钻井液用生物油润滑剂的研究与应用

研究出了一种以生物柴油为生产原料的钻井液用生物油高效润滑剂,通过对该润滑剂进行性能研究表明,其抗温达到140℃;润滑剂的加量为1%时即可将钻井液的润滑系数降低70%以上;同时在不同体系水基钻井液中均显示出较好的润滑性,润滑系数降低率均在70%以上。该剂在新疆油田3口井的现场应用,均取得较好的效果,而且该产品对环境无污染。

精细控压钻井系统的现场试验研究

针对窄密度窗口安全钻井的问题,西部钻探研制出精细控压钻井系统(MPD)。分析了MPD系统的压力控制原理,阐述了MPD系统的组成和关键技术,在新疆油田对MPD系统进行了现场试验研究。结果表明,该系统能够实时监测随钻状态,在不同作业状态下能够保持井底压力的平稳衔接,可以满足窄密度窗口等复杂地层的安全钻井需要。

机械式旋转冲击钻井提速工具应用研究

近年来,我国石油行业钻井深度不断增加,岩石硬度越来越高,可钻性变差,严重制约了我国钻井速率的提高。旋转冲击钻井提速工具是解决深井钻井难问题的新的途径。介绍了旋转冲击钻井提速工具的种类,其中,机械式旋转冲击钻井提速工具工作过程中钻井液不直接参与冲击工作,其主要部件为马达驱动总成、万向轴总成、传动轴总成及冲击锤总成,介绍了机械式旋转冲击钻井提速工具的工作原理,其冲击作用主要由凸轮组机构或啮合齿机构所产生,冲击频率和冲击功可实现稳定输出。此工具可大幅提高机械钻速,提高钻井效率,并且可以采用小钻压钻进,有利于保护钻头,并减小井斜的发生。在A23井机械式旋转冲击钻井提速工具机械钻速为0.92 m/s,比使用普通钻井工具在相同地层并且钻井参数相近的情况下,机械钻速提高13.4%,钻头基本保持完好,B25井提速效果达到89%,证明机械式旋转冲击钻井提速工具的提速效果与保护钻头的功能,因此旋转冲击钻井工具具有广阔的应用前景。

霍尔果斯背斜超高密度油基钻井液技术研究

霍尔果斯背斜古近系由于受到构造运动的挤压,地应力高、地层破碎,特别是高陡地层层理发育、地层岩石水敏性强且存在多个压力层系,钻井过程中井下垮塌、漏失等复杂事故频繁发生。霍尔果斯井壁失稳多种失稳机理共存、互相作用,以高陡层理性泥页岩地层的井壁失稳为主。因此,解决井壁稳定性差的难点,优化钻井液体系,提高对复杂地层的抑制能力成为霍尔果斯背斜古近系安全快速钻井的关键。

克拉玛依油田八区定向井钻井方位漂移特性研究

新疆克拉玛依油田八区井眼在钻井过程中,由于地层倾斜和各向异性、地层与钻具相互作用等因素的影响,井眼钻井过程中普遍会发生钻井方位角增加或减小的自然变化,即"方位漂移"。该区在定向井钻井时的方位漂移现象会直接影响定向中靶精度,并在后期扭方位作业过程中会带来转盘负荷、扭矩增大等钻井难题。据此,本文在分析该区钻井方位漂移成因的基础上,从钻具组合优化、造斜点选择、长稳斜段钻井要点等方面提出了相应技术对策。实钻表明,应用上述对策后钻其定向钻井的方位漂移程度明显小,轨迹调整频率减少,中靶准确度得到提高,且缩短了钻井周期和取得了显著经济效益。

