松辽盆地大陆科钻二开段大井眼钻井液技术

CCSD-SK2井是一口钻穿松辽盆地白垩纪陆相沉积地层的中国大陆科学钻探井。二开段先以216mm口径钻至2806.20m,然后进行444.5mm口径扩孔。泥页岩地层大井眼钻进过程中粘土矿物含量高且易造浆,砂砾岩层渗透性强易粘卡,井壁稳定控制与钻屑携带难度大。选用了钾铵聚合物钻井液体系和聚磺钻井液体系,通过正交实验确定了钻井液配方。将钻井液控制在合适的密度、较低的失水量以及较强的封堵性,有效实现了井壁稳定;保持适当的环空返速、较高的动塑比以及定期打稠塞举砂等措施,有效实现了井眼净化。1086.45m~1147.56m与1182.74m~1256.01m井段累计收获岩心130.90m,取心率达到97.41%,平均机械钻速为0.84m/h;最终顺利钻至2806.20m。     

硬岩破碎地层高温钻孔钻进的钻井液实验研究

针对塔里木盆地某矿区地层倾角大、硬度高、极其破碎,定向钻进钻遇地层含高放射性矿物且温度高,易发生卡埋钻事故及钻孔内高放射性矿物污染钻场环境等问题,选用抗高温具有良好流变力学性能的护孔配浆材料,采用正交实验设计方法,实验研究钻井液配方。优选出耐温达到100℃的不分散低固相聚合物钻井液体系MV-CMC-80A51-NPAN泥浆。该泥浆性能稳定,具有耐温高、失水量低、泥皮簿而致密、剪切稀释性能好、成本低的特点,可使硬岩破碎复杂地层的定向钻进顺利中靶。      

北部湾盆地全油基钻井液技术研究与应用

南海西部北部湾海域地质构造复杂,一直以来是钻完井事故的多发区。面对边际油田开发难度的不断增加,针对该海域涠洲组易垮塌、断层多、易井漏、易发生卡钻和储保难度大等特征,通过室内配伍实验,分析各材料加量比例,确定配方,形成了一套新型全油基钻井液体系。通过现场应用表明,与常规油基钻井液对比,全油基钻井液具有更强的封堵能力和抑制性,润滑性能好,抗污染能力强,井眼清洁好,储层保护效果好,有效提高机械钻速,解决了传统强封堵油基钻井液体系出现的诸多问题,达到了综合提速的效果。     

宁深1井深井高温钻井液技术

针对麻黄山西部区块深部地层特点及难点,在室内优选抗高温钻井液体系,并对该体系进行性能优化研究,逐步改善其抗温、抗污染能力,并引入SPC-220与磺化处理剂发生高温交联,进一步增强体系的抗盐污染能力。宁深1井现场应用证明,该抗温钻井液体系性能稳定,对井下复杂情况的处理及顺利钻达目的层起到了关键作用。     

卤水钻井液在青海钾盐矿层钻探中的应用研究

在青海柴达木盆地卤水钾盐钻探中,钻遇地层为新近系干盐湖沉积地层,上部孔段岩性是粘土层,其特征是水敏性强,在施工中产生易缩径、造浆,下部孔段为砂砾碎屑岩,孔壁易出现掉块、坍塌等现象,给钻探施工带了困难。针对钻遇地层特点,采取先在室内进行卤水钻井液实验,选择出适合的钻井液配方,再到野外现场应用试验的研究方法。为了评价卤水钻井液的性能,选择淡水防塌钻井液、不饱和盐水钻井液、饱和盐水钻井液、卤水钻井液四种不同种类的钻井液进行钻井液抑制性、泥皮质量和润滑性能对比测试,结果表明,卤水钻井液性能优于其他类型钻井液。该钻井液的研制,有效保持了孔壁稳定和较高的岩心采取率,并取得了较好的经济技术效果。     

