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钻井液
深水浅层钻井液水合物抑制性能优化
任冠龙, 孟文波, 何玉发, 黄亮, 王金堂
2022, 39(5): 529-537.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.001
摘要(0) HTML(0) PDF (3280KB)(0)
摘要:
深水浅层地质条件复杂,土质疏松、作业压力窗口窄、海底泥线温度低、井筒内易生成水合物,钻井液面临着井壁稳定、低温流变性调控难度大以及环境污染等问题,钻井安全作业风险高。为此,以南海某深水井浅层钻井为研究对象,总结分析了深水浅层钻井液应用现状,建立了深水浅层钻进ECD计算模型和井筒温度场计算模型,分析了深水浅层钻井期间的井筒温度场分布规律和水合物生成风险,结合数值模拟和室内实验,进行了浅层钻井液体系水合物抑制性能优化。研究结果表明,建立的深水浅层钻进ECD计算模型和井筒温度场计算模型,与实测数据对比模型计算平均误差小于8%;计算得出深水浅层钻进期间井筒水合物生成区域范围随着钻井深度的增加逐渐减小,但钻进准备期间及钻进初期,井筒内仍存在水合物生成风险;常规半防钻井液体系优化为HEM+14%NaCl+6%KCl,可满足正常钻进期间作业需求。结论认为:通过深水浅层钻井液体系优化,可以减少钻井液体系中水合物抑制剂的加入,简化钻井液配方,降低钻井成本,提高作业效率,为深水油气钻探钻井液设计提供指导。
耐高温高盐钻井液润滑剂的研制与性能评价
王宗轮, 孙金声, 刘敬平, 吕开河, 邵子桦, 张宪法
2022, 39(5): 538-544.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.002
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摘要:
针对深井超深井钻井过程中高扭矩和高摩阻等难题,利用硼酸、多元醇和长链脂肪酸等原料,合成出一种耐高温高盐钻井液润滑剂SOB,该润滑剂在高温高盐条件下具有良好的润滑性能。在5%基浆中加入1%润滑剂SOB后,润滑系数降低率为92.7%,泥饼的黏附系数降低至0.0405,极压润滑持效性强;210 ℃下润滑系数降低率保持在90.2%,210 ℃、35%NaCl条件下润滑系数降低率保持在81.3%。高温高盐条件下SOB在高密度钻井液中配伍性良好,200 ℃老化后对钻井液的流变性无影响,能够降低钻井液滤失量,润滑系数降低率为45.09%,相比常规润滑剂性能优越,这是由于润滑剂能够在钻具表面有效吸附,形成一层疏水性较强的膜,使钻具与井壁的直接接触变成了润滑膜之间的接触,从而降低摩擦。
温敏形状记忆堵漏材料实验研究
冯杰, 臧晓宇, 邱正松, 暴丹, 郑力会
2022, 39(5): 545-549.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003
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摘要:
为改善桥接堵漏材料自适应性及封堵效率,提高复杂裂缝性地层堵漏作业的成功率,基于温敏型形状记忆材料,研制了一种具有热激活特性的形状记忆堵漏剂,经过粉碎、造粒得到不同粒径的形状记忆堵漏剂颗粒。室内评价实验表明,新研制的温敏形状记忆堵漏剂具有良好的力学性能及形状记忆特性,堵漏剂颗粒高温激活后粒径增长率超过55%。裂缝封堵模拟实验表明,温度对温敏形状记忆堵漏剂的封堵效果具有显著影响,高温激活后封堵效果优于传统桥接堵漏材料。构建出一套具有较强自适应性的温敏形状记忆堵漏工作液配方,可成功封堵3~5 mm不同开度裂缝,具有高效自适应堵漏效果。
石蜡微乳液的研制及其在水基钻井液中的应用
宋瀚轩, 叶艳, 周志世, 张焊钰, 张謦文, 周福建, 郭继香
2022, 39(5): 550-557.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.004
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摘要:
