强封堵防塌剂XZ-OSD在准噶尔盆地南缘山前构造带的现场应用

为解决准噶尔盆地南缘山前构造带钻井过程中出现的井壁失稳及井漏问题,通过对目标地区的岩样和掉块进行实验分析,明确了目标地区的井壁失稳机理。根据实验结果知道,主要是地层破碎性、油相损害和强水敏性导致目的地区的井壁失稳。针对井壁失稳机理,采用油基钻井液避免地层强水敏性引起的井壁失稳,并研选了一种油基钻井液强封堵防塌剂XZ-OSD,XZ-OSD粒子通过封堵不同尺寸孔缝,胶结破碎性地层,在岩石表面形成疏油吸附层,避免地层破碎性、油相损害引起的井壁失稳。现场试验表明,对比邻井,XZ-OSD降低GHW001三、四开阶段井径扩大率46%~49%;对比四开阶段,XZ-OSD降低呼探1井五开井段井径扩大率83.3%。解决了准噶尔盆地南缘地区井壁失稳难题,为该区域优质钻井提供了钻井液技术支撑。

两性离子型页岩抑制剂LM-1的合成及应用

以甲基丙烯醇(MP)、小分子有机胺(HLA-3)、2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体合成了一种新型页岩抑制剂LM-1,红外光谱表征结果显示该抑制剂为一种新型两性离子聚合物,室内考察了其抑制性能、热失重性能、抗盐性能、对泥页岩压入硬度的影响以及与钻井液的配伍性。结果表明,当LM-1的质量分数为2.0%时,现场泥页岩钻屑的滚动回收率能够达到90%以上,在LM-1水溶液中加入膨润土后,动切力较小,说明LM-1具有良好的抑制性能;当温度达到350℃之前,LM-1未发生明显的热降解,具有良好的热稳定性;LM-1具有良好的抗盐性能,能够适应高盐储层的钻井作业;现场泥页岩在2.0%LM-1溶液中浸泡后的压入硬度保留率能够达到原岩的75%以上;现场钻井液中加入LM-1后,黏度、切力和滤失量变化不大,说明LM-1与现场钻井液具有良好的配伍性。现场应用效果表明,A-2井二开施工未出现井壁失稳、垮塌以及起下钻困难等问题,施工过程顺利,能够满足泥页岩地层钻井对抑制性能的要求。

胶结型强封堵防塌剂的研制与性能评价

为改善准噶尔盆地南缘地区破碎性地层引起的钻井过程中井壁失稳及井漏问题,结合仿生强封堵理论,通过模仿贝壳的多层复合结构,研制了一种油基钻井液胶结型强封堵防塌剂XZ-OSD。通过扫描电镜和红外光谱表征了XZ-OSD的结构,评价了其热稳定性、降滤失效果和封堵性,并分析了封堵机理。结果表明,XZ-OSD的球状颗粒尺寸为50~200 nm。XZ-OSD的热稳定性较好,分解温度为250℃。XZ-OSD的降滤失效果显著,在基浆中仅加入1%XZ-OSD,油基钻井液API滤失量降低72.22%,150℃高温高压滤失量降低81.43%。XZ-OSD保护油气层效果显著,在堵漏浆中加入1%XZ-OSD后,岩心的正向封堵率和反向封堵率分别提高2.89倍和0.4倍。XZ-OSD高温封堵效果良好,在堵漏浆中加入6%XZ-OSD,180℃热滚16 h后的滤失量仅为2 mL。XZ-OSD在进入地层后,能进入不同尺寸孔隙、裂缝,通过桥塞和架桥作用封堵孔隙、裂缝,同时遇油膨胀,通过膨胀性能和XZ-OSD的胶结能力保证漏层承压能力,进而提高井筒稳定性,避免井漏等井下复杂事故发生。图3表2参11。

水乳环氧树脂对水硬性凝胶工作液性能的影响

水硬性凝胶形成的固化隔段强度低、胶结差、孔缝裂隙多,在精细控压钻井起下钻过程中难以有效封隔油气层并防止流体上窜。为了解决这一难题,室内采用一种水乳环氧树脂CQ-WERE和配套固化剂CU-900作为性能改善剂,研究其对水硬性凝胶工作液流变性能和固化隔段力学性能的影响,并分析了其改善凝胶隔段力学性能的机理。结果表明:水乳环氧树脂与水硬性凝胶工作液相容性好,对凝胶工作液的流动度和流变参数影响小,水硬性凝胶工作液的稠化时间随着水乳环氧树脂加量的增加而缩短;水乳环氧树脂可以明显提高水硬性凝胶隔段的抗压强度及其与管壁面的胶结强度,当水乳环氧树脂质量分数为3%时,120℃养护5 h后,水硬性凝胶隔段抗压强度及与管壁面胶结强度分别达到4. 61 MPa、1. 31 MPa/m;同时固化隔段自身胶结好,在承压封气装置中突破压力不小于1. 25 MPa/m隔段;形成的固化隔段可钻性级值为2级,采用钻头即可快速钻除。由于水乳环氧树脂与水硬性凝胶工作液结合后的减水作用、固化交联作用形成特殊的键桥,能减少微观缺陷、增强致密性、阻止裂缝扩展,起到改善凝胶隔段的力学特性。

川渝页岩气井油膨胀随钻防漏治漏技术及应用

川渝地区页岩气水平井使用油基钻井液过程中,井漏问题突出,急需完善现用油基钻井液堵漏技术。为此,自主研发出油膨胀堵漏剂WNPDL系列,并采用“刚性颗粒+油膨胀颗粒+薄片+纤维+沥青”的技术思路,根据不同漏速,形成了1~5#油基防漏治漏配方。室内实验结果表明:①油膨胀堵漏剂WNPDL系列可以抗150℃高温能力,抗压35 MPa、回弹率10.0%~12.2%,在三类基础油中具有好的吸油膨胀能力,膨胀率52%~71%;②防漏治漏配方与油基钻井液具有好的配伍性能,1#随钻防漏配方具有好的防漏性能,侵入深度减少率95.0%。2~5#治漏配方对其相应缝板的治漏效果好,7 MPa条件下的总滤失量在28~44 mL。形成的油膨胀随钻防漏治漏工艺,在自201H2-5井的应用效果良好,一次堵漏成功率83%。结论认为:油膨胀堵漏剂WNPDL具有温度敏感延时吸油膨胀性,室温下的吸油膨胀率低,随着温度的增加,吸油膨胀率升高,非常适合地面调配具有流动性的堵漏浆,现场施工操作简便,堵漏浆被泵入到漏层后,随着地温的不断升高,逐步吸油膨胀,增强对漏层的封堵能力。

无固相高携屑水基钻磨液研究与应用

目前现场应用的钻磨液体系大多以瓜胶为主要处理剂,可高温会使其发生热降解,导致钻磨液的粘度、切力明显下降,严重影响桥塞碎屑的井口返出效率,因此构建一套耐高温的高携屑水基钻磨液,对于现场连续油管钻磨桥塞的效率提升有着重要意义。本文通过聚合物分子结构设计、合成原理的研究,得到一种耐温增粘(可达150℃)与抗剪切能力优良的聚合物增粘剂,并以其为核心处理剂构建了一套无固相水基钻磨液。经实验室性能评价与新疆现场试验应用,此钻磨液体系表现出较好的携屑能力和润滑性能,显著地缩短了施工时间,可有效解决现场钻磨液出现的问题。