超高温高压流变仪的研发及应用

随着我国能源勘探及地球深部探测等向深部发展,深井越来越多,地层温度、压力越来越高。保证高温高压状态下钻井液流变性能的稳定是深井安全钻进的必要前提,测定钻井液高温高压流变性是评价和优选钻井液体系最基础的工作。依托国家科技部重大仪器设备开发专项,通过对压力控制系统、温度控制系统、剪率控制系统、粘度检测系统等方面技术难题的攻关,研制成功了国内首台超高温高压流变仪。该仪器可在高温高压及低温高压条件下对钻井液、完井液、压裂液等样品的流变性进行高精度测量。     

线性石蜡基钻井液高温高压性能的研究

为了评价近期研制出的新型线性石蜡基钻井液的高温高压性能,对优选出的线性石蜡基钻井液开展了一系列的实验研究。评价试验包括：高温老化试验、高温流变性试验以及温度压力共同作用下钻井液的流变参数的测定。在试验研究的基础上,建立了预测高温高压条件流变参数的回归模型。该回归模型可用来预测限定条件下某一井深处的流变参数。研究结果表明,优选出的线性石蜡基钻井液可用作深井钻井的钻井液。     

复杂地层低密度钻井液研究与应用

针对资源开发过程中复杂地层钻探易发生压裂性漏失的问题,优选出适当类型的空心玻璃微珠,对空心玻璃微珠性能进行评价,并从分散稳定性、密度、流变性和滤失性等方面测试其对钻井液性能的影响。通过实验进一步优化得到一种以空心玻璃微珠为减轻剂的低密度钻井液体系,该钻井液具有良好的流变性和滤失性能,分散稳定性极佳。将研发的低密度钻井液体系应用于若尔盖矿区2K12-钻孔,结果表明其适用性良好,有效防止了复杂地层漏失问题的发生。      

乙二醇复合聚合物抗低温钻井液体系的试验研究

高原冻土和天然气水合物勘探钻进的关键问题之一是钻井液的耐低温性.选择乙二醇作为钻井液的防冻剂可以满足勘探钻进工作的要求.利用正交试验法,对乙二醇复合聚合物钻井液的耐低温能力、流变性、失水特性以及钻井液的防塌能力进行了试验研究,确定了乙二醇及钻井液中其他聚合物的加量.所确定的乙二醇复合聚合物钻井液体系具有较强的抗低温能力,良好的流变性和防塌能力,可以满足高原冻土勘探对钻井液的要求.     

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。     

海底天然气水合物地层钻探甲酸盐钻井液实验

在海底含天然气水合物地层钻进时, 水合物的分解和进入泥浆循环系统的天然气重新生成水合物是影响钻井安全的主要因素.为获得确保在水合物地层安全钻进的钻井液, 利用“天然气水合物模拟实验系统”研究评价: 粘土对甲酸盐钻井液低温流变性的影响、甲酸盐无土钻井液的低温流变性和动力学抑制剂PVPK-30、PVPK-90的水合物抑制效果.表明: 加入粘土的甲酸盐钻井液在低温条件下粘、切增长较快; 甲酸盐无土钻井液在低温条件下, 流变参数变化不大; 在-4℃和18MPa附近压力的实验条件下, PVPK-90抑制性能优于PVPK-30;加入1%PVPK-90的甲酸盐无土钻井液抑制效果良好.      

辽东湾某油田大斜度井清除岩屑床技术的探讨

针对辽东湾某区块大斜度井出现的钻井液粘切高、起下钻困难、钻井液流变性不易控制的问题,从清理岩屑床入手,提出通过改善泥饼质量,保证井眼光滑、井壁稳定和保证钻屑携带的基础上,改变钻井液的流变性,使钻井液在钻铤处达到紊流,并及时使钻屑均匀分散在钻井液中,减少形成岩屑床的机会,达到清理岩屑床目的的新方法。该技术在该区块8口水垂比小于2的井上进行了施工,取得了理想的效果。     

仿油性水基钻井液的试验研究

近期研制成功了一种代号为 JMC的新型水基仿油性钻井液。这种钻井液配方简单 ,具有优良的流变性、滤失性 ,抗污染能力强。和常规的水基钻井液相比 ,JMC仿油性钻井液具有良好的页岩抑制性、润滑性和储层保护性     

基于钻井液流变性的涡轮钻具性能预测研究

为探究钻井液流变性变化对涡轮钻具性能的影响,针对Ф89 mm取心涡轮钻具涡轮级进行叶片建模,采用CFX进行不同钻井液性质下的多级涡轮仿真。流场及数值模拟结果表明：随着钻井液粘度增加,涡轮级的转矩呈对数增长、压降增大,效率降低,钻井液在涡轮级的出口速度减小;而钻井液密度的增加增大了其在涡轮定转子中的流速及压降,同时涡轮效率有所提高。结果为优化涡轮叶片的设计提供依据;现场使用涡轮钻具,也应考虑其对钻井液流变性变化的适应能力,及时调整泵压、钻压保证最佳工况。     

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.      