对塔西南超深井钻井过程中出现的微纳米裂缝与孔隙渗漏的问题进行分析,发现现有钾基聚磺钻井液中的封堵剂不能有效封堵微纳米裂缝与孔隙。为提高封堵粒径级配,在室内制备一种石蜡微乳液,通过粒径比较法得出了最佳制备方案。方案表明制备的最佳比例为“S+A”∶石蜡=9∶1,最佳搅拌速度为1400 r/min,最佳温度为120 ℃。制备得到的石蜡微乳液D50粒径在2.9 μm左右,单分散颗粒尺寸在200~300 nm左右,表面张力在45.0~47.5 mN/m范围内,稳定时间长达30 d。采用石蜡微乳液对塔西南区块钾聚磺水基钻井液体系进行优化,从优化结果可以看出,石蜡微乳液的配伍性好;优化后钻井液体系表观黏度降低3.5 mPa·s;钻井液的滤失量减小3.5 mL;泥饼厚度减小1 mm,增强了钻井液的滤失造壁性能。采用压力传导法对石蜡微乳液的封堵性能进行评价,结果表明石蜡微乳液可以提高封堵承压能力,石蜡微乳液优化钻井液对克孜洛依组致密砂岩的封堵率为58.4%,具有较好的微纳米裂缝孔隙封堵能力。
乌石17-2油田强封堵合成基钻井液体系
马磊, 袁学强, 张万栋, 曹峰, 邓文彪, 张雪菲, 杨丽丽
2022, 39(5): 558-564.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.005
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摘要:
乌石17-2油田是南海西部油气藏的重要组成部分,具有重大的勘探开发前景。然而,该区块存在严重的井壁失稳、漏失及储层损害等潜在问题,对钻井液性能提出严峻考验。同时该区块处于国家自然保护区附近,对钻井液环保性要求极高。基于此,该研究提出以气制油作为基液,制备高性能合成基钻井液的研究思路,并优选主、辅乳化剂及高效封堵剂OSD-2,最终形成了一套密度达到 1.5 g/cm3、抗温达150 ℃、高温高压滤失量不大于5 mL,破乳电压不小于400 V 的高性能合成基钻井液体系。此外,该体系具有优异的流变稳定性、润滑性、抑制能力和抗劣质红土侵污染性能,可以满足现场施工要求,并有效解决现场存在的工程问题。
一种致密油气层保护剂的研制与应用
李昕潼, 郑文武, 刘福, 孙中伟, 王松
2022, 39(5): 565-572.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.006
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摘要:
在新疆本布图油田的勘探开发过程中,时常发生水层及油气层井段井径不规则,严重影响固井质量,损害了油气层。为了钻采过程中满足对本布图油田储层保护的要求,采用无肥皂乳液聚合法合成了聚合物弹性微球NWL,并对其进行了表征,另外优选了防水锁剂。将NWL、防水锁剂、微米级的刚性酸溶性颗粒(CaCO3)、石油树脂C9按照一定比例进行复配,得到了储层保护剂CBJ。并评价了CBJ与地层裂缝孔隙适配性、酸溶性与油溶性、与现有钻井液配伍性的评价和储层保护效果,并进行了现场实验。结果表明,CBJ满足地层裂缝孔隙封堵粒径大小的要求,具有良好的酸溶性与油溶性,API滤失量下降了20%左右,渗透率恢复值达80%以上,现场实验效果良好。研究结果表明,CBJ具有良好的储层保护性能,能够因地制宜地保护本布图油田储层,最大限度地提高油井产量。
微纳米井壁强化技术在长宁“大坝东”区域的应用
佘朝毅, 李博, 代锋, 肖新宇, 文乾彬
2022, 39(5): 573-578.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.007
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长宁公司“大坝东”区域受构造作用、岩性组分等因素影响,龙马溪组微裂缝发育,原生孔径主要分布在0.05~2 μm之间,地层稳定性差,钻进过程阻卡严重,单纯通过上提钻井液密度,未能有效控制井眼垮塌,且钻井现场的封堵类添加剂属于微米级,缺乏纳米级封堵添加剂,不能有效封堵纳米级孔缝,同时不利于形成渗透率更低的封堵层,阻缓井筒压力向地层传递。引入纳米级石墨烯封堵剂,补全钻井液微观固相级配,配合地质力学建模,确定合理的密度,匹配性能调控工艺,形成微纳米井壁强化技术。在宁209H69平台现场应用过程中,钻井液性能稳定,全井段无事故复杂,平均井眼扩大率不大于8%,井径规则,有效地预防了井眼垮塌。
