裂缝性地层钻井液漏失规律及堵漏对策

井漏是钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一,而钻井液漏失模型较少考虑裂缝临界宽度、裂缝壁面粗糙度以及综合因素对漏失的影响,从而导致漏失机制对现场堵漏指导性较差.针对此问题,基于非牛顿流体力学理论,建立径向粗糙裂缝漏失模型,厘清裂缝临界宽度、裂缝粗糙度以及综合漏失因子等因素对漏失的影...     

两级固结堵漏井筒压力的变化规律

常规固结堵漏浆体驻留性差、井筒留塞难。现场采用两级固结堵漏工艺,在固结堵漏浆体前向漏失层注入高黏稠浆体,以提高浆体驻留性。但对堵漏作业过程中井筒压力变化规律认识不清,井筒压力精细控制不足,工艺参数如排量、浆体体积等的确定缺乏理论指导,这些仍然是固结堵漏工艺优化面临的关键问题之一。基于浆体在裂缝中一维径向流动模型,建立了多级固结堵漏动力学模型,提出临界压差和压差比两个参数表征浆体的驻留性。以高黏稠凝胶浆+水泥浆两级固结堵漏工艺为例,分析裂缝宽度、排量、浆体体积及比例对井筒压力的影响,厘清堵漏过程中与环空液面高度变化与井筒压力的关系。研究表明：裂缝宽度越小,堵漏过程中井筒与地层压差、临界压差越大,浆体更容易驻留。增加浆体体积和高黏稠浆体比例,有助于浆体驻留,但实际堵漏应综合考虑浆体驻留、漏层裂缝封固以及成本等多因素。浆体排量越大,压差比越大,不利于浆体驻留。环空液面高度变化可以判断漏失地层井筒压力变化,现场应加强环空液面高度的监测。     

基于层次分析法的地层钻井液漏失概率判定*

对待钻层段漏失发生概率进行评价分级,是做好防漏治漏的前提和基础性工作。针对漏失通道复杂性和随机性的特点,引入层次分析法将控制井漏的各种地质因素及邻井资料等因素层次化,逐层比较各因素重要性,建立易量化指标的隶属度函数,采用加权合成得到最终的井漏概率评价值,并实例说明该方法在塔河油田钻井实践中的应用。实例井计算结果表明,使用层次分析法对地层漏失概率进行综合评判具有可行性,有助于防漏预案的制订和治漏方法的优化。     

钻井工程中沥青与钻井液动态置换规律实验研究

钻井工程中钻遇活跃沥青层时,涌漏并发等恶性事故严重影响钻井作业的正常进行。针对中东Y油田沥青层钻井面临的严重钻井液漏失与沥青侵入问题,首先分析了沥青层特征和钻井液漏失特点,发现沥青与钻井液间的重力置换是钻井液漏失和沥青侵入的主要原因。研制了可视化沥青-钻井液动态置换模拟实验装置,分别在钻井液循环和静止状态下,模拟研究了钻井工程中钻井液与沥青的动态置换过程,分析了钻井液密度和黏度、地层裂缝宽度以及沥青黏度对置换过程的影响规律。结果表明,随着钻井液密度增加,沥青置换量呈对数增大趋势;随着地层裂缝宽度增加,置换量呈线性增大趋势;随着沥青黏度增加,置换量呈对数减小趋势;而钻井液黏度与置换量呈负相关关系。因此,钻井作业中,需合理控制钻井液密度以平衡地层压力;适当提高钻井液黏度;重点加强钻井液随钻堵漏作用,有效封堵地层裂缝,减少和堵塞钻井液漏失与沥青侵入井筒的通道。结合控压钻井技术,在该方法的指导下后续钻井作业中顺利钻穿沥青层。     

裂缝地层漏失规律研究

本文根据地下裂缝的漏失特性,建立了地下裂缝漏失规律的数学模型,并导出了各种流体在裂缝中的流动挽律。根据流动规律可以定量分析和计算漏速或漏失量与压差、裂缝尺寸、钻井液流变性能等之间的关系,这时优选优配堵漏荆的性能,选择合理的堵漏方法,提高防漏堵漏的成功率具有重要的指导意义。     

