页岩地层水基钻井液研究进展

开发能满足页岩长水平段钻井井壁稳定要求的钻井液是页岩地层安全钻井的一项关键技术。目前广泛采用的油基体系具有高成本、高污染的缺点。归纳了具有仿油基性能以及防塌防水化的各种新型水基钻井液,包括成膜钻井液(MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液)与隔膜钻井液的防塌成膜机理及其优良特性和现场应用情况,新型纳米钻井液技术的研究进展。建议加强成膜机理的进一步研究,并提高该类钻井液的润滑性、防卡性及膜效率,开发适应具有时敏性的长段页岩钻井的防塌成膜处理剂,并加强在国外页岩气钻井中已实践的纳米钻井液的研究。     

天环坳陷页岩气井井壁失稳机理及防塌钻井液技术研究与应用

针对天环坳陷构造区块泥页岩地层井壁失稳问题,通过复杂地层矿物组成、微观构造、理化性质以及三轴应力实验综合分析,提出了“封堵+润滑”的双效协同井壁防塌对策。泥页岩微裂缝、微孔隙发育,地层岩样易水化膨胀以及岩心表面亲水性较差是造成井壁失稳最主要的原因。通过加强地层封堵能力和降低水平段摩阻,可达到稳定井壁的目的。所构建的THFT高效防塌钻井液体系抗NaCl能力为10%,抗CaCl2能力为1.0%,抗劣土能力为10%,回收率为99.6%,对80-100目砂床侵入深度为8.4mm,较现场水基钻井液渗透性封堵性能有明显提升,能够封住200μm和400μm模拟裂缝,承压能力达到5MPa,抑制水化分散能力和裂缝性封堵能力优良。现场应用过程中,水平段的平均井径扩大率低于6%,平均钻速达到4.7m/h,钻井液体系的静滤失量控制在5mL以下,在润滑防塌、井眼净化及储层保护方面都起到了很好的效果。研究结果表明,THFT防塌钻井液体系有效解决了天环坳陷构造区块钻井过程中出现的井壁失稳问题,节约了钻井成本,具有较好的推广前景。     

南堡油田防塌钻井液技术研究

本文详细介绍了南堡油田的基本地质条件。并且在室内实验研究的基础上,首先初步确定了适用于南堡油田的两种防塌钻井液体系——氯化钾-聚合醇钻井液淡水体系和氯化钾-聚合醇钻井液海水体系,并进行了钻井液抗温性、抑制性及滤失性的评价。实验结果表明,这两种体系均具有良好的抑制性和润滑防塌性能,配伍性好,可有效地抑制地层坍塌,从而起到保持井壁稳定的作用,适用于现场应用。     

准噶尔盆地中部2区块钻井液研发及应用

通过分析准噶尔盆地中部2区块钻井液技术难点,研发了铝胺抑制防塌钻井液体系．该体系抑制性强,封堵性能好．该钻井液在中部2区块重点探井成3井进行了现场应用,取得了良好的应用效果,解决了上部地层软泥岩易造浆、二开长裸眼井壁稳定及侏罗纪煤层的坍塌问题,施工中井壁稳定,井身质量良好,满足了勘探开发的需求,全井平均机械钻速为7．68m/h ,施工效率有显著提高．     

永1-平1井清水河组钻井液技术

永1-平1井是永进油田的第一口超深水平井,主探侏罗系西山窑组,兼探三工河组及白垩系底部清水河组含油气情况。清水河组地层复杂,沿用聚磺混油钻井液体系,施工中发生卡钻事故。通过优选KCl-聚磺混油封堵钻井液体系,侧钻中采用钻井液密度径向力学支撑及物化封堵防塌、井眼净化及润滑防卡技术,配合相应的钻井液现场维护处理工艺,施工中钻井液体系流变性及沉降稳定性好,润滑能力强,解决了清水河组的井壁失稳问题;钻进中井壁稳定;起下钻畅通无阻,无复杂事故发生,顺利穿过清水河组。     

胜利英雄滩油田浅层大位移井钻井液技术

英雄滩油田地质构造复杂,造斜点较浅,斜井段长,钻井液施工难度大。通过优选聚合醇润滑防塌钻井液体系,配合相应的现场维护处理工艺,取得了良好的现场应用效果,解决了大位移井钻井过程中易出现的井壁稳定、井眼净化及润滑防卡难题,达到了优质、安全、快速钻井的目的。     

聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用

根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路,构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几种典型防塌钻井液的性能。结果表明,聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距,有效抑制黏土水化膨胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突出,与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田305区块进行了成功应用,解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。     

缅甸D区块非渗透性防塌钻井液研究

 针对缅甸D区块钻井过程中存在的井壁失稳问题,系统分析了缅甸D区块易塌井段泥页岩黏土矿物组分、岩石微观结构、泥页岩水化性能,结合现场实际对前期钻井液存在的问题进行分析,优化出适宜缅甸D区块特点的非渗透性防塌钻井液配方。室内性能评价表明,该非渗透性防塌钻井液具有较强的抗污染能力、抗温能力,泥页岩抑制能力以及封堵能力。在现场应用4口井过程中,该钻井液取得了较好的井眼稳定效果,可有效解决缅甸D区块井眼坍塌和井径扩大率的问题,显著降低了井下复杂事故的发生。     

加蓬G 区块破碎地层井壁失稳机制与钻井液技术对策

 加蓬G区块是中石化海外重点勘探开发区块,LPC和ANG复杂地层钻井施工中出现了严重的井壁失稳问题。通过破碎地层的泥页岩岩心表观特征分析、泥页岩钻屑清水浸泡试验、泥页岩黏土矿物分析和泥页岩滚动回收试验得出,以伊/蒙混层和伊利石为主的黏土矿物组分和微裂隙发育特征是加蓬G区块破碎地层井壁失稳的外在物质条件;钻井液滤液沿裂隙和微裂隙进入地层深部,使黏土矿物水化膨胀,使井壁失去平衡,是导致坍塌掉块的内在原因。制定了钻井液密度应力防塌、屏蔽封堵防塌、优质钻井液体系配方等综合防塌技术措施,在加蓬G区块进行了现场试验,G-9井和G-10井2口井LPC和ANG地层的平均井径扩大率分别降低到11.6%和12.1%,井身质量较邻井有显著的提高,取得了良好的井壁稳定效果。     

盐227非常规区块水平井钻井液技术

针对盐227区块地层岩性及非常规水平井钻井液技术难点,优选铝胺强抑制润滑防塌钻井液体系,该体系抑制性及封堵性好、润滑能力强,在盐227区块进行了现场应用,配合相应的维护处理工艺,解决了大位移井段井壁稳定、井眼净化及润滑防卡的难题,为加快该区块开发进程奠定了基础.     

提高渤中下第三系井壁稳定性钻井液技术

针对地层的岩性分析,将甲酸钾运用到体系中,通过降低地层的活度来达到防塌和稳定井壁的目的。另外考虑到下部地层温度影响,钻井液材料耐高温性能须达到一定的级别。该体系成功在BZ21-X-X井进行了应用。     

罗平煤矿勘探复杂地层组构分析与防塌技术研究

罗平煤矿勘探地层复杂,泥页岩和煤层的稳定是最主要的问题。利用XRD(X-ray diffraction)和SEM(scanning electron microscope)技术对该区地层岩心进行微观组构分析表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了相应的防塌钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述防塌钻井液体系能适用罗平煤矿地质勘探,具有较好的防塌护壁效果。     

沾18-支平1井钻井液完井液技术

针对大井眼分支水平井钻井液要具有很强的悬浮携带能力、防塌、润滑性能和流变性能,采用纳米聚合醇防塌润滑钻井液体系。该体系以纳米乳液、无水聚合醇为主要处理剂,封堵防塌剂、抗复合盐降滤失剂为辅助处理剂。现场应用表明：纳米乳液、无水聚合醇在钻井液中加量分别为3%时,具有良好的润滑性、抑制性和防塌性能,良好的悬浮、携岩能力和流变性能;该体系性能稳定,API滤失量可控制在3mL以下,3.5MPa、120℃下的滤失量小于12mL,钻井液摩阻系数为0.02～0.03,摩阻扭矩小,井壁稳定,大井眼斜井段、多分支水平井段起下钻顺利,储层机械钻速15.05m/h;主井眼下入滤砂管、分支井眼裸眼充填MEG完井液保护油气层。该井正式投产日产油50吨,达到普通稠油热采水平井的2至3倍。     