水基钻井液强吸附多元醇酯键合润滑剂及作用机理
陶怀志, 明显森, 马光长, 杨旭坤, 蒋官澄
2022, 39(5): 579-586.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.008
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常用水基钻井液润滑剂在金属摩擦界面上的吸附力弱,难以形成致密、且耐剪切的润滑膜,导致钻井摩阻、扭矩高,引发阻卡、卡钻等井下事故。为提高润滑剂在金属钻具表面的吸附能力,以多元醇和长链脂肪酸为原料,通过脱水缩合制备了一种多元醇酯键合润滑剂,其极压摩擦、滤饼黏附及“点对点”摩擦的润滑性能均优于国内外同类产品,抗温达150 ℃;通过四球摩擦实验、扫描电镜观察、X射线光电子能谱等研究了键合润滑剂的作用机理,表明其多羟基结构可与Fe元素形成强于普通物理吸附的键合吸附,从而可在金属钻具表面形成厚度约45 nm的致密、抗剪切润滑膜;同时也可吸附在重晶石表面,利于降低钻井液内摩擦。
基于季戊四醇的超支化降滤失剂的合成及性能评价
宋永涛, 周丰, 余维初, 张颖, 舒文明
2022, 39(5): 587-595.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.009
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摘要:
针对现有的降滤失剂在使用过程中存在对钻井液流变性影响大、抗温和抗盐能力不足的问题,以季戊四醇为核心结构的多烯基单体四烯丙基醚(PPTE),与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)为原料,通过自由基聚合反应合成一种基于季戊四醇的超支化降滤失剂PPAAN-1。在正交实验的基础上,进一步考虑四烯丙基醚加量对降滤失剂的表观黏度的影响,最终确认了降滤失剂PPAAN-1的最佳合成条件:PPTE加量为17%、AMPS∶AM∶NVP=2∶6∶1、反应温度为55 ℃、引发剂(AIBN)为0.2%。在室内评价其降滤失效果、流变性能、热稳定性能以及其对滤饼质量的影响。实验结果表明,与国外降滤失剂Driscal D和DrisTemp相比,降滤失剂PPAAN-1对钻井液流变性能影响小,同时拥有良好的热稳定性能以及降滤失效果,其热降解温度高达302.29 ℃,在30%氯化钠盐水浆(1%PPAAN-1)中的API滤失量(220 ℃老化后)为9.8 mL、高温高压滤失量(150 ℃)为18.5 mL;在高温高矿化度的条件下降滤失剂PPAAN-1可形成网状结构,并吸附在黏土表面,提高钻井液中黏土颗粒粒径的分布范围,从而形成致密的泥饼,以达到降滤失的目的。
油酸酰胺型润滑剂在铁表面减摩作用
张顺从, 戴尧, 徐浩, 王继乾, 卢福伟, 刘桂英
2022, 39(5): 596-600.   doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.010
摘要(0) HTML(0) PDF (4773KB)(0)
摘要:
采用分子模拟方法研究了油酸酰胺、油酸二乙烯三胺、油酸三乙烯四胺、油酸四乙烯五胺4种表面活性剂在铁表面的吸附性能和润滑性能。吸附模拟结果表明,吸附能随氮原子含量提高而增大,其中油酸四乙烯五胺单分子在铁表面的吸附能为−1512.4679 KJ·mol−1,高于其他3种酰胺。剪切动力学模拟结果表明,4种表面活性剂的氮原子集中分布在铁表面,其中含氮较高的油酸四乙烯五胺在剪切面优先吸附,氮原子密度为固定面的1.6倍左右。四球摩擦实验结果表明,氮原子含量提高,酰胺摩擦系数降低,磨斑半径减小,其中油酸四乙烯五胺的摩擦系数为0.004 36,是油酸酰胺的1/2,磨斑半径为241.7 μm,小于其他3种酰胺。分子模拟和实验结果均表明,随着分子中氮原子含量的增加,油酸酰胺型表面活性剂在铁表面具有更好的润滑效果。