可降解钻井液在堵漏中的研究

井漏一直是钻井工程中的一个大问题。在松散的或高渗透率的地层,天然裂缝性地层,诱导的裂缝性地层或洞穴性地层中,容易发生井漏,此时常会造成钻井池液面下降,返出的钻井液量减少,严重时会使钻井液失去循环,进而导致井壁坍塌或井通。遇到井漏,除了正确判断漏层的地质情况外,还要有针对性地选择适当的堵漏工艺,进而选择恰当的堵漏材料,这样才有可能制止井漏。因此,本文重点研究了可降解钻井液在堵漏技术中的应用,能够为现场提供一定的依据。     

基于酸处理的解除钻井液漏失损害实验研究

裂缝性油气藏钻井过程中钻井液漏失严重制约着勘探开发进程。漏失会导致钻井液固相和液相侵入地层深部,固相沉积及液相滞留会严重损害基质和裂缝渗透率,影响后期开发效果。以九龙山气田须家河组裂缝性地层为研究背景,设计了基于酸处理方法解除钻井液漏失损害的实验评价方法,评价了原钻井液、改性钻井液返排恢复率;并分析钻井液漏失损害机理及酸处理解除钻井液漏失损害原理。     

天然裂缝性地层钻井液漏失规律研究

天然裂缝性地层钻井中经常发生钻井液漏失,明确漏失规律对防漏堵漏十分重要。采用赫巴模式来描述钻井 液的流变性,建立了一维无限长裂缝地层中的钻井液漏失模型,研究了正压差、裂缝宽度、钻井液流变参数对漏失速率 及最终漏失量的影响。研究表明,赫巴模式钻井液的漏失速率曲线在双对数坐标下具有典型的3 段式特征,第一段和 第三段为直线,中间段为弧形;漏失速率随着压差和裂缝宽度的增加而非线性增加,随着稠度系数、流型指数和动切力 的增加而减小,但与裂缝宽度已不符合立方定律关系;最终漏失量随着压差、裂缝宽度平方的增加线性增加,随着动切 力增加线性减小,随着流型指数的增加非线性减小,而与稠度系数无关。研究对认清漏失规律及采取合理的防漏堵漏 措施具有参考意义。     

多功能钻井液处理剂HD的实验研究

本文就HD的各种钻井液性能进行了较系统的研究。实验发现,该处理剂具有良好的降失水、悬浮、抑制、润滑、抗温、抗盐、抗钙等性能,是一种新型的聚合物替代产品,对钻井液体系的开发具有重要的参考价值。     

漏失压力研究现状

本文介绍了井漏、井漏的原因及现象,总结和分析了国内外对漏失压力的研究现状,并提出加大漏失压力理论研究力度,尽快得出准确有效的漏失压力计算模型,便于更高效地指导现场防漏堵漏。     

水合物地层用纳米SiO2钻井液低温性能实验研究

随着全世界越来越多国家对天然气水合物勘探与开发的青睐,相关钻井技术也得到了日益重视。针对水合物地层的钻井特点,结合现有的纳米材料,通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米Si O2钻井液:海水+2%纳米Si O2+3%膨润土+1%Na-CMC(羧甲基纤维素钠)+3%SMP-2(磺甲基酚醛树脂)+1%PVP(K90)(聚乙烯吡咯烷酮)+2%KCl(氯化钾);并对其低温性能和水合物生成抑制性进行了实验评价。实验结果表明,该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性;并能够长时间有效抑制水合物地层分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物,有利保障在含水合物不稳定地层中钻井的顺利实施。     

钻井液密度对裂缝性泥页岩地层坍塌压力影响的力化耦合研究

 缝性地层井壁失稳是钻井工程中经常遇到工程难题之一,裂缝发育地层常伴随严重的井壁坍塌,具有水化性质的裂缝性地层在钻井液侵入后更易发生坍塌。扫描电镜观察某油田泥页岩发育的层理实际为尺寸极小的微裂缝,使用XRD 衍射仪测定了该泥页岩黏土矿物质量分数为30%~40%,泥页岩水化性质较强。通过剪切实验测定了泥页岩吸水后的抗剪强度,求解了不同含水量裂缝面的黏聚力及内摩擦角。建立了钻井液滤液向地层内的渗流方程及裂缝性地层坍塌压力方程,计算了不同钻井液密度和浸泡时间的坍塌压力。计算结果表明,高钻井液密度导致钻井液滤液向裂缝内加速渗流,裂缝面强度降低导致地层更加容易坍塌。裂缝性地层井壁失稳不宜提高钻井液密度稳定井壁,应采用措施提高钻井液封堵性及抑制性,降低钻井液滤液侵入量。     

