页岩气水平井防塌水基钻井液体系研究

为解决油基钻井液在页岩气水平井中应用时带来的环保问题和钻井液处理成本较高的问题,通过室内实验优选出了性能优良的封堵剂、抑制剂和润滑剂,并结合其他处理剂,研究出一套适合页岩气水平井的防塌水基钻井液体系,室内对其综合性能进行了评价.结果表明:钻井液体系经过130℃老化后,其流变性能稳定、滤失量较小,具有良好的耐温性能;钻井液体系低渗砂盘封堵实验的瞬时滤失量和静态滤失速率分别为0.6 mL和0.33 mL/min,具有良好的封堵性能;钻井液体系的抑制性能和润滑性能与现场油基钻井液体系基本相当,能够很好的起到抑制页岩水化分散和降低摩擦阻力的作用;另外,钻井液体系中加入20％NaCl、2％CaCl2和20％岩屑后,体系老化前后的流变性能和滤失量变化均不大,说明体系具有较强的抗污染能力.现场应用结果表明,使用防塌水基钻井液施工的X-101井钻井过程顺利,各项施工参数均达到设计要求,并且与前期已钻井X-3HM井相比,钻井周期、井下复杂时间以及平均井径扩大率均明显降低,水平段钻速明显提高,达到了良好的钻井效果.     

涪陵页岩气勘探开发环保现状分析

为了推动页岩气产业的可持续发展,了解涪陵地区页岩气开发的环保现状,对生态环境、水资源消耗、水污染防控、固废处理等环境问题做了系统调研。通过调研发现中石化已建立页岩气开发环境保护管理体系,对大气、水、噪声、钻井液和固体废物等易污染领域进行了严密排查和防控,对环保措施落实情况进行了严格监督。在分析了页岩气勘探开发现有环保措施后,提出了一些对策和建议,如加强地质灾害的防控和预警、提高压裂液返排率、研发高效经济的废水处理技术、钻井液处理技术、钻屑处理技术和钻屑综合利用技术研究等。     

美国页岩气水平井水基钻井液研究与应用进展

 水平井钻井是推动美国页岩气大规模开发的核心技术之一,美国在页岩气水平井初期使用油基钻井液成功钻探页岩水平井。迫于油基钻井液环保和成本高的压力,美国对页岩气水平井水基钻井液进行了研究并推广应用。介绍了美国典型的3个页岩气区块水基钻井液研究情况。Haynesville地区选用更接近井下环境1.38 MPa分压的CO₂侵、12%低密度固相污染和204℃、48 h条件评价钻井液抗污染能力;通过模拟钻井液流入、井底静止和流出过程中井温和压力变化的新方法测试钻井液在井眼中的流变性。而Fayetteville和Barnett地区采用扫描电子显微镜（SEM）分析浸泡后岩石的形貌研究钻井液与岩石的作用机理,进而研究水基钻井液配方。Haynesville地区现场应用时,在CO₂侵和井底204℃高温条件下,机械钻速比使用油基钻井液的邻井提高8.5%;Fayetteville和Barnett地区应用钠米硅醇封堵水基钻井液时,滑动钻速分别是9.2~15.4 m/h和7.4~24.6 m/h,复合钻钻速30.8~77.0 m/h。     

页岩气调查井复杂地层有机硅聚合物钻井液体系的研制与应用

页岩气调查井通常地质条件复杂,钻探难度大。在对页岩气调查川沐地2井井壁稳定性分析的基础上,优选了有机硅聚合物钻井液体系,并通过正交试验,明确了有机硅改性聚合物、多级配超细碳酸钙、乳化石蜡和硅氟聚合物等主要处理剂的最优加量,形成了基本配方,在室内实验评价中该体系展现了良好的抗钻屑污染能力、抗钙侵能力、抑制性和封堵性。现场应用表明,川沐地2井在采用有机硅聚合物钻井液体系后,井内复杂情况得到明显改善,有效保障了井内安全,并顺利钻进至设计井深,实现了地质目标,钻进效率相比同区域同类型钻井大幅提高。研究成果可为页岩气调查井复杂地层钻探钻井液的选择与应用提供借鉴。     

我国天然高分子基钻井液体系研究进展

钻井液是油气勘探开发中首个与油气层相接触的外来流体,其体系和配方优选是钻井过程中油气层保护技术的核心内容之一。聚焦适用于复杂地层的环保天然高分子基钻井液体系,综述了近几年我国天然高分子基钻井液体系极具代表性的研究成果,并融入国内具有一定影响力的课题组在此领域取得的研究成果,分门别类地介绍了天然杂聚糖类、纤维素基、淀粉基、烷基糖苷类木质素基等天然高分子基钻井液体系,探讨了天然高分子基钻井液体系的热点问题,并对其应用方向及主要发展趋势进行了展望。     