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国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向
孙金声, 刘敬平, 刘勇
[摘要](827) [PDF 1051 KB](979)
摘要:
综述了国内外页岩气井井壁失稳机理、稳定井壁主要方法及水基钻井液技术研究与应用现状,讨论了当前中国页岩气井钻井液技术面临的主要技术难题,分析了美国页岩气井与中国主要页岩气产区井壁失稳机理的差异,指出了中国页岩气井水基钻井液技术研究存在的误区与不足,提出了中国页岩气井水基钻井液技术发展方向。
纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性
王伟吉, 邱正松, 黄维安, 钟汉毅, 暴丹
[摘要](529) [PDF 2843 KB](230)
摘要:
页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。
应用于中国页岩气水平井的高性能水基钻井液
龙大清, 樊相生, 王昆, 范建国, 罗人文
[摘要](695) [PDF 540 KB](281)
摘要:
目前中国页岩气水平井定向段及水平段钻井均使用油基钻井液,但油基岩屑处理费用昂贵,急需开发和应用一种具有环境保护特性的高性能水基钻井液体系。介绍了2种高性能水基钻井液体系的室内实验和现场试验效果。在长宁H9-4井水平段、长宁H9-3和长宁H9-5井定向至完井段试验了GOF高性能水基钻井液体系,该体系采用的是聚合物封堵抑制方案,完全采用水基润滑方式;在昭通区块YS108H4-2井水平段试验了高润强抑制性水基钻井液体系,该体系采用的是有机、无机盐复合防膨方案以及润滑剂与柴油复合润滑方式。现场应用表明,定向段机械钻速提高50%~75%,水平段机械钻速提高75%~100%。通过实验数据及现场使用情况,对比分析了2种体系的优劣,找出了他们各自存在的问题,并提出了改进的思路,为高性能水基钻井液的进一步完善提供一些经验。
抗高温油基钻井液主乳化剂的合成与评价
覃勇, 蒋官澄, 邓正强, 葛炼
[摘要](1145) [PDF 4926 KB](514)
摘要:
以妥尔油脂肪酸和马来酸酐为主要原料合成了一种油基钻井液抗高温主乳化剂HT-MUL,并确定了妥尔油脂肪酸单体的最佳酸值及马来酸酐单体的最优加量。对HT-MUL进行了单剂评价,结果表明HT-MUL的乳化能力良好,配制的油水比为60:40的油包水乳液的破乳电压最高可达490 V,90:10的乳液破乳电压最高可达1000 V。从抗温性、滤失性、乳化率方面对HT-MUL和国内外同类产品进行了对比,结果表明HT-MUL配制的乳液破乳电压更大、滤失量更小、乳化率更高,整体性能优于国内外同类产品。应用主乳化剂HT-MUL配制了高密度的油基钻井液,其性能评价表明体系的基本性能良好,在220℃高温热滚后、破乳电压高达800 V,滤失量低于5 mL。HT-MUL配制的油基钻井液具有良好的抗高温性和乳化稳定性。
钻井液用纳米封堵剂研究进展
马成云, 宋碧涛, 徐同台, 彭芳芳, 宋涛涛, 刘作明
[摘要](789) [PDF 2528 KB](610)
摘要:
分析了硬脆性泥页岩井壁失稳的原因,介绍了纳米材料特点及其应用,并概述了国内外钻井液用纳米封堵剂的研究进展,包括有机纳米封堵剂、无机纳米封堵剂、有机/无机纳米封堵剂,以及纳米封堵剂现场应用案例。笔者认为:利用无机纳米材料刚性特征以及有机聚合物可任意变形、支化成膜等特性,形成的一种核壳结构的无机/聚合物类纳米封堵剂,能够很好地分散到钻井液中,且对钻井液黏度和切力影响较小,这种类型的纳米封堵剂能够在低浓度下封堵泥页岩孔喉,建立一种疏水型且具有一定强度的泥页岩人工井壁,这不仅能够阻止钻井液侵入,而且还能提高地层承压能力,无机纳米材料与有机聚合物的结合是未来钻井液防塌剂的发展方向。
循环应力作用下水泥环密封性实验研究
刘仍光, 张林海, 陶谦, 周仕明, 丁士东