多功能钻井液处理剂SPAMH的实验研究

为了进一步提高深井钻井磺化体系的抑制性,以满足深部地层的井壁稳定要求,以褐煤、苯酚、甲醛、聚丙烯酰胺等为主要原料,采用接枝共聚及磺化的方法获得了一种含有羟基、羰基、亚甲基、磺酸基、苯环、羧基、酰胺基、羧钾基等基团的聚磺处理剂SPAMH。室内评价结果表明:SPAMH具有降失水、降粘、抗盐性好、抗钙能力强、热稳定性好、抗温能力强、较强抑制性等特点,其整体效果明显优于SPNH,成本低,有一定推广价值。     

保护油层自适应随钻堵漏钻井液技术研究

为了避免钻井液漏入地层,钻遇漏失地层前需要向钻井液中加入随钻堵漏剂,将普通钻井液转化为随钻堵漏钻井液.本研究针对漏失地层非均质性强、漏失通道尺寸分布范围广且难以准确预知和常规复合随钻堵漏剂适应性差等特点,研制了自适应随钻堵漏剂和自适应随钻堵漏钻井液技术.该技术能在无须明确预知漏失地层孔喉直径的情况下,自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏失地层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,承压能力强,渗透率恢复率高,适合油层和非油层堵漏.室内实验及现场应用证明,自适应随钻堵漏钻井液封堵范围广,渗透率封堵率及渗透率恢复率达均在90%以上,具有良好的堵漏及保护油层效果.     

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。     

钻井液动滤失的实验研究

用自制的高温高压钻井液动滤失模拟装置对胜利油田渤深四井井浆进行了动滤失实验研究。实验发现,钻井液的动滤失与静滤失不同,静态下滤失形成的滤饼厚而虚,渗透率大;动态下滤失形成的滤饼薄而韧,渗透率小。剪切速率增加,井浆的平衡动滤失速率增大,其原因主要是高剪速下形成的滤饼明显变薄。压差增大,井浆的初滤失量增大,但平衡动滤失速率却基本不变,这是因为随压差增大,所形成滤饼的渗透率与厚度的比值相应减小。温度升高,井浆的平衡动滤失速率增加,在20～150℃范围内两者呈良好的指数关系。     

硅酸钾钻井液体系的实验研究

考察了氯化钾和硅酸钾对钻井液流变性和失水造壁性的影响规律。建立起硅酸钾钻井液体系配方,即:4%土浆+3%硅酸钾+0.5%JT888-Ⅲ+3%FDJ-1+2%QS-2+2TY540+3%SMP-Ⅱ。综合实验结果表明,该配方配制的硅酸钾钻井液体系具有优良的流变性、失水造壁性和抑制性,优于相同加量下的氯化钾钻井液体系。同时,该体系还具有良好的热稳定性和抗污染能力(5% NaCl、0.7% CaSO4),抗温能力强(达120℃)。     

胜利油田废弃钻井液化学混凝实验研究

针对废弃钻井液的特点,实验室在固定CPAM8012和氯化铝的条件下,优选最佳的pH值、加量、稀释比和加药方式。实验表明：在混凝剂加量为6g／L、稀释比为1：3、加药方式为先加无机盐混凝剂后加有机高分子CPAM和pH值为酸性和中性时实验效果最佳。     

超声波解除岩心钻井液堵塞实验研究

利用自主研制的超声波采油动态模拟实验装置和钻井液堵塞的人工岩心样品,开展了超声波解除岩心钻井液堵塞实验研究,分析了超声波功率、频率、处理时间及岩心渗透率等参数对解堵效果的影响,并将超声波、化学剂单独解堵与超声波-化学复合解堵效果作了对比。研究结果表明:超声波功率越大,解堵效果越好;随超声波频率降低,解堵效果有变好的趋势;超声波累计处理80~120 min,解堵效果最佳;岩心渗透率越低,超声波解除钻井液堵塞效果越好;超声波-化学剂复合解堵效果明显优于二者单独解堵效果。