新疆塔北地区优快钻井钻井液技术

针对塔北地区"长裸眼"钻井中极易发生渗漏、缩径阻卡、垮塌扩径等一系列问题,提出了优快钻井钻井液技术,着重突出钻井液的强包被、强抑制、强封堵防塌特性,实现安全、快速钻井。介绍了塔北地区地层特点和技术难点、相应的钻井液技术对策、钻井液体系选择和技术要点以及分段钻井液技术。通过现场应用表明,优快钻井钻井液技术具有强抑制、强包被、强封堵防塌特性,能解决"长裸眼"阻卡和井眼稳定问题,对安全、快速钻井具有很好的技术价值。

页岩气钻井液技术发展方向

钻井液是钻井的"血液",是页岩气勘探开发的关键环节。开展页岩气钻井液技术攻关是实现页岩气绿色可持续发展的必要条件。但页岩气钻井液技术如何发展,国内外鲜有报道。针对我国页岩气勘探开发现状,总结国内外经验,重点从低成本、绿色环保、保护储层等方面分析了页岩气钻井液技术发展方向,以期加快页岩气钻井液技术发展,为页岩气勘探开发提供有力保障。

大深001-X1井小井眼钻井技术实践与建议

川西地区大兴场构造因其地质构造条件复杂、地质认识程度不高、地下流体性质复杂、井壁稳定性差等钻井难点使得该构造钻井工程故障、复杂频发,大深001-X1井深层钻井故障、复杂时间占钻井总时间的95.8%。针对大深001-X1井小井眼钻井工程难点,开展工程技术对策、钻井液性能优化和钻具组合优选等方面相关理论研究,并结合该井作业过程中的复杂事故分析,提出了大兴场构造小井眼配套钻井工艺技术,为该构造下步钻井工程作业提供参考。

用于页岩气水平井的防塌水基钻井液体系的优选与评价——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

页岩气水平井钻进中常采用油基钻井液体系来解决页岩井壁失稳问题,但却面临废弃油基钻井液和油基后期岩屑处置的环保问题,因而迫切需要研制一种能防止页岩垮塌的水基钻井液来替代油基钻井液。为此,在分析四川盆地长宁—威远地区页岩矿物组分和微观结构的基础上,对构成防塌水基钻井液体系的关键处理剂,如封堵剂、抑制剂、润滑剂等进行了评价和优选,并确定了加量范围;然后通过室内配伍实验和复核,研制出防塌水基钻井液体系并对其性能进行了评价。结果表明,该钻井液的封堵性、抑制性、润滑性等性能均优于该区使用的聚磺钻井液、聚合物钻井液,接近或达到油基钻井液的水平。在长宁—威远国家级页岩气示范区进行的水平井钻进现场试验结果表明,该钻井液体系密度可达到2.31 g/cm^3,抗温能力达到130℃,在造斜段和水平段表现出良好的封堵能力和抑制能力,具有很好地防塌效果。该钻井液体系对实现该区页岩气的清洁生产与效益开发将发挥重要作用。

温度、压力对油基钻井液密度的影响规律及数学模型

油基钻井液的密度受温度和压力影响显著,掌握油基钻井液在不同温度和压力条件下密度的变化规律是钻井安全的重要保障。基于现场配方在室内配制了相同组分、不同密度的4种油基钻井液,使用Anton Paar公司的流体高温高压密度测试仪测定了4种油基钻井液的密度在温度范围60~220℃、压力范围20~120 MPa内的变化,探究了温度和压力对油基钻井液密度的影响规律,并建立了油基钻井液密度的温压二元数学模型。使用现场不同密度的油基钻井液对模型的准确性进行了验证,结果表明预测值与实测值之间具有较高的一致性,平均预测准确度达97.93%,能够满足现场使用的需要。另外对2种类似配方的油基钻井液进行了密度准确性验证,结果显示平均误差为9.24%,精度较高。

基于最小二乘估计算法的钻井液流变模式参数优化

借鉴最小二乘估计的优化思想,推导了流变模式(宾汉流变模式、幂律流变模式和赫-巴流变模式)的参数求解方法,并使用了拟牛顿算法求解,该方法避免了因转化成线性模型过程中的统计误差;根据SSE、RMSE和R2,评价了流变参数拟合效果。对实际流变数据进行拟合,结果表明,该方法拟合精度高,效果好,可应用于钻井液流变参数确定、流变模式优选及钻井液性能调整。

高密度油基钻井液在长宁——威远区块页岩气水平井中的应用

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组黑色页岩层具有较强的层理结构,微裂缝和裂缝发育。钻进过程中钻井液沿微裂缝和裂缝侵入地层,使井壁易发生层间剥落,造成井壁失稳。针对该区龙马溪组页岩层的地质特点,分析使用油基钻井液钻井的技术难点,提出了相应的技术对策。在自主研发出三合一乳化剂CQMO的基础上,通过实验优选出高密度油基钻井液配方,并对其性能进行实验分析评价。实验结果表明,该高密度油基钻井液体系具有好的高温沉降稳定性、抑制性、封堵性和抗污染性。该高密度油基钻井液体系已成功应用于长宁—威远国家级页岩气示范区36口水平井钻井,解决了钻进页岩气水平井摩阻大、井眼净化难和井壁失稳等难题,能满足页岩气水平井技术需要;钻进过程中,钻井液性能稳定,井壁稳定,携砂良好,井下安全。该高密度油基钻井液可在其他页岩气区块推广应用。