[摘要](269) [PDF 2049 KB](156)
摘要:
利用自主研发的水泥环密封性实验装置研究了套管内加卸压循环作用下水泥环的密封性,根据实验结果得出了循环应力作用下水泥环密封性失效的机理。实验结果显示,在较低套管内压循环作用下,水泥环保持密封性所能承受的应力循环次数较多;在较高循环应力作用下,水泥环密封性失效时循环次数较少。表明在套管内较低压力作用下,水泥环所受的应力较低,应力水平处于弹性状态,在加卸载的循环作用下,水泥环可随之弹性变形和弹性恢复;在较高应力作用下,水泥环内部固有的微裂纹和缺陷逐渐扩展和连通,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;随着应力循环次数的增加,塑性变形也不断地累积。循环压力卸载时,套管弹性回缩而水泥环塑性变形不可完全恢复,2者在界面处的变形不协调而引起拉应力。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性失效,水泥环发生循环应力作用的低周期密封性疲劳破坏。套管内压力越大,水泥环中产生的应力水平越高,产生的塑性变形越大,每次卸载时产生的残余应变和界面处拉应力也越大,因此引起密封性失效的应力循环次数越少。
压裂液存留液对致密油储层渗吸替油效果的影响
郭钢, 薛小佳, 李楷, 范华波, 刘锦, 吴江
[摘要](364) [PDF 11047 KB](199)
摘要:
统计长庆油田罗*区块2015年存地液量与油井一年累积产量的关系发现,存地液量越大,一年累积产量越高,与常规的返排率越高产量越高概念恰恰相反,可能与存地液的自发渗吸替油有关。核磁实验结果表明,渗吸替油不同于驱替作用,渗吸过程中小孔隙对采出程度贡献大,而驱替过程中大孔隙对采出程度贡献大,但从现场致密储层岩心孔隙度来看,储层驱替效果明显弱于渗吸效果。通过实验研究了影响自发渗吸效率因素,探索影响压裂液油水置换的关键影响因素,得出了最佳渗吸采出率及最大渗吸速度现场参数。结果表明,各参数对渗吸速度的影响顺序为:界面张力 > 渗透率 > 原油黏度 > 矿化度,岩心渗透率越大,渗吸采收率越大,但是增幅逐渐减小;原油黏度越小,渗吸采收率越大;渗吸液矿化度越大,渗吸采收率越大;当渗吸液中助排剂浓度在0.005%~5%,即界面张力在0.316~10.815 mN/m范围内时,浓度为0.5%(界面张力为0.869 mN/m)的渗吸液可以使渗吸采收率达到最大。静态渗吸结果表明:并不是界面张力越低,采收率越高,而是存在某一最佳界面张力,使地层中被绕流油的数量减少,渗吸采收率达到最高,为油田提高致密储层采收率提供实验指导。
暂堵型保护油气层钻井液技术研究进展与发展趋势
蒋官澄, 毛蕴才, 周宝义, 宋然然
[摘要](418) [PDF 4562 KB](396)
摘要:
通常在勘探开发油气过程中会发生不同程度的油气层损害,导致产量下降、甚至"枪毙"油气层等,钻井液是第一个与油气层相接触的外来流体,引起的油气层损害程度往往较大。为减轻或避免钻井液导致的油气层损害、提高单井产量,国内外学者们进行了长达半个世纪以上的研究工作,先后建立了"屏蔽暂堵、精细暂堵、物理化学膜暂堵"三代暂堵型保护油气层钻井液技术,使保护油气层效果逐步提高,经济效益明显。但是,与石油工程师们追求的"超低"损害目标仍存在一定差距,特别是随着非常规、复杂、超深层、超深水等类型油气层勘探开发力度的加大,以前的保护技术难以满足要求。为此,将仿生学引入保护油气层钻井液理论中,发展了适合不同油气层渗透率大小的"超双疏、生物膜、协同增效"仿生技术,并在各大油田得到推广应用,达到了"超低"损害目标,标志着第四代暂堵型保护油气层钻井液技术的建立。对上述4代暂堵型保护油气层技术的理论基础、实施方案、室内评价、现场应用效果与优缺点等进行了论述,并通过梳理阐明了将来的研究方向与发展趋势,对现场技术人员和科技工作者具有较大指导意义。
胶乳纳米液硅高温防气窜水泥浆体系
高元, 桑来玉, 杨广国, 常连玉, 魏浩光
[摘要](527) [PDF 6834 KB](239)
摘要:
