钻井液工艺技术

大港油田集团钻井工程公司钻井泥浆技术服务公司大港油田集团钻井工程公司一、基本概念二、油田常用钻井液及其特性三、大位移定向井钻井液技术四、水平井钻井液技术大港油田集团钻井工程公司基本概念钻井液：对用于钻井作业过程中循环流体的总称，其主要功能包括净化井眼、稳定井壁、冷却钻头、平衡地层压力、润滑钻柱和钻头。按照API标准，钻井液分为油基钻井液、水基钻井液、气基钻井液和合成基钻井液四大类型。钻井液体系：为满足钻井工艺要求及适应地层特性而设计的一套钻井液配方及维护工艺。大港油田集团钻井工程公司•油基钻井液：以油为连续相的钻井循环流体。包括柴油基钻井液、轻质原油基钻井液、白油基钻井液等。•水基钻井液：以水为连续相的钻井循环流体。按不同分类方式分为淡水钻井液和盐水钻井液，粗分散钻井液和细分散钻井液，低固相钻井液和高密度钻井液等。•气基钻井液：以气体为连续相的钻井循环流体。常用的气基钻井液包括空气、氮气、天然气、二氧化碳气等。•合成基钻井液：以人工合成或改性有机合成材料为连续相的钻井循环流体，主要包括酯基、聚а烯烃、醚基、线性石蜡等。大港油田集团钻井工程公司油田常用钻井液及其特性•大港油田自六四年建厂以来，为了满足勘探开发的需要，随着钻井技术的发展，钻井液技术也得到了很大的发展，通过引进吸收和自己研究等不同方式逐步完善钻井液技术，形成了饱和盐水钻井液、聚合物钻井液、钙处理钻井液、钾基石灰钻井液、硅基防塌钻井液等多套体系，经过多年的实践检验，形成了现在我油田常用的钻井液体系。满足普通定向井、大位移大斜度定向井、水平井、深井等不同井型钻井施工的需要，构建了大港油田比较完善的钻井液技术体系。大港油田集团钻井工程公司•◆聚合物钻井液•聚合物钻井液是七十年代由大港、华北等油田率先引入国内，在现场试验获得成功，随后在各油田得到普遍推广应用，多年来该体系的处理剂及施工工艺得到不断完善和发展，现在已经成为应用最广泛、工艺较成熟的一种常用钻井液体系。它基本组分为大分子抑制剂、中小分子降失水剂、聚合物降粘剂、防塌剂、润滑剂、油层保护剂及其它辅助处理剂。目前油田常用的大分子聚合物主要为K-PAM、乳液大钾，降失水剂主要是铵盐，基本不用降粘剂。大港油田集团钻井工程公司•其主要特点概括为：泥页回收率高，抑制地层粘土造浆能力强，能够防止泥岩粘土地层的水化分散，稳定井壁，减少地层粘土分散造浆，降低般土含量，有利于保护油气层；减少泥浆的排放量，泥浆性能稳定。同时，由于它具有良好的剪切降粘特性，有利于各种井眼条件下的携砂和发挥水力破岩作用，提高机械钻速。该体系适用于我油田不同区块的浅----中深井，特别适合于我油田明化镇地层和馆陶组地层，有效抑制地层粘土造浆。•根据不同施工环境条件要求，在该钻井液加入其它处理剂后，形成聚合物泥浆体系的分枝，如：加KCL等处理剂后，形成钾盐聚合物泥浆，适用于易塌区块、盐池区域、海上及滩海地区。加入SMP、SMC、SMT等抗高温磺化处理剂形成聚磺钻井液，适用于深井、超深井。大港油田集团钻井工程公司•◆抑制性钻井液•该钻井液使用时间最长，适应范围较广的一种钻井液体系，自油田建立之时起，到目前为止，长期应用于钻井施工中。此体系最初仅简单使用几种泥浆处理剂，各项性能指标较低，在钻井中容易发生井塌划眼、卡钻等复杂和事故。随着处理剂的发展，该体系也得到不断完善，现在它已成为基本能够解决一般地层问题，各种相关处理剂品种配套齐全，能够较好地满足安全施工需要。适用于钻井施工难度较低井，适应于环保要求较低的地区。•其基本组分为：降粘剂、降失水剂、润滑剂、屏蔽暂堵剂和辅助性处理剂。大港油田集团钻井工程公司•其特点是适应性强，抗盐、钙污染能力强。不但可以用于一般环境和地层条件下的钻井施工，而且能够用于钻一些特殊岩性，如石膏层、盐层、高矿化度盐水地层的施工，抑制性泥浆在此具有其它体系无法替代的优势，因此，该体系使用时间较长。不足之处在于：泥浆维护周期较短，处理较为频繁、泥浆性能波动幅度较大、不利于环境保护，但仍是现在较常用的泥浆类型之一。在我油田的南部地区仍然广泛使用。•在该钻井液的基础上，加入NaCL等盐类，成为盐水泥浆或饱和盐水泥浆，用于钻易塌层和盐层；加入石灰等处理剂成为石灰泥浆及钾基石灰泥浆，用于钻易塌层和膏盐硭硝地层；加入SMP、SMC、SMK等处理剂成为“三磺”泥浆，用于钻深井或超深井。