钻井液技术现状及发展趋势培训讲义课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钻井液技术现状及发展趋势,钻井液技术现状及发展趋势,汇报内容,前 言,国内外钻井液技术发展现状,二,大庆油田钻井液技术发展现状,三,钻井液技术发展趋势,四,一,汇报内容前 言国内外钻井液技术发展现状二大庆油田钻井液技术发,前 言,作为钻井工程的“血液”，钻井液在钻井施工过程中起着至关重要的作用，一直备受钻井科研工作者的关注，国内外各相关科研机构均投入了较大的精力来进行钻井液以及相关技术的研究。,钻井液及其相关技术的研究都是为了满足安全、快速钻井的需求而开展的，研究主要包括钻井液流变性、井壁稳定、储层和环境保护及防漏堵漏等方面。,前 言 作为钻井工程的“血液”，钻井液在钻井施工,二、国内外钻井液技术发展现状,新型钻井液技术及处理剂,防漏堵漏技术,油气层保护技术,环境保护技术,主,要,内,容,二、国内外钻井液技术发展现状 新型钻井液技术及处理剂主,钻井液,技术,水基成膜钻井液,超临界二氧化碳钻井液,抗高温钻井液,高性能水基钻井液,快速钻井液,油基泡沫流体,新型油基钻井液,新型钻井液处理剂,（一）新型钻井液技术及处理剂,新型可循环微泡,低固相钻井液,钻井液水基成膜钻井液超临界二氧化碳钻井液 抗高温钻井液高性,和,传统油基泥浆,相比,流变性卓越：,迅速形成切力，避免重晶石沉降（完全无沉降）；,迅速破坏结构，避免开泵时高泵压；,循环当量密度更低，有利于减小井漏风险；,渗透率恢复,100%,：可以直接用于产层钻进，保护油气藏；,抗污染能力更强：更高的固相和水相相容能力；,更少的处理剂用量，费用更少，性能更加稳定，免维护；,机械钻速更快；,适用性更广：钻井、试油通用。,1.,新型油基钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,哈里伯顿,高性能油基,钻井液,高性能油基钻井液是哈里伯顿专门针对水平井、低渗裂缝型储层钻进等特殊要求而研制的，该体系无有机土和褐煤类处理剂。,钻井液特点,和传统油基泥浆相比1. 新型油基钻井液技术（一）新型,密 度：,1.051.60 g/cm,3,流变性：,PV,：,1525mPa.s,YP,：,614 Pa,6,：,920,3,：,715,电稳定值：,350 V,HTHP,失水：,5ml/30min,盐 度：,2025W,油 水 比：,70/3085/15,高性能油基钻井液体系性能与配方,1.,新型油基钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,哈里伯顿,高性能油基,钻井液,密 度： 1.051.60 g/cm3高性能油基钻井,（一）新型钻井液技术及处理剂,有机土和褐煤,- 1960,年代粘土技术,-,更高的固相,-,水相和低固相容限低,不能作为产层钻井液,需要更高开泵压力，井漏的可能性更大,更高的固相和漏失 更多的添加剂和基础油,脂肪酸与共聚物,-,无有机土材料,-,更低固相，更高的机械钻速,-,水相和固相容限更高,优良的渗透率恢复值,流变性优良，触变性好，更少的井下漏失,使用更少的产品和基础油,1.,新型油基钻井液技术,哈里伯顿,高性能油基,钻井液,传统油基体系,高性能无土油基体系,（一）新型钻井液技术及处理剂有机土和褐煤脂肪酸与共聚物1.,高性能无土油基体系应用,中石化彭页,HF-1,井,3446/2525m,大段裂缝，漏失严重,页岩气水平井，水平段,1896,米,中石化涪页,HF-1,井,3570m/2273m,未达到着陆点提前中完后转换为油基泥浆,10,次起下钻，无一次有阻卡现象,与钻井计划比较，提前了,15,天 ，本区域最快钻井记录,中石化 元页,HF-1,井,-4920.4m/3659.5m,井下复杂，未达到着陆点提前中完后转换为油基泥浆,DFG,水力学软件辅助钻井参数优化,（一）新型钻井液技术及处理剂,1.,新型油基钻井液技术,哈里伯顿,高性能油基,钻井液,高性能无土油基体系应用（一）新型钻井液技术及处理剂1. 新型,MEGADRIL,油基钻井液是以油作为连续相的低毒逆乳化钻井液，可以提供良好的井壁稳定性能，避免地层水化膨胀，满足裂缝型地层优质快速钻井的要求。