石墨基复合材料SMD-1的研究与应用

为解决特低渗油藏细小空隙的封堵难题,减轻惰性封堵材料对钻井液润滑性造成的伤害,选用钻井液用纳米乳液作为外相,复合石墨微粉作为内相,在基材润湿剂、增溶剂的协同作用下,通过球磨分散工艺制备了一种石墨型复合材料SMD-1。研究表明,SMD-1的主要颗粒尺寸在3~15μm,加量3%时,钻井液API滤失量从38.5ml减少到9.4ml,高温高压滤失量从97.2ml减少到30.0ml,80目以细砂床侵入深度从20.0cm减少到5.1cm,同时钻井液润滑系数降低82.8%,高温高压粘附系数降低85.7%,封堵、润滑性能良好。在胜利油田滨425区块X138井进行了现场应用,应用井段井壁稳定,钻井液滤失量降低78.6%,润滑系数降低80.0%,封堵性和润滑性能突出,有效解决了井壁失稳及裂缝漏失问题。     

南堡2、3号构造带保护储层的钻井液体系

现有钻井液对南堡2、3号构造第三系储层损害主要为液相损害并且其封堵效果不佳,为了降低损害程度提高封堵效果,对研究区块的储层岩性、物性、敏感性和潜在损害因素等进行分析。利用FDY—Ⅱ型储层综合损害实验评价系统和钻井液高温高压封堵评价等方法进行钻井液优化设计。结果表明,优选后的钻井液体系表面张力由30. 61 m N·m-1降至27. 51 m N·m-1,防水锁能力提高;高温高压滤失量由22. 7 m L降至14. 2 m L,滤失量低且封堵效果明显;岩心渗透率恢复值由70%以下提高到85%以上。研究成果为南堡2、3号构造带致密油气藏勘探开发提供保护储层的钻井液体系备选方案。     

复合盐层井壁失稳机理及防塌钻井液技术

针对两伊(伊朗、伊拉克)边境AM油田复合盐层钻井过程中存在的稳定井壁技术难题,采用X线衍射、扫描电镜、滚动分散及膨胀实验测试复合盐层的矿物组构和理化性能,分析井壁失稳机理。制定"强化封固井壁作用—抑制复合盐层溶解及水化—化学位活度平衡—合理密度支撑井壁"多元协同防塌钻井液对策,优选出适合复合盐层钻井的封堵剂和无机、有机复合盐等关键处理剂,构建密度为2.3 g/cm3的多元复合盐水钻井液。研究结果表明:该钻井液黏度低,切力适中,有效地控制当量循环密度;高温高压(120℃,3.5 MPa)下滤失量为7.0 m L,滤失造壁性优良;不同矿物组成的复合盐层岩样在钻井液中的回收率均在90%左右,有效抑制复合盐层的溶解、分散;对宽度为200μm的裂缝的封堵承压能力达到5.5 MPa以上,具有优良的随钻封堵性能,可满足复合盐层钻井技术需求。     

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。     

钻井液润滑剂RH-B的制备与性能评价

利用地沟油、二乙二醇进行酯交换反应生成直链的酯类产物,利用单质硫将直链酯类产物部分转变为网状酯类,用石墨进行复配得到钻井液润滑剂RH-B。对润滑剂RH-B的润滑性能进行了评价。结果表明,当润滑剂RH-B质量分数为1%时,可显著提高淡水钻井液的润滑性能,其润滑系数降低率达到86.19%;质量分数为2%时可显著提高海水钻井液的润滑性能,其润滑系数降低率达到63.4%;对钻井液的表观黏度和滤失量影响较小;无毒无污染,荧光级别较低。     

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。     

Halfaya油田钻井液技术研究与应用

为满足Halfaya油田泥岩段井壁稳定、高压盐膏层安全钻进和有效保护储层等要求,开展钻井液体系优选和性能评价实验,形成的有机盐钻井液流变性能良好,120℃高温高压失水11.6 m L,泥饼摩阻系数0.043 7,高密度下抗盐钙污染能力强,对(40~60)/(20~40)目砂床的滤失量均3 m L,泥岩滚动回收率90%、16 h线性膨胀率7%,岩心动态污染酸洗后渗透率恢复值90%、动失水4 m L。2011~2013年,该钻井液累计应用20口井,钻进泥岩过程中未出现频繁扩划眼、泥包钻头、遇卡等复杂,盐膏层高密度条件下流变性能稳定,有效抑制了膏盐蠕变缩径,完井测试显示酸洗前表皮1、酸洗后0,取得了良好的稳定井壁和保护储层效果,有效保障了钻井安全高效顺利实施,对实现该油田快速建产具有重要意义。     