硅酸盐钻井液防塌机理研究与应用

利用Zetasizer3000电位-粒度仪、Turbiscan红外分散稳定仪、Novasina活度仪以及SHM泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置等先进的实验仪器和研究手段，对硅酸盐钻井液防塌作用机理进行了深入研究，并开发了一套硅酸盐钻井液配方。研究结果表明，5%硅酸盐水溶液的粒度分布较窄，协同使用的无机盐最佳加量为3%，且受硅酸盐模数和pH值影响较大;硅酸盐胶体溶液zeta电位为-41.0～-31.0 mV时，对泥岩钻屑分散体系具有很强的稳定作用;硅酸盐与泥页岩作用可以形成致密的“隔膜”，具有较理想的阻缓滤液侵入和压力传递作用。现场试验表明，该配方流变性合理、抑制性强，达到了稳定井壁的预期目的。     

碎屑岩侧钻井泥岩防塌钻井液体系实验研究

针对塔河油田碎屑岩侧钻井在储层上覆泥岩盖层段坍塌掉块、井径扩大,造成封隔器坐封失效的问题,论文结合地层宏观特性及微观结构进行分析,明确了碎屑岩复杂泥岩段的井壁坍塌机理,提出了以抑制为核心的钻井液防塌体系对策,进而通过开展室内实验研究,形成了具有强抑制封堵、低失水和良好润滑携岩性能的钻井液体系。     

莱87 区块钻井液技术研究及应用

莱87区块位于济阳坳陷东营凹陷青南洼陷中部断裂带上,该区块原来采用聚合物钻井液施工,不能很好满足钻井施工的要求,经常出现流变性难控制,起下钻阻卡及井壁垮塌的复杂情况。通过优选处理剂,优化钻井液,研发了强抑制防塌钻井液。该钻井液在5口井进行了现场应用,施工中井壁稳定,无复杂事故出现,机械钻速明显提高,满足了该断块钻井工程的要求,加快了勘探开发进程。     

苏里格气田盒8段砂泥互层地层坍塌机理与防塌对策

针对苏里格气田水平井钻探中二叠系地层,尤其是石盒子组盒8段砂泥互层地层存在着严重的井壁坍塌导致的划眼、卡钻、电测遇阻卡、固井留塞等问题,采用X射线衍射、电镜扫描、阳离子交换容量测试、电动电位分析等实验手段,对苏里格气田盒8段泥页岩样的组构及理化特性进行系统分析。弄清了该地区复杂地层井壁坍塌机理,提出了"三元协同"防塌钻井液原理,进一步研制出了苏里格气田石盒子组盒8段砂泥互层地层特性的低固相"强化封堵"防塌钻井液体系。     

强抑制性海水钻井液体系的研究

抑制剂属于封堵型的防塌材料,能够堵塞近井壁岩层的孔隙及微裂缝,防止钻井液向地层内过度滤失,从而维持井眼的强度和稳定性。本论文通过实验来观察抑制剂在高温下的抑制性能以及流变性并且从抑制性、降滤失性、流变性等几个方面对抑制剂进行评价。研究结果表明:抑制剂在高温下仍然有很强的抑制性能,对维持钻井液良好的流变性能发挥了重要作用,还能够有效的稳定井壁,毒性低,环保效果好,适用于海上钻井。     

用三轴应力防塌实验优选钻井液配方

研究了使用三轴应力防塌实验优选钻井液配方的技术,探讨了制样方法及仪器各在数间的和三种不同配方的钻井液分别对吐哈油中参２井Ｊ３ｑ和Ｊ２ｓ地层的防塌特性进行了评价,其中最好的钾铵基聚磺钻井液经１３６２ｍｉｎ三轴实验后岩样的轴向谱化量仅为０．０１２ｍｍ,岩样的冲蚀率约１０％,可有效防止胜北构造井壁垮塌。     

义123区块非常规油气藏钻井液技术

义123区块地质构造复杂,上部地层泥页岩水化严重,易造成起下钻遇阻;沙河街组地层层理发育,发育超压,油泥岩易水化,施工中易发生水敏性垮塌及应力性垮塌,井壁失稳严重。针对义123区块地层特点及钻井液技术难点,优选了铝胺成膜防塌钻井液体系,评价实验表明,该体系抑制性强,封堵性及润滑性好,具有良好的油层保护能力。该体系在义123区块进行了现场应用,施工中井壁稳定,井眼净化效果好,定向过程中摩阻和扭矩低,保证了工程的顺利施工。