,钻井液抑制能力强,钻井液润滑性能好，有利于水平井，大位移井钻进,抗高温,230,切力低，有利于循环当量密度、压力激动和抽吸的控制,与其他油基钻井液匹配,钻井液特点,1.,新型油基钻井液技术,MI,公司,MEGADRIL,油基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,MEGADRIL油基钻井液是以油作为连续相的低,MEGADRIL,油基钻井液配方与性能,1.,新型油基钻井液技术,MI,公司,MEGADRIL,油基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,MEGADRIL油基钻井液配方与性能1. 新型油基钻井液技术,配方和性能对比,M-I,公司使用,甲酸铯盐水,配制了密度为,1.66 g/cm,3,的低固相油基钻井液，并在,Statfzjord,油田进行了试验，与常规油基钻井液的差别在于固相含量由,22%,降低到,1%,，取得了以下效果：,地层损害小；,减小颗粒堵塞振动筛的可能；,不会发生井眼失稳问题；,完井后油井产能提高。,1.,新型油基钻井液技术,MI,公司,高密度低固相油基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,配方和性能对比M-I公司使用甲酸铯盐水配制了密度为1.66,NEXT-DRILL,体系是贝克休斯公司研发的一种合成基,/,油基钻井液体系，该体系机械钻速高，润滑性好，井眼稳定性强。同时配以贝克休斯专利封堵材料，专门对脆性且裂缝发育的地层进行有效封堵，解决了裂缝型油气藏钻井过程中井塌、卡钻的问题。,受温度影响小，固相容量限高,低毒，高闪点,流变性稳定,沉降稳定性好,抗污染性强,(,如地层盐水浸，固相和酸性气体,),1.,新型油基钻井液技术,Baker Hughes公司,NEXT-DRILL体系,钻井液特点,（一）新型钻井液技术及处理剂,NEXT-DRILL体系是贝克休斯公司研发的一,CARBOGEL,：高效有机膨润土，用于提高钻井液粘度和悬浮力，增强钻井液的井眼清洁能力，同时具有乳化和降高温高压失水能力,OMNI-MUL,： 主乳化剂,OMNI-MIX,： 辅乳化剂,LIME,： 碱度控制剂,MIL-CARB,： 封堵剂,MIL-BAR,： 加重剂,OMNI-TROL,： 合成基钻井液降滤失剂,CALCIUM CHLORIDE,：平衡活度，控制井壁稳定,1.,新型油基钻井液技术,Baker Hughes公司,NEXT-DRILL体系,体系组成,（一）新型钻井液技术及处理剂,CARBOGEL：高效有机膨润土，用于提高钻井液粘度和悬浮,密度,SG,1.60 1.65,漏斗粘度,S,50,70,塑性粘度,mPas,20,30,动切力,Pa,5,10,静切力电,10 s/min. Pa/Pa,2,3/4,6,HTHP,失水,cc, 600,低比重固相,%, 5,油水比,(,油,/,水,),(80-90)/(20-10),POM,0.5,4.5,CaCL,2,20% (,重量比,),密度,SG /,油水比,1.65 / 80:20,SARALINE 185V,424.69 g/l,CARBO-GEL,11 g/l,OMNI-TEC,10 g/l,OMINI-MUL,30 g/l,LIME,14.29 g/l,CaCL,2,(85%),235.9 g/l,CARBO-TROL,34.30 g/l,MIL-BAR,847 g/l,NEXT-DRILL,钻井液配方与性能,1.,新型油基钻井液技术,Baker Hughes公司,NEXT-DRILL体系,（一）新型钻井液技术及处理剂,密度 SG1.60 1.65漏斗粘度,特点,:,提高钻速,静液柱压力低,抑制性强,漏失量小,携岩能力强,对油层损害小,良好的低剪切流变性和微泡,适用范围,:,适用于枯竭层、低压、易漏、水敏性地层,欠平衡钻井,2.,油基泡沫流体,威德福公司的油基泡沫（共聚物、表活剂及柴油组成）,（一）新型钻井液技术及处理剂,特点:2. 油基泡沫流体 威德福公司的油基泡沫（共聚物、表活,具有特殊性能的,球体,由封闭在一个,多层壳体,的空气组成,通过基液中的各种不同的组分达到,化学平衡,内部的表面活性剂薄膜由一层粘性水层,(,或极性层,),包裹，最外层为表面活性剂单层。