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。     

天然高分子环保钻井液体系的构建与性能评价

随着新环保法的实施以及人们对环境的日益重视,钻井液不落地在环境脆弱区块已成为钻井的必要条件,钻井液与岩屑需要分开处理,钻井液进行性能维护后直接回用,或处理成清水后回用,这对钻井液体系提出了更高的要求。为了解决固液分离率低、难于降解等问题,通过对天然高分子处理剂的种类及加量进行了优选,系统地评价了该体系的流变性、稳定性、抗污染性、润滑性、抑制性和环保性能,室内试验结果表明,120℃、3.5 MPa条件下的高温高压滤失量是11 m L,24 h沉降后上下层密度差仅为0.011 3 g/cm~3,岩屑回收率为96.87%,润滑系数为0.15。环保型可回收钻井液的环保性能较好,生化需氧量、化学需氧量值较低,易生物降解,EC50≥36 000 mg/L,满足排放限制标准。     

页岩气水平井强化井壁水基钻井液研究

利用物理或化学方法强化封堵页岩微纳米尺度裂缝是解决页岩气地层井壁失稳与井漏问题的技术关键。在研究页岩气地层井壁失稳机理基础上,探讨了通过钻井液物理-化学协同封堵强化页岩井壁稳定的机理。采用乳液聚合方法,研制了一种微纳米聚合物微球封堵剂,并利用压力传递实验、核磁共振等评价了微纳米聚合物微球封堵剂与化学封堵剂的协同封堵作用效果。研究表明,微纳米聚合物微球"吸附-架桥-可变形填充"、化学封堵剂"封堵-固结"两种封堵机理协同作用,能够在井壁周围形成连续、致密的承压封堵层,阻止压力传递与滤液侵入,实现物化协同封堵强化井壁的目的。进一步优化了页岩气地层强化井壁水基钻井液体系,密度达2. 0 g/cm~3时仍具有良好的流变、滤失及润滑性能,可有效地封堵页岩微纳米尺度缝隙、抑制页岩水化效应,为页岩气钻探开发提供了钻井液技术支撑。     

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.     

钻井液封堵剂高温高压封堵性能评价方法

钻井过程中通常因封堵性能欠缺出现井塌、井漏以及油气层损害等问题,在高温高压井中尤为严重。而现有的封堵性能评价方法在评价高温(200℃)高压(10 MPa)钻井液的封堵性能时具有一定的局限性,为此建立了高温高压驱替法用以评价钻井液封堵剂的高温高压封堵性能。该方法通过填砂管模拟地层,在填砂管中以不同温度和不同驱替压力驱替封堵剂基浆或钻井液,根据填砂管渗透率的变化情况评价封堵剂或钻井液在不同温度不同压力条件下的封堵性能。选取了LRF、LPF和LSF三种封堵剂进行评价,在3 MPa和200℃下封堵性能最好的是LPF,在10 MPa和200℃下封堵性能最好的是LSF,为进一步验证该方法的可行性,通过高温高压滤失量法及压力传递法评价LRF、LPF和LSF三种封堵剂的封堵性能,实验结果与高温高压驱替法一致,验证了新建立的钻井液封堵剂高温高压封堵性能评价方法的可行性。研究结果表明,所建立的评价方法可以简单有效地评价封堵剂以及钻井液的封堵性能。     

抗高温高密度水基钻井液体系的室内实验研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,在分析评价各种抗高温水基钻井液处理剂的基础上,优化研制出一种以OCL-JB为主要降滤失剂的抗210℃高温的高密度水基钻井液体系,并对体系的性能进行评价.实验结果表明,新型抗高温、抗盐降滤失剂OCL-JB抗温性好,能与多种处理剂配伍;OCL-JB主要是通过吸附作用,增大粘土颗粒的zeta电位和水化膜来提高泥浆中粘土微粒的聚结稳定性,控制钻井液高温高压滤失量.所研制的抗高温高密度(2.3 g/cm3)钻井液经过210℃高温后性能稳定,具有良好的高温高压流变性能和滤失造壁性能,抑制能力和抗污染能力强,润滑性好.     

抗高温高密度水基钻井液体系的室内实验研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,在分析评价各种抗高温水基钻井液处理剂的基础上,优化研制出一种以OCL-JB为主要降滤失剂的抗210℃高温的高密度水基钻井液体系,并对体系的性能进行评价。实验结果表明,新型抗高温、抗盐降滤失剂OCL-JB抗温性好,能与多种处理剂配伍;OCL-JB主要是通过吸附作用,增大粘土颗粒的zeta电位和水化膜来提高泥浆中粘土微粒的聚结稳定性,控制钻井液高温高压滤失量。所研制的抗高温高密度(2.3 g/cm3)钻井液经过210℃高温后性能稳定,具有良好的高温高压流变性能和滤失造壁性能,抑制能力和抗污染能力强,润滑性好。     