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。     

国产油基钻井液CQ-WOM与哈里伯顿油基钻井液INNOVERT应用分析

为了满足国内对非常规能源页岩气进行开采,研制出一套适合在页岩层钻进的油基钻井液体系CQ-WOM。对比哈里伯顿油基钻井液INNOVERT体系,在一定温度范围内,具有更好的热稳定性。通过室内研究和四川威远-长宁区块现场应用情况表明,国产油基钻井液CQ-WOM具有较好的抑制泥页岩水化分散的能力;封堵性与滤失造壁性能优异,高温高压滤失量小于3.5 m L(测试温度120℃),能够降低滤液对储层的伤害;具有较好的乳化稳定性,ES值大于1 000 V;抗岩屑污染能力强;维护和处理工艺简单,可操作性强。     

硅酸盐钻井液室内评价与研究

着重对硅酸盐钻井液的性能进行研究。通过分析硅酸盐钻井液体系稳定井壁的机理,优选了基浆和与硅酸盐配伍性好的有机处理剂。结合硅酸盐钻井液在辽河油田的岩样中的应用进行室内评价研究,得出一套完整的硅酸盐钻井液体系配方,并对该配方进行综合性能的评价。     

渤海油田水基钻井液体系优化研究

通过对渤海油田水基钻井液体系进行优化,并对钻井液固液分离技术进行研究,配套固控处理措施,建立渤海湾NaCl+KCl/PF-COK抑制剂的一套环保型水基钻井液体系,对现场所用钻井液进行回收压滤,最大限度实现钻井液的可循环再利用,减少废弃物总量和降低废弃物处理难度,使钻井液体系达到减量化处理和可回收再利用效果,降低海上废弃钻井液的运输成本和处理成本,实现海上钻井液减排的同时实现降本。目前通过压滤装置可以实现每100 m3废弃钻井液压滤80 m3滤液继续配制钻井液回用,20 m3滤饼再处理,实现减排80%。     

页岩气储层损害机制及保护水基钻完井液技术

针对页岩气藏特征及开采方式,通过X射线衍射、扫描电镜分析、气体膨胀置换法、脉冲衰减法和敏感性评价等手段,分析胜利油田沙河街组页岩气储层潜在损害因素及敏感性损害程度。提出页岩气储层保护水基钻完井液对策,研选出微乳型页岩气储层保护剂YYBH-1和聚胺类表面水化抑制剂BMYZ-1,研制出页岩气储层水基钻井液体系。结果表明:该页岩气储层黏土矿物以伊利石为主,孔隙度分布在0.45%~2.50%,平均孔隙直径主要在4.54~6.17 nm,渗透率小于0.026×10-3μm2,为低孔超低渗储层;页岩气储层存在中等偏弱水敏性和碱敏性损害以及中等程度应力敏感性损害;页岩气储层水基钻井液体系能有效防止水敏性,增强水的返排能力,降低页岩渗透率损害率和对甲烷气体的吸附能力,具有优良的页岩气储层综合保护作用。     

复合钾盐生物聚磺钻井液在长庆水平气井的应用

为解决长庆气田天然气水平井施工中位于斜井段位置的井壁失稳和钻头泥包技术难题,室内研究了复合钾盐生物聚磺钻井液体系,并在长庆地区15口水平井应用.结果表明,该体系表现出防塌能力强,页岩回收率达到78%以上,易塌层平均井径扩大率低于20%;性能易调控,具有良好的井眼净化能力,泥饼薄、坚韧、致密光滑,摩阻系数控制在0.026 2~0.034 9.与同区块非试验井相比,不仅井下安全,井壁稳定,井眼畅通,而且钻井平均机械钻速都提高了40%以上.该体系成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、掉块坍塌、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题.     

页岩气水平井井壁稳定影响因素与技术对策

国内绝大多数页岩气水平井在页岩层段钻井过程都发生过坍塌,严重影响了钻井周期及后续压裂施工。由于页岩气井水平段一般较长,普遍在1000m以上,而且页岩地层层理发育,产状多变,岩石性质硬脆,水敏性矿物含量高,很容易发生井漏坍塌等问题。本文通过分析认为影响页岩气水平井井壁失稳的因素主要包括页岩的综合特性,地质力学因素,钻井液的综合性质及其他工程因素。解决页岩气水平井井壁失稳的首要途径是认识层理页岩的特殊力学特性,重点研究不同钻井液体系对其力学特性的影响程度及影响规律（也是钻井液优选的重要依据之一）;再次需要对地应力场进行综合研究;最后通过采用合理的井壁稳定力学模型获得控制井壁失稳的钻井液密度范围,配合使用快速高效钻具,才能最大程度确保井壁稳定。     

苏里格气田胺基聚合物防塌钻井液体系

 为解决苏里格气田水平井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆问题,开发了一种强抑制胺基防塌钻井液体系.室内性能评价实验表明,该钻井液体系具有良好的抑制性、很强的抗温、抗钙、抗污染能力,对气层伤害很小,属于清洁水基钻井液体系.在苏里格气田现场应用3 口井取得了良好的效果,表明该钻井液体系有利于提高苏里格气田泥页岩地层井壁的稳定性,解决泥页岩地层钻井液流变性难控制的难题,实现保护储层的要求,能够满足苏里格气田钻井的需要.     