针对顺南区块超深高温高压气井固井面临井底温度高、气层活跃难压稳的问题,研究了胶乳纳米液硅高温防气窜水泥体系。通过将纳米液硅防气窜剂与胶乳防气窜剂复配使用,协同增强水泥浆防气窜性能;不同粒径硅粉复配与加量优化,增强水泥石高温稳定性;无机纤维桥联阻裂堵漏,抑制裂缝延展,提高水泥浆防漏性能和水泥石抗冲击性能。该水泥浆体系具有流动性好、API失水量小于50 mL、直角稠化、SPN值小于1,水泥石具有高温强度稳定性好、胶结强度高、抗冲击能力强的特点。密度为1.92 g/cm3的水泥浆体系在190℃、21 MPa养护30 h后超声波强度逐渐平稳,一界面胶结强度达12.6 MPa;水泥石弹性模量较常规低失水水泥石降低52%,抗冲击强度增加了188%,且受霍普金森杆冲击后仅纵向出现几条未贯穿的裂纹。该高温防气窜水泥浆体系在顺南5-2井和顺南6井成功应用,较好地解决了顺南区块超深气井固井难题。
郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验
郑力会, 崔金榜, 聂帅帅, 刘斌, 付毓伟, 李宗源
[摘要](525) [PDF 1759 KB](490)
摘要:

郑庄煤层气田郑X井欲实施绒囊暂堵流体重复压裂转向,既形成新裂缝又不影响原缝生产,增加供气体积以达到满意产量。室内先用绒囊流体暂堵直径38 mm煤岩柱塞的中间人工剖缝,后用活性水测试绒囊流体暂堵剖缝承压能力达20 MPa,超过地层18 MPa的破裂压力,满足转向要求;绒囊暂堵流体伤害郑庄煤岩柱塞渗透率恢复值85%,满足原缝继续生产要求;现场利用混砂车和水罐建立循环,通过剪切漏斗配制密度为0.94~0.98 g/cm3、表观黏度为30~34 mPa·s的绒囊暂堵流体。先用活性水顶替检测原缝是否存在后,用排量为3.0~3.5 m3/h注入绒囊暂堵流体60 m3,停泵30 min油压稳定在12 MPa,表明绒囊封堵原缝成功。用活性水压裂液压裂,油管压力上升至18 MPa时出现破裂。微地震监测新缝方位为N13°W,相对于原缝N42°E转向55°。压后间抽2 h产气200 m3,是压裂前产量的2倍以上。采用微地震监测和对比压裂前后产量证明,绒囊可迫使压裂液转向压开新缝,且不伤害原裂缝,适用于煤层气老井重复压裂恢复生产。

重晶石滤饼堵塞机理与螯合解堵决策技术论评
韦仲进, 周风山, 徐同台
[摘要](4635) [PDF 5710KB](4220)
摘要:
钻井液加重剂重晶石在储层中的迁移、转化、沉淀形成了难以酸溶的重晶石泥饼,对油气藏造成严重伤害,需要安全可靠地解除重晶石堵塞。而对重晶石堵塞重视程度不够、堵塞机理与解堵机制不明、解堵决策设计不当、投入产出得不偿失、商家技术保密等种种原因,制约了我国重晶石解堵技术的进步。以氨基多羧酸盐为主要组分的螯合型解堵剂是解除重晶石堵塞最有前途的工艺选择,而螯合剂结构(氨基种类、羧基数量、环链大小、化学稳定性等)、金属离子的性质(电荷、离子半径、电离电位或碱度、共伴生金属离子等)、介质环境(pH值、温度、压力等)等对重晶石的溶解效应都有较大影响。经济高效的螯合型解堵剂及其解堵工艺的设计必须要考虑不同螯合剂的解堵特点、使用浓度、催化剂、碱性转化剂、聚合物溶蚀剂、井底温度、环境友好性、腐蚀性、地层岩石基质、解堵过程造成的二次储层伤害等因素。借助滤饼溶蚀、溶蚀产物组分及形貌、岩心流动等现代实验技术测评,精心设计解堵剂注入量、注入压力、浸泡时间、返排液处理等螯合解堵工艺细节,以便全面了解重晶石堵塞机理、螯合型解堵剂设计及其在油气田重晶石解堵决策中的应用。综述了近几年先行研究者在解除重晶石滤饼堵塞方面所做的比较系统的工作,希望能为读者提供一个新视角,以提高我国钻井液与完井液技术创新水平。
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向
孙金声, 刘敬平, 刘勇
[摘要](827) [PDF 1051KB](979)
摘要:
综述了国内外页岩气井井壁失稳机理、稳定井壁主要方法及水基钻井液技术研究与应用现状,讨论了当前中国页岩气井钻井液技术面临的主要技术难题,分析了美国页岩气井与中国主要页岩气产区井壁失稳机理的差异,指出了中国页岩气井水基钻井液技术研究存在的误区与不足,提出了中国页岩气井水基钻井液技术发展方向。
钻井液滤失造壁性能评价方法研究现状