防塌封堵剂对油基钻井液性能的影响及机理

为提高页岩地层井壁稳定性,利用自制高温高压金属缝块封堵仪研究了各类封堵剂对油基钻井液性能的影响,并获得有效封堵微裂缝用油基封堵剂及最优复配方案,并分析了封堵剂的封堵机理。研究结果表明,复合树脂和成膜封堵剂对微裂缝的封堵效果较优,高温高压滤失量控制在5mL左右,其中成膜封堵剂对油基钻井液流变性的影响最小;复配封堵剂的封堵效果优于单一封堵剂,当复合树脂和成膜封堵剂复配比为1:1时,平均高温高压滤失量可降低81.64%,既能对微裂缝有效封堵又能保证对基浆流变性能基本无影响。

川东地区浅层复杂井段气体钻井应用实践

川东高陡构造区裂缝溶洞发育,且地层压力梯度较低,在浅层至中层用清水钻进,一般都有恶性井漏发生。很多井漏层都含有流动水层,大大加大了堵漏的难度。由于井下及地面条件限制,部分井难以实施清水强钻,采用气体(雾化、充气)钻井,地层产水,诱发井壁垮塌,卡钻风险高,钻井难度大。针对上述钻井难点,深入分析部分区域上部漏失地层气体(雾化、充气)钻井情况,总结了区域钻井方式优选、气体参数推荐、水泥堵漏(补壁)技术,提出了进一步开展各区域浅表层复杂井段安全快速钻井的建议。

一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂

针对高密度水基钻井液高温增稠引发的滤失量大、ECD与内耗高、流动性下降甚至完全丧失难题,在AAAMPS聚有机酸降黏剂分子中引入富含大量邻苯二酚基团的单宁酸,采用自由基聚合法研制了一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂AA-AMPS-TA,并通过正交实验明确了PAAT的最优合成条件。表征并评价了PAAT的降黏性能,结果表明:引入TA后,PAAT的红外光谱出现了源于酚羟基的分子内氢键吸收峰,且因其分子结构中引入了大量苯酚基团,显著提升了热稳定性,分解温度接近500℃;PAAT可降低低浓度膨润土浆和7%膨润土+8%高岭土的高浓度混合黏土浆黏度,在高密度水基钻井液体系中降黏率达26.5%,240℃热滚后降黏率达44.4%。采用Zeta电位与粒径分析验证了PAAT的吸附降黏机理,并在蓬深101井中现场应用,控制了井浆高温下黏度、切力增涨,降黏效果良好。

天东007-X10井CO_2污染处理技术

天东007-x10井在井深5 105 m(层位为茅一段,岩性为灰岩)钻遇CO2污染,钻井液性能遭到严重破坏。现场从"压、除、消、拓"的思路出发,当钻井液性能不稳定时,应及时正确判断钻井液是抗高温问题还是地层流体污染问题;将钻井液pH值维持在一个较小范围内波动;由钻井液处理剂产生的气泡,用柴油或者消泡剂等来调整钻井液的HLB值即可达到消泡的目的,而由酸根产生的气泡,必须先除酸根再消泡;使用适量无机盐,应用生石灰和超细水泥相结合的处理方式,不仅可以消除CO32-和HCO3-,而且能起到稳定井壁的作用;坚持补充护胶剂、降黏剂等,维持钻井液处于弱凝胶状态,解决了该井钻井液受CO2污染带来的一系列问题。

清洁化生产技术在寺005-X5井应用

为解决川渝地区钻井作业过程中废水、废弃固体处理的问题,在寺005-X5井开展了清洁化生产技术试验,结果表明,在钻井期间无废弃固体和液体落地,废弃液体的回收使用,实现了水资源的再生循环利用,实现了钻井过程中废弃物零排放,减少了对环境的伤害。

考虑井壁稳定及增产效果的页岩气水平井段方位优化方法

针对页岩气水平井钻井过程中常见的井壁失稳垮塌问题,为提高井壁稳定性和为后期压裂增产提供良好的条件,分析了层理面产状和地应力类型对井壁稳定性的影响,并对压裂缝与水平井段夹角,以及与水平气井产量之间的关系进行了研究,进而提出了通过对水平井段方位的优化来提高井壁稳定性和改善压裂增产效果的技术思路:利用川南地区页岩气井的测井、地应力及岩石力学资料,通过页岩层理面破坏模型及本体破坏模型分析计算出不同方位角下的井壁坍塌压力,找出井壁稳定性最好时井眼与层理面产状和地应力类型之间的关系;通过对压裂缝延伸方向的分析,得出了压裂缝的一般延伸规律;利用产能公式计算裂缝与水平井段呈不同夹角时的产量,以此获得了裂缝与水平井段夹角影响压裂效果的规律。还以川南地区的W201-H3井为例,充分考虑页岩气井壁稳定及增产效果,提出了有针对性的水平井段方位优化设计,使该井能在保持良好井壁稳定性的前提下获得良好的增产效果。