海洋天然气水合物地层钻探钻井液低温流变性能研究

海洋天然气水合物赋存于低温和高压环境条件,以分解抑制法钻进水合物地层,常通过降低钻井液的温度来抑制水合物的分解,所以要求钻井液具有良好的低温性能。对甲酸盐海水钻井液和聚合醇海水钻井液在不同低温条件下的流变性能进行了探讨。结果表明：钻井液处理剂和水合物抑制剂均对钻井液的低温流变性能有不同程度的影响。提出在研究海洋天然气水合物地层钻探钻井液时,应合理选择钻井液体系和处理剂,确保钻井液在低温条件下具有良好的流变性能。     

液体黄原胶水包油钻井液研究

水包油钻井液作为一种深井低密度欠平衡钻井液流体,适用于低压低渗透地层的施工。通过调研国内外低密度水包油钻井液的发展状况,进行液体黄原胶水包油钻井液的室内试验。根据钻井液体系的不同,将试验分为5组,试验研究了液体黄原胶不同添加量对各组钻井液体系乳化性和流变性的影响。试验结果表明,随着液体黄原胶量的增加,各钻井液体系乳化性逐渐变好,流变性能得到了改善。通过对试验结果的分析,优选出聚磺水包油钻井液体系配方,该体系润滑性比较好,现场施工工艺较为简单;优选出低密度充气钻井液体系配方,该体系适用于欠平衡压力钻井,能够有效地保护储层。     

硅酸钾钻井液在页岩气水平井中的可行性研究

页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量＜6 mL),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。     

凤河营热水储层的钻井液体系优化研究

凤河营位于冀中坳陷处,具有丰富的地热资源。凤河营热水储层主要是蓟县系的雾迷山组,属于碳酸盐岩裂隙,岩溶型储层。在钻井过程中,热水储层出现了漏失、粘土膨胀坍塌等事故。在分析储层地质特征的基础上,对原钻井液体系的性能进行评价。实验表明原钻井液体系的失水造壁性和堵漏能力较差。根据储层的地质特征和出现事故的机理,优化原钻井液体系的性能。原钻井液体系中加入5%超细碳酸钙和5%氯化钾之后,钻井液体系的性能得到很大改善,具有良好的流变性、较强的抑制性、良好的堵漏能力和低滤失量。优化后的钻井液体系能减少凤河营地热储层的损害。     

超深井高温钻井液技术概况及研究方向的探讨

[摘 要] 我国未来深部大陆科学钻探深度为12000m ～ 13000m,井底温度将达到350℃以上,钻井液将面临超高温高压环境,钻井液技术将面临严峻考验。本文重点介绍了国内外典型深井及超深井钻探和高温地热井钻探钻井液使用情况,提出了抗高温钻井液的主要技术难点是高温高压及污染条件下钻井液流变性、滤失量、润滑性控制。耐温250℃以上钻井液处理剂及体系、耐高温钻井液试验仪器和地面循环降温系统是超高温钻井液技术研究方向。     

强封堵油基钻井液体系的研究和应用

基于页岩气井水平段易失稳,油基钻井液漏失将会造成巨大的经济损失,因此水平段对油基钻井液体系的性能要求越来越高。针对以上问题,通过正交试验研制了一种新型的强封堵油基钻井液体系,室内试验证明该体系具有良好的抗污染性、乳化稳定性、失水量低、流变性好、粘度和切力适中。焦页195-1HF井的现场应用和与邻井焦页200-1HF井等数口井的对比,强封堵油基钻井液体系的应用大大降低了漏失风险和漏失成本,节省了11 d的工期,在页岩气开采中具有良好的应用前景。     

一种海洋水合物地层钻井用新型钻井液

随着全球对天然气水合物勘探与开发的关注越来越多, 水合物地层钻井技术的研究也得到了日益重视.但是, 水合物地层钻井存在井内水合物分解与重新生成从而影响井内安全的严重问题.为了解决这一问题, 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SiO₂钻井液: 海水+2%纳米SiO₂+3%膨润土+1%Na-CMC+3%SMP-2+1%PVP(K90)+2%KCl, 并对其低温常规性能和水合物生成抑制性能进行了实验评价.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近井壁地层中的水合物分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物, 有利于保障井内安全和钻井作业的顺利实施.      

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4S孔冲洗液技术

针对汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔浅孔（WFSD-4S）地质条件复杂,孔壁稳定性差,坍塌、掉块严重等问题,采用了双聚防塌冲洗液体系。该体系具有良好的稳定性和流变性,携屑能力强,防塌效果好,在WFSD-4S孔钻进施工中取得了良好的应用效果。通过对冲洗液配方的优化和性能参数的合理调整与维护,较好地解决了WFSD-4S孔的钻进技术难题,为顺利完成钻孔施工奠定了坚实的基础。     

WFSD-4孔深部流体分析和多组分地球化学特征

采用场内钻探流体实时分析和场外钻探泥浆分析的方法,获得汶川地震断裂带科学钻探工程4号钻孔(WFSD-4)中深部井段流体多组分分析结果。研究钻孔深部井段的流体剖面地球化学特征,认为来自地下深部流体在钻探过程中会保存在钻探循环泥浆中,随钻流体实时分析可记录明显的组分变化信号。钻孔岩心的岩性变化易引起钻探泥浆气体的变化,特别是钻探泥浆气体中的多组分变化,在钻孔岩性裂隙较为丰富的井段,是钻探泥浆气体组分变化强度较大区间。通过比较钻探泥浆的多组分和岩心岩性的弱相关性,可以推测钻探流体与余震相关性较强的区域和周期,更可能获得钻探流体与余震的相关程度。