复杂结构井在页岩气开发中的应用进展

复杂结构井作为一种高效、先进的钻井工艺,能够很好地挖掘各种油气藏的潜能,在北美页岩气工业化、商业化开采过程中,产生了显著地经济效益。在概述复杂结构井的类型、适用条件的基础上,结合国外页岩气开发中复杂结构井的应用情况,分析了复杂结构井在中国页岩气开发中的应用前景。考虑到中国页岩气藏多分布于地表和地下条件复杂的山区,紧紧围绕页岩气开发产能和成本这一核心问题,建议重点发展小井眼连续管一体化钻完井、丛式水平井批量钻井和多分支水平井技术,来减少井场占地面积、优化资源配置管理、降低开发成本、最大限度提高页岩气藏整体效益,实现中国山区页岩气高效、低成本开发。     

江汉油田废弃油基钻井液柴油回收技术

江汉油田页岩气钻井作业中使用柴油基钻井液,为减少废弃钻井液对环境的污染,通过室内实验研制了柴油回收剂配方:1%破乳剂OPP+800 mg/L混凝剂PAC+10 mg/L絮凝剂PAM.并优化了柴油回收工艺参数:最佳的破乳温度为55～60℃,破乳时间为60 min,离心转速为3 000 r/min,离心时间为5 min,废弃油基钻井液柴油回收率可达90%以上.回收柴油的品质达到了GB252-2000规定的-10号轻柴油技术要求和GB/T19147-2003规定的-10号车用柴油技术要求.根据现场油基钻井液的配方,再以回收柴油为基液配制油基钻井液,其性能与现场使用的油基钻井液性能相当.     

渤海油田渤中区域中深部泥页岩地层井壁稳定性

渤中区域资源潜力巨大,是目前渤海油田勘探开发的重点区块.前期探井钻井过程中中深部东营组、沙河街组泥岩地层井壁坍塌失稳现象频发,出现蹩压、阻卡等复杂事故.为揭示渤中区域中深部泥页岩井壁失稳机理,指导开发井钻井设计,对取自渤中区域东营组泥岩岩心开展了电镜扫描、矿物组分测试、泥浆浸泡以及岩石力学等系列实验,定量刻画了该地层的理化特性、岩石力学特性以及钻井液对力学性质的影响规律.实验结果表明,该区块中深部泥页岩处于由水化膨胀性泥页岩向硬脆性泥页岩转化的过程,既具有硬脆性泥页岩层理、裂隙发育的特征,又仍表现出一定的水化膨胀和分散特征.在实验结果的基础上,利用线弹性理论和单一弱面准则,建立了考虑弱面结构和水化作用的井壁稳定模型,对渤中区域定向开发井坍塌压力及其随井斜角和井斜方位角的变化规律进行了分析,揭示了钻井液作用对坍塌压力的影响.研究结果对于渤中区域开发井安全钻井具有一定的指导意义.     

钻井液类型对井壁稳定的影响实例与防塌机理分析

针对东海油气田N区块钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,通过梳理分析N5区块及周边构造三口探井地质条件、地层特性、测井数据,基于地质力学与岩石力学基本原理计算了井壁坍塌压力;并对使用水基钻井液和油基钻井液的钻井工况进行对比。研究发现在钻井液密度高于坍塌压力的情况下,使用密度相对较低的油基钻井液即能够保持井壁稳定,无阻卡等复杂问题。使用水基钻井液钻井,则部分泥页岩井段井径扩大,起下钻明显阻卡,处理复杂问题耗时较长。分析主要原因,在于油基钻井液能够降低泥页岩水化程度,减缓钻井液向微裂隙中的渗流,抑制微裂隙扩展,提高钻井液对井壁的有效支撑作用。因此,在东海油气田复杂泥页岩地层钻井中,使用油基钻井液能够更好地保持井壁稳定,避免或减少钻井复杂问题。     

钻井废弃泥浆固相物资源化利用

 对废弃泥浆固液分离后固相物资源化利用进行可行性研究：将20%—30%的固化剂(体积)、6%—10%的骨料(黏土和砂子、石屑或碎石、矿渣等),425^#普通硅酸盐水泥掺入10%;促凝剂3%—5%加入固相物搅拌后,可直接用于边坡加固或场地硬化,也可通过搅拌挤压后制成免烧砖,用于井场围墙、生活区和井非承重承压区建设。对制成的免烧砖的建筑性能和环保指标进行分析确定其符合标准要求。从效益角度分析,此方法改变了勘探过程中传统钻井废弃物的处理方式,实现了钻井液废弃物减量化、无害化、资源化的循环利用,以消除石油天然气勘探过程中的环境风险。     

基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距

岩屑床清除工具可有效地解决页岩气水平井岩屑沉积的问题,安放间距是岩屑床清除工具的重要设计参数,与钻井液性能相关。建立了基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距计算模型;对影响安放间距的参数（岩屑颗粒直径、稠度系数、流型指数、屈服值、钻井液密度、钻井液排量）进行了敏感性分析。结论表明：在满足井眼清洁的条件下应尽量增大安放间距;岩屑颗粒直径减小,钻井液稠度系数、流性指数、屈服值、密度和排量增加,有助于增大岩屑床清除工具安放间距。