PVM聚合物型无固相钻井液研究与应用

根据钻进地层、井深、井温、涌水、漏失等因素,通过正交实验优选出PVM聚合物型无固相钻井液主剂与交联剂组分,确定了合理的配制工艺。该钻井液性能指标优良:漏斗粘度20～35s;API失水量8～18ml/30min;属于假塑性幂律流体,具有良好的剪切稀释作用;在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用;具有良好的絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相;能显著提高破碎地层的岩矿心采取率。     

硅铝络合两性离子聚合物强抑制防塌钻井液体系在查干花地区的研究及应用

针对查干花地区不同地层存在缩径、掉块和垮塌等井壁稳定问题,研制了一种硅铝络合两性离子聚合物强抑制防塌钻井液体系。结合室内水敏性、配伍性、滚动回收率实验,对该体系中的AOS-1（硅铝络合抑制防塌剂）的作用进行室内实验研究,并在查干花地区6口井进行了现场的应用。试验结果表明,新型强抑制性钻井液体系与其他处理剂配伍性好,抑制性强,能有效防止井壁失稳。     

甘肃山丹花草滩煤矿扩大区煤炭详查钻井液工艺及应用

在甘肃省山丹县花草滩煤矿扩大区煤炭详查钻探施工中,普遍存在着泥岩地层造浆、膨胀缩径及坍塌掉块等问题。针对上述问题,开展了钻井液工艺研究,选择了有机硅抑制剂、降滤失材料、随钻封堵材料及包被絮凝材料,进行钻井液配方及性能研究。通过室内实验及现场应用,证明了该钻井液具有良好的抑制性能、防塌护壁性能及流变性能,有效解决了上述技术难题,钻井液使用周期大幅提升,显著减少了废弃钻井液的排放,促进了绿色勘查理念在勘查区的实践推广。     

高性能水基钻井液体系研制与应用

针对水平井施工中井眼净化、井壁稳定、润滑防卡、保护油气层等技术难题,研制了高性能水基钻井液体系。通过对抑制剂、包被剂、降滤失剂等处理剂的优选,最终确定了高性能水基钻井液体系的配方,对该钻井液体系配方进行各项性能实验表明,该钻井液体系性能稳定,具有较强的抑制性、润滑性、抗污染性和油气层保护能力,在苏德尔特油田的苏平5井现场应用中井壁稳定,起下钻无阻卡现象,取得了非常好的施工效果。     

松科二井取心钻进高温钻井液技术

松科二井完钻井深为7108.88 m;完钻时停止钻井液循环后38 h,实测井底温度241℃。针对地层和温度情况,研究出了3种高温水基钻井液:抗温180℃的氯化钾聚磺钻井液;抗温230℃的高温聚合物钻井液;抗温250℃超高温的甲酸盐聚合物钻井液。其中,250℃钻井液以新型高温稳定剂为核心处理剂,凹凸棒土与钠膨润土黏土相,形成了新型甲酸盐聚合物体系。数据表明这几种钻井液具有良好的高温稳定性和较低的高温高压滤失量。工程现场的钻井液实验室结合取心作业特点,实时测试评价现场井浆的常规性能,同时监测井浆的抗温能力和高温流变性,根据实验数据和现场工况针对性的对井浆进行维护、调整,确保高温井段取心作业期间钻井液具有良好的性能。且在长时间裸眼、多次起下钻的工况下井壁稳定,测井、固井作业均得以顺利进行。各体系钻井液在转换时实现了安全平稳的过渡,极大的节约了成本。     

硅酸盐聚乙稀醇冲洗液在新疆砂岩性铀矿钻探中的应用

分析并研究了硅酸盐聚合物冲洗液体系的作用机理,配制了一套专门针对砂岩性铀矿岩心钻探中复杂地层孔段长、极易引发多种孔内事故的冲洗液体系。生产实践证明,该冲洗液体系完全能够满足绳索取心钻进工艺各项性能要求,并在对付砂岩性复杂地层方面具有良好的效果。     

