段的井眼失稳问题,具有较好的推广应用价值。

哈山区块钻井液技术研究与应用

根据哈山区块地层特点,优选出胺基强抑制封堵防塌钻井液体系。该钻井液体系抑制性好,封堵性强,具有一定的抗碳酸根污染能力,在哈山1井和哈山2井取得了良好的现场应用效果,施工中井壁稳定,起下钻畅通无阻,电测及下套管均一次成功。

延长油田致密油藏水平井强封堵钻井液优选与现场应用

为了加快致密油开发进程和提高延长油田致密油藏水平井钻井技术,针对现阶段延长油田致密油藏钻井所用的聚丙烯酰胺钾盐(K-PAM)聚合物钻井液体系存在流变性不佳、封堵和抑制性不足等缺点,室内对现场常用降滤失剂、抑制剂、润滑剂、封堵剂等处理剂进行优选,获得适合致密油藏使用的强封堵型纳米聚合醇水基钻井液配方,并在现场进行了应用。结果表明,聚合物降滤失剂COP-FL可显著提高体系失水造壁性,无荧光防塌润滑剂FT342抑制性较强,液体极压润滑剂JM-1整体润滑效果好,复配封堵剂无水聚合醇WJH-1和纳米乳液RL-2可使钻井液封堵率提高51.7%,增强井壁稳定性;将配方为4%钠膨润土+0.2%纯碱+0.4%K-PAM+2%COP-FL+1.5%FT342+1.0%JM-1+5%WJH-1+3%RL-2的水平段强封堵型钻井液体系用于延长致密油藏两口水平井现场试验,施工过程中体系防漏失、封堵效果较好,机械钻速相比邻井提高30%,施工周期缩短35%,井下事故率降低85.7%,钻井成本减少34.7%,为延长油田致密油藏水平井的优快钻井提供了有效的技术支持。

乌石17-2油田强封堵合成基钻井液体系

乌石17-2油田是南海西部油气藏的重要组成部分,具有重大的勘探开发前景。然而,该区块存在严重的井壁失稳、漏失及储层损害等潜在问题,对钻井液性能提出严峻考验。同时该区块处于国家自然保护区附近,对钻井液环保性要求极高。基于此,该研究提出以气制油作为基液,制备高性能合成基钻井液的研究思路,并优选主、辅乳化剂及高效封堵剂OSD-2,最终形成了一套密度达到1.5 g/cm^(3)、抗温达150℃、高温高压滤失量不大于5 mL,破乳电压不小于400 V的高性能合成基钻井液体系。此外,该体系具有优异的流变稳定性、润滑性、抑制能力和抗劣质红土侵污染性能,可以满足现场施工要求,并有效解决现场存在的工程问题。

强封堵油基钻井液体系的研究和应用

基于页岩气井水平段易失稳,油基钻井液漏失将会造成巨大的经济损失,因此水平段对油基钻井液体系的性能要求越来越高。针对以上问题,通过正交试验研制了一种新型的强封堵油基钻井液体系,室内试验证明该体系具有良好的抗污染性、乳化稳定性、失水量低、流变性好、粘度和切力适中。焦页195-1HF井的现场应用和与邻井焦页200-1HF井等数口井的对比,强封堵油基钻井液体系的应用大大降低了漏失风险和漏失成本,节省了11 d的工期,在页岩气开采中具有良好的应用前景。

强封堵高密度油基钻井液在新疆油田高探1井的应用

高探1井是2018年新疆油田的一口风险探井,位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造,该井塔西河组地层存在断层、破碎带,安集海河组地层具有极强水敏性,吐谷鲁群组地层存在高压水层。钻井过程中,易出现井壁失稳、阻卡、井下复杂情况高发等难题。针对该构造的地质特点,分析采用油基钻井液钻井过程中的技术难点,提出相应的技术对策。通过实验优选出强封堵高密度油基钻井液的配方,对其性能进行实验分析评价。实验结果表明,强封堵高密度油基钻井液30 min高温高压滤失量2.8 mL,60 min高温高压滤失量2.9 mL,30 min后滤失量趋于0;对安集海河组泥岩的膨胀率为0.7%,岩屑滚动回收率为97.6%;抗10%岩屑、15%水、4%水泥、15%NaCl、3%石膏污染;在-30℃下,钻井液的漏斗黏度126 s、初切8 Pa、终切16 Pa。现场应用表明,强封堵高密度油基钻井液能够解决新疆准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造地层钻井的难题,复杂事故率降至1%,钻井周期缩短50%、钻井综合成本降低50%,提质提效效果显著。建议在新疆准噶尔盆地南缘地区强水敏性地层、高地应力地层等复杂地层超深井中进一步推广应用。

页岩气高性能水基钻井液技术研究

根据龙马溪组页岩气储层的地质特征,针对页岩气低孔渗、微裂缝发育、易剥落掉块的特点,构建出一套高性能水基钻井液体系。实验评价研究表明,该体系具有良好的流变性及抗污染能力、抑制性强、润滑性好。通过与油基钻井液及KCl-聚合物钻井液体系进行对比,该高性能水基钻井液各项性能要明显优于KCl-聚合物钻井液体系,与油基钻井液性能十分接近,能够满足页岩气钻井工程需要。

束探1H(P)井钻井液技术

束探1H(P)井是中石油股份公司的一口重点风险探井,目的层为沙三段。该区域沙河街组深灰色泥岩、油页岩、膏泥岩水敏性垮塌严重,泥灰岩裂隙发育,承压能力低,油气活跃,施工过程中易发生井漏、划眼等复杂情况,该区域施工的14口井发生划眼的有11口,7口井共9次发生卡钻事故,多口井发生了严重漏失和井涌。该井采用了优化的KCl聚磺封堵防塌钻井液,通过引入聚胺抑制剂、成膜固壁剂、特制乳化沥青和乳化渣油,提高了体系抑制能力、封堵防塌能力和润滑性能,解决了沙河街组地层严重垮塌难题和深部地层润滑防卡问题;采取的随钻堵漏和承压堵漏技术大幅度提高了地层承压能力,解决了井漏与井涌的矛盾。该井施工安全顺利,钻井周期仅为74 d,比束探1H井的钻井周期缩短40 d,为该区域深探井施工提供了技术经验。

封堵防塌强抑制钻井液技术在征8井的应用

征8井是部署在准噶尔盆地车–莫古隆起南翼的一口重点预探井,针对其地质结构和钻井液技术难点,通过优选处理剂,形成了一种封堵防塌强抑制钻井液体系,并对其进行性能测试实验。结果表明,该体系具有流变性好、抑制能力强、护壁性好、滤失量低、抗温性强等性能,并运用多级随钻封堵技术和封堵成膜井壁修饰技术,提高地层承压能力,配合相应的现场钻井液维护处理工艺和处理措施,保证了征8井在钻进过程中井壁稳定,井身质量好,实现了安全高效钻进。