姚如钢, 张振华, 彭春耀, 冯燕云, 丁光波
[摘要](484) [PDF 2116KB](714)
摘要:
介绍了现有钻井液泥饼渗流特性、孔喉大小、厚度及压缩性等质量参数的评价、仪器及其评价方法,并分析了扫描电镜、能谱仪等仪器设备在泥饼微观结构及组分分布特征表征方面的研究与应用现状。现有研究思路侧重于对样品表面形貌的观测,在优化钻井液滤失造壁性能时仍然缺乏对泥饼内部微观结构的基础性认识,未来应继续深入开展对钻井液泥饼微观结构空间分布特征方面的研究分析,进一步弄清钻井液降滤失作用机理及降低钻井液滤失量的途径,发展并完善钻井液滤失造壁性调控机理基础理论,为新型高效处理剂的研制以及钻井液技术水平的提升提供指导和技术支撑。
青海柴达木盆地三高井钻井液技术
王信, 张民立, 王强, 庄伟, 章卫军, 王志彬, 李毅峰
[摘要](359) [PDF 729KB](628)
摘要:
柴达木盆地的牛东、冷湖、扎哈泉和英西区块地层岩性复杂,有盐层、盐膏层、芒硝层、硬脆性泥岩、高压盐水层,以往钻井事故和复杂频发,盆地阿尔金山前带牛东鼻隆构造,受造山运动影响,整体地层倾角为60°~70°,地应力较高且存在高压盐水层,压力系数多变,裸眼井段井壁失稳现象时有发生。2013年至今,在柴达木盆地应用BH-WEI抗三高钻井液服务各类井20口,为做好各区块钻井液技术服务,施工前查阅相关资料,结合室内实验与现场试验,总结得出低活度、弱水化与强封堵、强抑制有利于井壁稳定的结论,已完成青海油田1字号重点风险预探井4口、第1口分支水平井和扎哈泉第1口水平井,最高使用钻井液密度为2.35 g/cm3,平均井径扩大率为4.67%,电测成功率为100%。其中应用井扎平1井是油田公司在扎哈泉致密油区块部署的第1口水平井;东坪区块仅在2013年采用威德福MEG钻井液完成1口四开水平井,因漏失严重且井下复杂提前完钻,而2013~2014年在该区块应用BH-WEI钻井液顺利完成水平井6口,实现零事故复杂;2014年初投产的坪1H-2-2和坪1H-2-1井,完井测试均为区块高产井,平均日产天然气50×104 m3/d。现场应用情况表明,抗三高钻井液体系配方简单,维护方便,具有良好的剪切稀释性,具备动塑比高、塑性黏度低等特性,环空压耗小,井眼清洁,具有良好的润滑防卡和防塌能力,可防止侏罗系深灰色泥岩垮塌及水平井定向托压及黏附卡钻,形成一套适合青海油田复杂区块探井、水平井钻井液工艺技术。
钻井液用纳米封堵剂研究进展
马成云, 宋碧涛, 徐同台, 彭芳芳, 宋涛涛, 刘作明
[摘要](789) [PDF 2528KB](610)
摘要:
分析了硬脆性泥页岩井壁失稳的原因,介绍了纳米材料特点及其应用,并概述了国内外钻井液用纳米封堵剂的研究进展,包括有机纳米封堵剂、无机纳米封堵剂、有机/无机纳米封堵剂,以及纳米封堵剂现场应用案例。笔者认为:利用无机纳米材料刚性特征以及有机聚合物可任意变形、支化成膜等特性,形成的一种核壳结构的无机/聚合物类纳米封堵剂,能够很好地分散到钻井液中,且对钻井液黏度和切力影响较小,这种类型的纳米封堵剂能够在低浓度下封堵泥页岩孔喉,建立一种疏水型且具有一定强度的泥页岩人工井壁,这不仅能够阻止钻井液侵入,而且还能提高地层承压能力,无机纳米材料与有机聚合物的结合是未来钻井液防塌剂的发展方向。
裂缝性气藏封缝堵气技术研究
韩子轩, 林永学, 柴龙, 李大奇
[摘要](535) [PDF 2831KB](587)
摘要:
塔里木油田塔中地区碳酸盐岩奥陶系储层地质条件复杂,储层裂缝发育,裂缝开度为20~400 μm的小裂缝和微裂缝所占比例在50%左右,钻井过程中井漏溢流频发,气侵现象严重,增加了井控风险。由于地层微裂缝分布复杂,且温度高(180℃),导致架桥粒子、充填粒子级配难度大,钻井液封堵效果不理想,而采用常规钻井液封堵评价方法在模拟裂缝形态和效果评价方面与现场实际存在着较大的差距。为此,提出了有针对性地封缝堵气评价方法:利用天然/人造岩心制作出微裂缝岩心模型,微裂缝开度介于20~400 μm之间,缝面粗糙度与天然裂缝接近;自主设计了封缝堵气实验评价装置,建立了微米级裂缝的封缝堵气评价方法。室内初步优选出抗高温的颗粒、纤维、可变形材料等纳微米封堵材料,并形成封堵配方,封堵配方与聚磺钻井液体系、ENVIROTHERM NT体系配伍性好,且酸溶率高于70%,不易污染储层。
