油基钻井液面临的技术难题与挑战

自20世纪20年代以来,为解决钻井过程中遇到的各种复杂问题,在钻井液体系优化和新材料研发的基础上,对油基钻井液技术进行不断完善和改进,目前已形成包括抗高温、低固相、无土相、可逆乳化及恒流变等多种高性能油基钻井液体系和技术,并得到广泛应用。近年来,随着陆上易开采油气资源逐渐枯竭,世界范围内油气勘探开发逐步向页岩气、超深层、超深水等非常规油气、复杂油气资源迈进,对钻井液性能要求越发严苛。在水基钻井液无法满足要求的情况下,油基钻井液因固有的抗温性、页岩抑制性、水合物抑制性、润滑性和储层保护性等优势已逐渐成为钻探高温深井、大斜度定向井、页岩气水平井、海洋深水等各种复杂地层的主体钻井液技术,不仅给油基钻井液的发展带来了机会,也使油基钻井液面临前所未有的挑战。梳理并阐述油基钻井液的发展历程和目前技术现状、难点以及未来发展趋势;提出研发适合油基钻井液的“固壁剂”、油基钻井液配套的系列防漏堵漏材料、Gemini型油溶性聚合物等具特殊分子结构的絮凝剂、油基钻井液携屑剂、抗极高温度的乳化剂等,并开展生物质合成基液和绿色油基钻井液处理剂应用研究,以及采取光催化和微生物协同降解原理的废弃油基钻井液无害化处理研...     

广谱"油膜"暂堵钻井液体系研究

在钻井过程中，为达到保护油层的目的，通常根据油层的平均孔喉半径，在上部钻井液中加入合适粒径的暂堵剂，再配合胶体填充粒子将其改造为对油层具有保护作用的钻井液。但在实际井中，油层孔喉半径分布范围较宽，导致经改造后的钻井液仅对某井段具有较好的屏蔽暂堵效果，而对另外的井段则不能起到较好的保护油层作用。针对油层非均质性强、孔径分布范围较大、油层孔径难以准确预知等特点，根据室内岩样污染评价结果，提出了采用广谱“油膜”暂堵剂GPJ的暂堵技术。室内评价和现场应用表明，该钻井液体系不仅实现了对油层的广谱暂堵，而且保护油层效果更佳，可获得更大的日产油量。     

水平井储层损害的室内评价方法

针对水平井的特点.通过流动效率的计算.建立了钻井液对水平井锗层损害程度的室内评价方法.根据大量实验结果.提出了计算损害带半径的数学回归模型.使用该模型.并结合岩心受钻井液污染前后渗透率的测定,可计算出表皮系数.运用该方法系统地评价了大港油田女MH-01水平井的储层损害情况.     

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。     

气体润湿性评价方法综述

理论和实验证实凝析气藏多孔介质表面润湿性由液湿性转变为优先气湿可显著提高气井产量,且气湿程度对气井产量影响较大。但是由于气体具有较强的压缩性,传统的液湿性定量评价方法((USBM法和Amott法))不适用于气体润湿性评价。通过理论分析和润湿性实验研究,整理并提出了气体润湿性评价的新方法:停滴法、气泡捕获法、表面能法、毛细管上升法。首次提出应用停滴法和气泡捕获法分别建立了气湿性定量评价的方法,确立了气湿性定量评价指标,为气湿性理论研究奠定了基础。     

固体微粒与表面活性剂的协同乳化作用

通过室内实验研究了钻井液、完井液中常见的固体微粒和某些表面活性剂之间的协同乳化作用。结果表明，在一般情况下，亲油的固体微粒（如有机土）与油溶性表面活性剂相配伍，接近于中性润湿的固体微粒（如ＳＮ－１）与水溶性和油溶性两类表面活性剂均具有一定的协同乳化作用．亲水的固体微粒与表面活性剂复配使用时情况比较复杂，在Ｗ／Ｏ或Ｏ／Ｗ型乳化钻井液中，某些固体微粒能够代替或部分代替表面活性剂而起到乳化稳定作用．     

基于径向基函数(RBF)神经网络的储层损害诊断技术研究

在石油勘探开发过程中会因各种原因造成储层损害,降低油井产量甚至停产,必须对损害储层进行准确定量诊断的基础上采取相应的解堵措施,提高或恢复油井产量．人工神经网络法是进行储层损害诊断较好的方法,但目前仅限于BP神经网络,或改进的BP神经网络的应用．本文通过对BP神经网络和径向基函数（RBF）网络的对比表明,径向基函数（RBF）网络具有收敛速度快、预测精度高等优点,并在确定影响储层敏感性和各损害类型因素的基础上,分别收集了各数据70组以上,然后进行了径向基（RBF）网络训练和应用,分别建立了径向基（RBF）神经网络在储层损害敏感性和定量诊断领域的应用,实现了对储层水敏性、盐敏性、速敏性预测,以及储层微粒运移、固相颗粒堵塞、水化膨胀和结垢损害程度的定量诊断;同时,提出的径向基（RBF）网络储层损害定量诊断法在孤东油田17口井上得到了检验,成功率达100％,证明RBF网络法与其它方法相比具有诊断结果准确性高、结论可靠、推广应用方便、收敛速度快等优点,提高了储层保护措施和解堵措施优化决策的科学性和准确性,在油田生产中发挥了重要作用．     

广谱"油膜"暂堵钻井液体系研究

在钻井过程中,为达到保护油层的目的,通常根据油层的平均孔喉半径,在上部钻井液中加入合适粒径的暂堵剂,再配合胶体填充粒子将其改造为对油层具有保护作用的钻井液.但在实际井中,油层孔喉半径分布范围较宽,导致经改造后的钻井液仅对某井段具有较好的屏蔽暂堵效果,而对另外的井段则不能起到较好的保护油层作用.针对油层非均质性强、孔径分布范围较大、油层孔径难以准确预知等特点,根据室内岩样污染评价结果,提出了采用广谱"油膜"暂堵剂GPJ的暂堵技术.室内评价和现场应用表明,该钻井液体系不仅实现了对油层的广谱暂堵,而且保护油层效果更佳,可获得更大的日产油量.     

疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上，采用人工神经网络BP模型，首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速——门限流速预测方法，并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型；然后，结合岩石力学、渗流力学等知识，建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型，并推导了当实际井底流压小于临界井底流压，因岩石结构破坏而引起大量出砂时，出砂半径的计算公式，同时，给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式，避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明，建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

孤东油田防砂方法优化决策技术研究

首先在研究影响各防砂效果因素、有效期等的基础上,采用多元回归分析,建立了计算孤东油田各区块、各层位、各防砂方法有效期的数学模型,并进行了现场验证;然后在综合分析各防砂方法原理、特点、适应性等的基础上,采用模糊数学原理,建立了防砂方法优化决策的技术评价模型和经济评价模型.通过对3 000余井次的现场验证和应用表明,采用该优化决策技术不仅提高了防砂成功率和有效期,克服了防砂工艺决策的盲目性,而且还降低了防砂措施的费用,保证了油田生产的顺利进行.该技术对同类油藏具有重要的指导意义.