大港油田集团钻井工程公司•◆硅基防塌钻井液•该钻井液是九十年代初我们为了解决港东地区沙河街地层泥岩坍塌而研究开发的钻井液体系，以其多项优异的特性，应用于油田深井、大位移井、水平井等高难度井的钻井施工中。该泥浆体系的工艺技术居于国内领先水平。最近我们与钻采院合作研究成功了以无机硅为主要抑制剂的硅酸盐钻井液，其防塌效果和环保性能更优，但也存在其应用的局限性。•其基本组成为：有机硅稳定剂、有机硅稀释剂、有机硅腐钾、润滑剂、屏蔽暂堵剂、降滤失剂和辅助处理剂。大港油田集团钻井工程公司•其优越性概括为：防塌能力强，特别是一些易塌区块的防塌效果十分显著；泥浆稳定性周期长,它介于聚合物泥浆和分散性泥浆之间,具有二者各自特有的优点,易于维护,有利于防止井下事故复杂的发生；抗温能力强，固相容量大，在高温深井、大斜度井、水平井、高密度勘探开发井等条件下，使用它尤其能够表现其优越性。•不足之处为：抗盐、钙污染能力较弱，不适合于岩盐地层、膏盐地层、海上等地层和地区的施工。大港油田集团钻井工程公司•◆正电聚醇钻井液•聚醇类钻井液由于聚合醇的浊点效应，在保护油气层、防塌、润滑等方面具有特殊优势，目前在国内得到广泛推广应用。环保正电聚醇钻井液是在普通聚醇基础上，基于保护油气层、保护环境两大原则新开发的新型钻井液体系，其正电特性使之与带负电的粘土之间的吸附能力更强，在具有其它聚醇类钻井液优势的基础上，防塌效果更好。•其基本组成为：正电聚醇、大分子抑制剂、降滤失剂、正电护壁剂及其它辅助材料大港油田集团钻井工程公司•◆有机正电胶钻井液•有机正电胶钻井液是我公司与冀东油田共同研究开发的新钻井液，于2003年首先成功应用于冀东柳赞、高尚堡地区的水平井，然后在大港油田唐H2、扣H1井、港H1井等水平井进行了推广应用。截止到去年底，共完成36口水平井，形成了比较成熟的现场工艺技术，取得了良好的应用效果。•其基本组成为：有机正电胶、两性离子聚合物、降滤失剂、润滑剂、油层保护材料和辅助材料。大港油田集团钻井工程公司•正电胶钻井液体系是国际公认的对油层损害最轻的钻井液体系之一，但传统的无机正电胶电性不够高，且水溶油不溶；无机正电胶钻井液滤失量较大；可配伍的降滤失剂较少。无机正电胶钻井液对降粘剂特别敏感，粘度、切力一旦被破坏，再恢复其特性非常困难。而有机正电胶具有更强的正电性，能被水润湿，且有油溶性，并易于与其他处理剂配伍，具有更强的页岩抑制性、稳定井壁和油层保护能力，因此，它非常适合于水平井的勘探与开发。大港油田集团钻井工程公司•◆甲酸盐钻井液•甲酸盐钻井液是国际泥浆界公认的低毒、高效型钻井液体系，国外用它已完成了多口高难度井施工。我们于二000年开始研究甲酸盐钻井液，形成了有膨润土和无膨润土两套配方，主要由提粘剂、降滤失剂、井壁保护剂、辅助抑制剂和甲酸盐等组成，根据需要，还可加入消泡剂、润滑剂等处理剂。从二00一年开始进行现场试验，取得了预期效果，到二00五年共完成三十二口井的现场应用，其中水平井三口，形成了较成熟的现场工艺技术。大港油田集团钻井工程公司•甲酸盐克服了无机盐的不足，其溶解度大，甲酸钠的盐水密度为1.35g/cm3，甲酸钾的盐水密度高达1.60g/cm3左右；甲酸根HCOO-与地层水配伍性良好，与Ca2＋、Mg2＋等高价离子的生成物可溶；甲酸盐对钻具和套管的腐蚀性小，K＋含量达10000ppm的甲酸盐钻井液对管材的腐蚀速度为3.6mm/a，而相同钾离子浓度的氯化钾钻井液腐蚀速度为13mm/a，甲酸盐毒性低，甲酸根可生物降解，对环境污染小。甲酸盐钻井液对地层伤害小，保护油气层效果好；钻井液性能稳定，易于维护；抑制防塌能力强，有利于井壁稳定；抗盐、钙污染能力强。•不足之处在于：配制成本较高。大港油田集团钻井工程公司大位移定向井钻井液技术大位移定向井是采用定向井技术使井眼向一个或多个目标点延伸，达到勘探开发的目的，它集中了水平井和深井钻井的所有技术难点。其国际标准为：位移与垂深比大于2、井斜角大于600的定向井，国内标准为：位移与垂深比大于2的定向井。大位移定向井主要用于开发海上油气田，可以减少修建海上固定平台或人工岛的数量，节约建岛或修建平台的投资；对于离海岸小于十公里的滩海油气田，可以实现海油陆采，从而减少环境污染，节约油气勘探开发投资，提高综合开发效益。大港油田集团钻井工程公司大位移定向井可用于开发不同类型的油