精细控压钻井技术在通探1井应用

精细控压钻井技术是依靠控压钻井系统实现对井口回压进行全过程自动调控的钻井技术,可有效降低井壁坍塌、井涌和井漏等井下复杂钻井难题,是解决当前深井、超深井、压力敏感地层、高温高压地层、窄密度窗口地层等钻井难题的主流技术方向。从柴达木盆地冷湖构造带目的储层的地质情况和钻井难点出发,重点阐述了该区块通探1井钻井中存在的技术难点、控压施工过程及取得的良好效果,为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验分享,具有显著的推广应用价值。

新型低分子纤维素压裂液的研究及其在致密油气藏的应用

针对致密油气藏的特点，研制了新型低分子纤维素压裂液体系。实验表明，该压裂液体系具有配制简单、快速溶解、基液无“鱼眼”、携砂能力强、破胶彻底、无残渣，岩心伤害率仅为8．59％。新型压裂液在致密油气储层现场应用16井次，压后平均日产油是邻井产量的2～5倍，应用新型纤维素压裂液体系的气井产量约为瓜尔胶压裂液体系井的3～8倍，为致密油气藏的高效开发提供有效通道。

分子膜(MD)在岩石粉表面的吸附特征及提高采收率研究

分子膜驱油技术因其操作运用简单、不伤害储层、价格便宜等优点而成为提高油田采收率的重要方法之一。采用紫外分光光度计法研究了分子膜(MD)在陆梁油田白垩系呼图壁河组岩石粉上的静态吸附特征以及在模拟岩心中的动态吸附规律,采用Zetasizer2000研究了分子膜(MD)吸附在石英砂表面的Zeta电位变化;并进行了分子膜(MD)室内驱油实验研究。研究结果表明:1分子膜(MD)在岩石粉上12 h后吸附可达到平衡,吸附量受液固比、膜剂浓度影响,动态吸附特征曲线可分为3个阶段;2分子膜(MD)吸附在石英砂表面后会提高石英砂表面的Zeta电位,使石英砂表面呈电中性或弱正电性;3分子膜(MD)驱可降低注入压力及后续水驱注入压力,总体采收率在水驱的基础上再把采收率提高8%左右。

表面活性剂与油相动态界面张力影响因素研究

对不同类型表面活性剂烷基糖苷(APG1214)、咪唑啉(IAS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、烷基酚醚羧酸盐(ss-231)的油水动态界面张力进行了研究。在60℃,5 000 r·min-1条件下,考察了表面活性剂的浓度、表面活性剂的结构、正构烷烃碳数以及原油中活性物质对形成低界面张力影响。实验结果表明:表面活性剂亲水基的亲水性越强,亲水基之间排斥力越小,使得在油水界面排布的密度越大,降低界面张力的效果会更好;当表面活性剂疏水碳链与烷烃碳链相似时,降低界面张力的效果会更明显;无碱体系中原油中的活性物质可在油水界面上形成粘弹性界面膜,这种界面膜的形成减少了表面活性剂分子在界面的吸附,使界面张力升高。

莫116井区不下技术套管钻井技术

莫116井区地质条件复杂,前期评价阶段钻井均采用三开井身结构,为降低钻井综合成本,提高开发效益,2011年在该区块开展了二开不下技术套管的钻井研究工作。通过分析莫116井区已钻井的测井资料、录井和测试资料,确定地层三压力剖面,优化井筒已有的三开井身结构;根据钻具力学分析和前期实钻结果,确定了单钟摆的钻具组合形式;采用测井资料聚类分析方法得到莫116井区地层岩石可钻性参数,从而优选推荐与地层匹配的钻头选型;采用钾钙基有机盐钻井液体系,解决大段强水敏性泥页岩地层引起的长裸眼段井壁不稳定问题。上述钻井研究结果应用于莫116井区现场实践,实现了二开不下技术套管安全高效钻进的目标。