新型可固化工作液的室内研究

针对难以堵漏的恶性漏失地层和水泥封固效果不良的垮塌层,开发出新型可固化工作液。该工作液以常规钻井液为基础,具有优良的悬浮能力、流变性和抗盐能力,与钻井液相容性良好,在一定条件下能固化达到一定强度。可作为堵漏液使用,也可在井壁失稳地层作为封固液使用,能有效提高堵漏成功率和对失稳地层的封固效果。     

煤矿井下3 000 m顺煤层定向钻孔钻进关键技术

保德煤矿大盘区工作面采前瓦斯超前治理模式要求井下定向长钻孔能够沿煤层钻进3 000 m以上,针对现有技术装备在超长定向钻孔施工中存在滑动钻进困难、进水水路压耗大、有线随钻测量信号传输距离受限、冲洗液无法循环利用等问题,开发了煤矿井下基于螺杆马达水力加压和超长钻具正反扭转给进的滑动钻进减阻工艺、基于回转钻进倾角控制和侧钻分支的复合钻进轨迹控制技术,设计了低压耗进水水路系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统和冲洗液净化循环系统,结合保德煤矿生产需要,完成了主孔深度3 353 m、孔径120 mm的顺煤层超长贯通定向孔。钻进效果表明:滑动钻进减阻工艺有效降低了给进力,显著提高了深孔滑动定向钻进能力;基于复合钻进的轨迹控制技术,保证了钻孔轨迹沿煤层定向延伸,并提高了钻进能力和钻进效率;泥浆脉冲无线随钻测量信号长距离传输稳定可靠,克服了有线随钻测量信号传输的局限性;井下冲洗液净化循环系统净化效果良好,实现了井下定向钻进冲洗液循环利用。研究成果对支撑煤矿大区域瓦斯超前治理、以孔代巷工程、水害防治及地质勘探等技术进步具有重要意义。      

Borehole Stability in High-Temperature Formations

In oil and gas drilling or geothermal well drilling, the temperature difference between the drilling fluid and formation will lead to an apparent temperature change around the borehole, which will influence the stress state around the borehole and tend to cause borehole instability in high geothermal gradient formations. The thermal effect is usually not considered as a factor in most of the conventional borehole stability models. In this research, in order to solve the borehole instability in high-temperature formations, a calculation model of the temperature field around the borehole during drilling is established. The effects of drilling fluid circulation, drilling fluid density, and mud displacement on the temperature field are analyzed. Besides these effects, the effect of temperature change on the stress around the borehole is analyzed based on thermoelasticity theory. In addition, the relationships between temperature and strength of four types of rocks are respectively established based on experimental results, and thermal expansion coefficients are also tested. On this basis, a borehole stability model is established considering thermal effects and the effect of temperature change on borehole stability is also analyzed. The results show that the fracture pressure and collapse pressure will both increase as the temperature of borehole rises, and vice versa. The fracture pressure is more sensitive to temperature. Temperature has different effects on collapse pressures due to different lithological characters; however, the variation of fracture pressure is unrelated to lithology. The research results can provide a reference for the design of drilling fluid density in high-temperature wells.     

深部盐岩层绳索取心钻井液技术研究与应用

由于次生应力场的作用以及盐岩易溶于水的特性,深部盐岩层钻进存在岩层蠕动、钻井液易遭受盐钙侵等问题;钻进参数选择不合理易导致盐岩层取心效率低、岩心冲蚀严重。本文以河南省叶舞凹陷ZK3井为例,采用石油钻井与绳索取心相结合的措施,解决了普通固体矿产钻探设备在深部地层取心中效力不足的问题;通过阳离子交换容量测定、矿物组分鉴定、钻井液体系优选及性能测试等试验,确定了针对上部泥岩地层的聚合物钻井液体系,中部含膏泥岩的欠饱和盐水钻井液体系,下部盐岩层取心段的饱和盐水钻井液体系。通过确定合适的钻井液密度与临界环空返速,可以有效控制深部盐岩层蠕变与井壁冲蚀,适度提高排量以成倍提高钻进速度。钻进过程中钻井液性能稳定,体系转换顺利且性能易于调整,为取心任务的顺利完成提供了有力保证。     