环保型钻井用高效润滑剂NH-HPL的制备与性能评价

针对目前钻井液常用植物油润滑剂润滑持效性差以及抗温性能差的问题,以油酸和聚醚胺为原料,经酰胺化反应,制得钻井液润滑剂NH-HPL。性能评价结果表明:在常温下,5%膨润土浆中加入1%NH-HPL,润滑系数可降低92.2%,抗温达160℃,荧光级别为1级,EC_(50)值为9.57×10~4mg/L,没有生物毒性,对钻井液流变性和滤失性无明显影响。     

准噶尔盆地南缘井壁失稳机理及对策研究

准噶尔盆地南缘深层钻井存在高温高压、井壁失稳等难题,现用油基钻井液技术面临巨大挑战.根据呼探1井复杂情况统计,基于对失稳地层岩样组构及特征的分析,揭示了井壁失稳机理.结合南缘深层钻井液技术需求,优选自主研发的纳米封堵剂、超细碳酸钙和弹性石墨形成粒度级配,构建了可有效封堵0.05～50.00 μm地层孔缝的油基钻井液体系...     

低渗凝析气藏防液锁成膜两性离子聚磺钻井液

为了有效降低钻、完井过程中钻井液对储层造成的液锁损害,根据吐哈低渗凝析气藏储层特征,对液锁损害产生的机理和影响因素进行系统分析.应用界面张力仪法,评价了8种常用表面活性剂的表面张力,优选出降低表面张力能力较强的OP-10和ABSN;应用可视砂床压滤仪,研究了2种常用成膜剂对钻井液性能的影响和降滤失效果;应用防液锁、理想充填及成膜技术研制了适用于研究区块的防液锁成膜两性离子聚磺钻井液体系,体系中3种超细碳酸钙的复配比例为10%,40%,50%,总加量为4%.评价结果显示,该钻井液体系的API滤失量小于5 mL,高温高压滤失量小于10 mL,泥饼摩擦系数小于0.141,渗透率恢复率大于81%.     

聚合醇钾盐钻井液在文188-平1井的应用

文188-平1是中原油田部署在文188区块的一口重点水平井,完钻井深3733.11 m,最大井斜97.5°。该井三开采用聚合醇钾盐钻井液体系,在施工过程中聚合醇钾盐钻井液性能稳定,抑制性强,具有良好的流变性和较强的携砂能力;滤失量低,泥饼质量好,封堵能力、造壁能力强,降低了井下摩阻,能有效地稳定井壁,保护油气层。     

聚合物基纳米SiO_2的制备及钻井液性能

以丙烯酰胺、马来酸酐和N,N-二甲基丙烯酰胺为反应单体,合成三元共聚物P(AMD),并以该三元共聚物为基体,纳米二氧化硅为填料,研制一种具有"核壳"结构的新型微纳米钻井液添加剂SDNP。借助TEM、粒径分布和GPC实验表征SDNP的微观形貌特征和相对分子质量,讨论SDNP对水基钻井液流变性及滤失性的影响,通过抗温性能、粒度分布、抑制性和润滑性室内实验综合评价和分析SDNP的性能及作用机理。研究结果表明:SDNP可显著改善钻井液体系流变性能,提高动塑比,使钻井液粒径分级合理,滤失量降低明显,耐温高达180℃以上,且抑制性和润滑性能突出,当SDNP质量分数为0.5%时,页岩回收率高达94%,而页岩膨胀率仅为2.3%,相对于基浆极压润滑系数降低率高达93.4%。     

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井井壁稳定分析

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井过程常面临恶性井漏、井塌和卡钻等复杂情况。通过对华北油田冀中坳陷20余口井的地质工程等资料进行分析,总结了潜山内幕油气藏影响井壁稳定因素:下第三系地层稳定性差(硬脆性泥页岩易垮塌,微米级微裂缝极为发育,岩性复杂多变和地层存在多套压力系统),潜山内幕碳酸盐岩储层孔洞裂缝极为发育,断层和潜山风化壳形成破碎带以及深层井底高温影响。针对井壁稳定影响因素提出相应技术措施:增强钻井液对下第三系硬脆性泥页岩的抑制和封堵性,其中对微裂缝的封堵是关键,异常压力和复杂岩性段要合理设计井身结构,优化钻具组合;碳酸盐地层重点是强化裂缝封堵,且密度是防漏控制因素,与地层压力近平衡的低密度水包油乳化钻井液防漏效果好;利用软化点适当及粒度分布合适的可变形封堵材料对破碎地层形成快速封堵并适当提高钻井液密度有利于井壁稳定;对井底高温情况要选用合适的抗高温钻井液体系,关键要维护好高温高压条件下钻井液的性能,提高其抗温能力,维持高温高压下胶体稳定,稳定流变性能和滤失量。