满足碳酸氢钠岩层安全钻进要求的钻井液体系

针对准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带的碳酸氢钠岩层安全钻进问题,开展了碳酸氢钠岩层钻井液体系的研究。由室内研究结果得到,用42%复合盐水溶液作基液配制钻井液,可以抑制碳酸氢钠岩层的溶解,提高钻井液抗CO32-和HCO3-离子污染的能力。性能评价结果表明,该钻井液抗CO32-和HCO3-离子的总浓度在100 000 mg/L以上;该钻井液具有较强的抑制性能和较好的润滑性能,可以抗5%NaCl、5%劣质土或1%Ca2+的污染;膨润土块在该钻井液中热滚后的一次回收率达94.76%,二次回收率达85.28%,配方在不加润滑剂情况下的极压润滑系数为0.168,摩阻系数为0.083 9。指出,现场需根据实际情况适时调整复合盐中各种盐的比例以及复合盐的加量,保证Cl-离子含量不低于160 000 mg/L,将钻井液的pH值控制在9以上,及时补充各处理剂的量。

沙丘14井钻井液技术

沙丘14井是位于准噶尔盆地东部隆起北三台凸起的一口预探井,完钻层位为二叠系平地泉组,完钻井深3250m。针对二开井段八道湾组煤层的垮塌现象,通过提高滤液粘度、改善泥饼质量、增强封堵作用和适当提高钻井液密度有效解决了垮塌现象。针对三开井段硬脆性泥页岩的剥落掉块,通过加强对硬脆性泥页岩层理和微裂缝的封堵、增强钻井液对硬脆性泥页岩中膨胀性粘土的抑制作用有效解决了其剥落掉块问题。二开井段平均井径扩大率0.90%,最大井径扩大率5.69%。三开井段平均井径扩大率5.58%,最大井径扩大率33.88%。全井无事故,电测成功率100%。

昆北油田水平井优快钻井技术

昆北油田是中国石油青海油田增储上产的主要区块之一,针对水平井钻井速度慢,储层蒙脱石、伊蒙混层含量较高,极易被污染等问题,开展了水平井钻具组合优化研究、钻头优选、钻井参数优化和储层保护钻井液技术研究,取得了明显成效,平均单井完井周期较之前缩短了40%以上,储层渗透率恢复值达到80%以上,实现了该区安全快速钻井的目标。

控压钻井技术在火烧山油田的应用

控压钻井技术是指在钻井过程中对整个井筒压力进行有效控制并管理的钻井技术,可有效解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层和井壁坍塌等复杂钻井问题。从控压钻井技术的基本概念、系统组成和工作原理出发,重点阐述了控压钻井技术在新疆火烧山油田的应用及取得的良好效果,为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验分享。

无黏土高温高密度油基钻井液

针对塔里木盆地山前构造带井深高温以及地层裂缝发育的特点,研发了油基钻井液关键处理剂,其包括主乳化剂HT-MUL、辅乳化剂HT-WET、提切剂ZNTQ-1。乳化剂通过抗高温的亲水亲油官能团,在油水界面形成具有很强黏弹性的界面膜来提高乳化能力;基于超分子原理,提切剂通过在油水界面的氢键作用提高乳状液的凝胶强度,达到替代有机土的效果。以乳化剂和提切剂为核心处理剂配制的无黏土高温高密度油基钻井液,抗温达220℃,密度达2.50 g/cm3,老化后乳化稳定性好,不出现分层现象,高温高压滤失量小于10.0 m L,具有极好的滤失性,可通过柴油配制得到。无黏土高温高密度油基钻井液克服了以往有机土油基钻井液高温易降解失效和高密度下流变性差的缺点;同时提切剂取代有机土,除了能进一步加快钻速外,还能降低储层损害程度,是目前油基钻井液技术的领先技术,具有极好的应用前景。