莺-琼盆地新型高温高压水基钻井液技术

位于南海西部的莺歌海-琼东南盆地（下称:莺-琼盆地）具有井底压力与温度双高、安全作业密度窗口极窄等特点,在高温高压工况下引发钻井液流变性难以控制、井下恶性漏失、电测仪器阻卡和储层保护难度大等情况.因此,基于此区块复杂的地质条件,经过多次的室内试验研究,在常规聚磺高温高压水基钻井液的基础上,通过引入甲酸钾作为配方抑制剂,同时优选抗高温聚合物以及磺化钻井液材料,在提高了体系的抑制性同时,有效地降低了钻井液的活度,并且通过加重材料的优选,钻井液的流变性得到了改善,使得体系具有较低的高温高压滤失量,密度2.5 g/cm3的体系可以抗高温达240℃.现场实践表明,新型高温高压水基钻井液体系具有良好的抗高温性和流变性,较低的高温高压滤失量,优良的滤饼质量,同时根据电缆测井井壁取心结果,此新型水基钻井液体系的储层保护效果良好.      

水文地质钻探冲洗液的选用

水文地质钻探工作中,钻探冲洗液对含水层的淤堵和对出水量的影响一直是值得关注的问题。优质冲洗液的泥皮薄而韧,有利于洗井,洗井时间短。优质冲洗液在钻进过程中泥皮形成快,而不侵入含水层的空隙通道,固相扩散半径小,提高出水量,有利于对水文地质参数的评价。在条件允许的情况下,水文地质钻探冲洗液选择按照先后顺序可排列如下：低密度冲洗介质、无固相冲洗液、粗分散冲洗液、细分散冲洗液、清水。本文简要介绍了水文钻探冲洗液的要求、选型和性能指标控制,为使用和管理好水文地质钻探冲洗液提供一些参考。     

ST-1无固相冲洗液在绳钻中的应用效果

金刚石绳索取心钻进要求冲洗液有良好的流变性、泥皮薄而韧,能有效防止钻杆内壁结垢,有利于内管通过。ST-1无固相冲洗液主要南ST-1高分子防塌剂组成,具有吸附在孔壁岩层粘土矿物,抑制粘土岩、泥岩水化膨胀的优点．其线型长链卷曲成团状物,渗析于孔壁表面或孔隙内,减少或阻止冲洗液向孔壁内渗透,具有絮凝劣质土、岩屑而不絮凝优质土的功能,把冲洗液中的岩屑携带到地面及时絮凝聚沉,从而降低冲洗液的同相含量,保持冲洗液的低比重、低粘度。详细介绍了该冲洗液的配制方法以及在不同地层中的应用,经过生产试验证实该冲液在预防钻杆内壁结垢,使孔壁园滑．防塌防缩径方面具有很好的效果。     

贵州省遵义县ZK1地热井钻井液技术

为了满足贵州省遵义县ZK1地热井钻进施工中引进的螺杆钻进工艺对钻井液性能的要求,应对该井复杂的地质条件,综合分析了地层的特征和复杂程度以及螺杆钻进工艺所需的钻井液性能参数,在实验室进行了钻井液配比实验。通过该井的应用实践,表明所采用的钻井液性能良好,适应性强,粘度适中,滤失量合理,形成的泥饼薄而致密,对防止孔壁的缩径垮塌起到了良好作用,减少了孔内事故发生率,对螺杆钻进能够提供足够的动力,完全能够满足螺杆钻进工艺要求,提高了钻进效率。