射孔完井工况下固井水泥环破坏研究进展
李进, 龚宁, 李早元, 韩耀图, 袁伟伟
[摘要](454) [PDF 2703KB](581)
摘要:
射孔完井作为国内外应用最为广泛的完井方式,对油气井增产有着非常重要的意义。随着射孔完井的不断推广,射孔后水泥环层间封隔完整性越来越受到重视,尤其是薄差油气层,而现有研究主要集中于射孔后套管损害及强度影响,对射孔完井工况下水泥环破坏涉及较少。为了更好地促进射孔后水泥环完整性的研究与发展,结合油气井射孔威力大、时间短、温度高、破坏性强等特点,分析指出了射孔完井工况下固井水泥环破坏研究难点主要集中于室内射孔模拟实验难、射孔后水泥环完整性破坏程度难确定、实际工况下水泥环抗冲击破坏能力难确定以及射孔参数影响不清楚等方面,综述了国内外射孔模拟实验、射孔水泥环完整性、水泥环抗冲击韧性、射孔作业参数影响的研究现状,探讨了目前研究存在的不足。提出了以自修复水泥、水泥浆及水泥石性能设计、优化射孔参数、井下水泥环动态破坏预测技术为核心的技术对策与趋势。
温敏性膨胀微胶囊防气窜水泥浆体系
张兴国, 于学伟, 郭小阳, 杨吉祥, 鄢锐, 李早元
[摘要](301) [PDF 4092KB](576)
摘要:
以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸甲酯(MA)共聚物为壁材,异丁烷为芯材,采用悬浮聚合法制备了一种温敏性膨胀微胶囊防气窜剂,并使用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、油井水泥水窜/气窜模拟分析仪和水泥浆凝结收缩测试仪,探索了异丁烷用量对温敏性膨胀微胶囊防气窜剂膨胀性能的影响,评价了温敏性膨胀微胶囊防气窜水泥浆体系的防气窜效果。实验结果表明,在单位质量(100 g)的去离子水中加入质量比为3∶0.4∶2的AN∶MA∶MMA,30%的异丁烷,1%的引发剂过氧化月桂酰(LPO),0.1%的交联剂1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BDDMA),20%的分散剂纳米二氧化硅,反应温度为65℃,在氮气保护下制备得到温敏性膨胀微胶囊防气窜剂。该样品初始膨胀温度为70℃,最佳膨胀温度为83℃,最高耐温达120℃,膨胀倍率约为50。油井水泥水窜/气窜模拟分析测试和水泥浆凝结收缩测试结果显示,温敏性膨胀微胶囊防气窜剂添加量大于等于2%时能弥补水泥水化过程中的体积收缩,其水泥浆体系防气窜性能良好。
新型水基钻井液用极压抗磨润滑剂的研制
屈沅治, 黄宏军, 汪波, 冯小华, 孙四维
[摘要](393) [PDF 963KB](571)
摘要:
合成了一种有机硫型极压抗磨剂,对其进行结构表征和极压抗磨性评价,结果表明,合成的有机硫化物为饱和烷烃,含硫量高达35.49%,具有良好的极压抗磨性。以改性植物油为基础油,添加有机硫型极压抗磨剂、表面活性剂等环境友好型组分,研制出一种钻井液用极压抗磨润滑剂MPA。性能评价结果表明,研制的MPA配伍性好,在清水或钻井液体系中能完全分散,能优化水基钻井液性能,具有优良的润滑性能。
耐温230℃的新型超高温压裂液体系
杨振周, 刘付臣, 宋璐璐, 林厉军
[摘要](468) [PDF 604KB](569)
摘要:
目前使用的天然植物胶压裂液,耐温极限约为177℃。为了解决压裂液的耐超高温问题,通过大量的室内实验,筛选出新型的超高温稠化剂、耐高温的锆交联剂、高温稳定剂和有效的破胶剂,形成了一种耐温在200~230℃的超高温压裂液体系。实验结果表明,这些添加剂协同作用下,形成适用于地层温度高于常规冻胶耐温极限的超高温聚合物压裂液体系,该压裂液在230℃时具有很好的耐温耐剪切性能,并且显著降低了聚合物用量,可以实现完全破胶,对支撑剂导流层的伤害小。
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主编:陈世春
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ISSN1001-5620