新疆呼图壁储气库钻井液技术

新疆呼图壁储气库井上部井段阻卡频繁,安集海河组泥岩地层易发生剥落、掉块和散塌,三开高密度钻井液由于存在较强的水敏性泥岩污染,维护困难。为减少钻井工程中的复杂事故,采用了强抑制性钻井液体系,包括钾盐钻井液、钾盐-有机盐钻井液、钾盐-双膜屏蔽钻井完井液等,成功解决了各开次钻井液的技术难点,减少了钻井复杂事故,缩短了钻井周期,在目前开钻的10口储气库井中,顺利钻穿安集海河组6口,已完钻3口,其中发生卡钻事故1井次、井漏2井次,完钻井的平均钻井周期为137 d,而以往的勘探开发井发生卡钻15井次、井漏9井次,且阻卡频繁,平均钻井周期为195 d。总结出一系列针对性的技术措施并进行了广泛应用。

新疆玛湖区块2000 m长水平段水平井钻井技术

近年来,为应对低油价形势下的规模效益开发,新疆油田玛湖区块迫切需要进一步增加水平段长度,以提高水平井单井产量。因此,新疆油田在玛湖区块Ma HW1325水平井上开展了2 000 m长水平段的钻井试验。针对该井超长水平段钻井所面临的钻压传递困难、井眼清洁困难、井壁稳定难度大、钻井提速难度大、固井完井难度大等突出问题,通过优化井眼剖面、加装旋转导向工具、优选钻头、采用类油基钻井液体系和韧性水泥浆体系等多项技术对策,有效实现了水平段的顺利延伸和钻井提速目标。Ma HW1325水平井完钻时水平段长达2 000 m,创下了新疆油田水平井钻井水平段长度的新纪录。

高效解卡剂的研究与应用

针对目前常用解卡剂存在解卡时间长、效率低、易造成二次事故的发生、荧光强度高、在高密度条件下的解卡效果差等问题,从物理、化学角度分析了影响解卡效率的因素,通过对各添加剂的优选,研制出了液体解卡剂GJK-Ⅰ和粉状解卡剂GJK-Ⅱ,而且GJK-Ⅰ的荧光级别小于5级.采用解卡液分析仪,通过测定扭矩值,评价了这2种解卡剂处理密度分别为1.20、1.42、1.65、1.84 g/cm3的钻井液及现场使用的钾钙基聚磺钻井液泥饼的解卡时间,结果表明这2种解卡剂在不同密度和扭矩值下均能有效解卡,解卡时间为5～15 min,且抗盐、抗钙能力强.在某预探井井深l 796 m处的卡钻复杂处理中,用GJK-Ⅱ配制的觖卡液浸泡,9h后解卡,验证了解卡效果.

水基钻井液高效抑制剂GY-1

研制出了一种高效抑制剂GY-1。实验结果表明,GY-1对钻井液的性能影响小,在用其处理钻井液时,无需与其他处理剂复配使用;GY-1能显著增强钻井液的抑制性,试验井平均机械钻速和该区块同类井相比提高了10%以上;GY-1能提高聚合物钻井液抗膨润土污染的能力,膨润土加量为5%时,GY-1加量为1%的钻井液的表观黏度上升率同聚合物钻井液相比,从160%下降到20%,下降幅度达87.5%;GY-1钻井液还具有较强的抗碳酸盐、抗钙污染能力,均优于钾钙基聚磺钻井液,而且其配方所用处理剂较少,其成本也较钾钙基聚磺钻井液低。

苏77-21-40H2水平井超长水平段钻井技术

随着水平井作为苏里格气田经济规模开发主体技术之一,进一步增加水平段施工长度用以更大限度提高单井产量的需求越来越迫切。针对苏里格气田苏77区块苏77-21-40H2井超长水平段突出的钻井难点:钻压传递困难、井眼清洁困难、井壁稳定难度大、完井大尺寸压裂工具下入困难等,通过采用优化井眼剖面、引入新型减摩降阻工具、优化钻具组合、MEG聚磺钻井液体系、加装顶驱设备、保障压裂工具下入及严格工程配套措施等多项技术对策,大幅度提高了该井水平段的延伸长度和机械钻速。该井顺利完钻时实际水平段长度2 303 m,为苏里格气田水平井的进一步开发提供了经验。