,2.,油基泡沫流体,空气,油基钻井液,油基泡沫结构,（一）新型钻井液技术及处理剂,具有特殊性能的球体2. 油基泡沫流体空气油基钻井液油基泡沫结,国内关于油基泡沫研究很少，没有在钻井中应用资料。,国外油基泡沫流体已经在钻井中使用，以墨西哥湾深水油基泡沫钻井为例。油基泡沫钻井可实现可循环的闭环系统，并且适用于高温钻井,（在,232,稳定），深井钻井（,5568m,），,对储层损害小，很好的井眼清洁能力有利于完井，提高钻头寿命和钻速，减少井底流体侵入，现有的模拟预测水基泡沫流体钻井条件完全可用于油基泡沫流体钻井，油基泡沫流体最大程度减小了对水敏性地层损害。,2.,油基泡沫流体,油基泡沫现场应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,国内关于油基泡沫研究很少，没有在钻井中应用资料。2. 油基泡,M-I,的,ULTRADRIL,贝克休斯,的,PERFORMAX,哈里伯顿,的,HYDRO-GUADR,TM,针对问题,大段泥页岩水化膨胀引起的上部地层缩径、下部地层坍塌及提高储层井段抑制能力；,油基钻井液面临环保与成本问题。,2-4%,聚胺盐,+1-2%,铝酸盐络合物,+2-4%,钻速提高剂,+2-3%,聚合物,(,可变形聚合物封堵剂,)+0.2-0.4%,改性淀粉,+0.15-0.3%XC+0.1-0.2%PAC,在性能、费用及环保方面能,替代油基与合成基,钻井液,3.,高性能水基钻井液,国外,典型配方,代表体系,（一）新型钻井液技术及处理剂,M-I的ULTRADRIL 针对问题 大段泥页岩水化膨胀引起,聚胺盐中的胺基易被粘土优先吸附，促使粘土晶层间脱水，减小水化膨胀；,铝酸盐络合物进入页岩内部后形成沉淀，与地层矿物基质结合，增强井壁稳定性；,钻速提高剂能覆盖在钻屑和金属表面，防止钻头泥包；,可变形聚合物封堵剂与页岩中微孔隙相匹配，形成紧密填充。,钻屑分散对比,粘土分散对比,钻头泥包对比,3.,高性能水基钻井液,主要处理剂及作用机理,（一）新型钻井液技术及处理剂,聚胺盐中的胺基易被粘土优先吸附，促使粘土晶层间脱水，减小水,封堵泥页岩孔隙和微裂缝,孔隙压力特征与油基泥浆相似,体系中各处理剂共同作用封堵泥岩孔隙和微裂缝，阻止钻井液滤液的侵入，减小孔隙压力传递作用，达到良好抑制效果。,MAX-PLEX,TM,沉淀,Na+,Na+,Na+,可变形,MAX-SHIELD,颗粒,3.,高性能水基钻井液,主要处理剂及作用机理,（一）新型钻井液技术及处理剂,封堵泥页岩孔隙和微裂缝 孔隙压力特征与油基泥浆相似 体系中,粘土水化膨胀性能实验对比,钻屑水份含量和回收率对比,抑制性强，可提高井眼稳定性；,提高固控制系统清砂效率；,提高机械钻速；,高温稳定性好；,储层保护效果好；,提高钻头直洗能力；,减少钻头泥包；,减少压差卡钻风险；,减少扭矩和起下钻摩阻；,符合环保要求；,降低钻井成本。,3.,高性能水基钻井液,性能特点,（一）新型钻井液技术及处理剂,粘土水化膨胀性能实验对比钻屑水份含量和回收率对比 抑制性强，,目前,HPWBM,已在,墨西哥湾、美国大陆、巴西、澳大利亚、利比亚及沙特阿拉伯,都得到了应用，均取得,了,非常理想的效果。,采用,HPWBM,在,巴林,陆上油田钻了一口储层严重枯竭的深气井。所要求的钻井液密度为1.02,g/cm,3,。,用常规水基钻井液体系钻进时，压差卡钻事故曾频繁发生。而在,应用,HPWBM,体系,后,则顺利钻达目的层，井壁稳定，无事故发生。,国内在,大港、南海,等取得良好效果。,使用前的钻头,使用后的钻头,墨西哥湾深水钻井机械钻速对比,3.,高性能水基钻井液,现场应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,目前HPWBM已在墨西哥湾、美国大陆、巴西、澳大利亚、利比,中石油钻井研究院以胺基抑制剂为核心，研制出一种综合性能接近油基钻井液性能的新型优质水基钻井液，它由抑制性能优良的胺基抑制剂和包被剂、降滤失剂、润滑剂等处理剂组成。,可通过胺基抑制剂和包被剂协同抑制泥页岩分散。胺基抑制剂直接针对膨胀力，包被剂可保持泥页岩结构的完整性。,该钻井液体系的最大亮点是引入了一种新型胺基抑制剂,-SIAT,。,（,1,）技术概要,3.,高性能水基钻井液,国内,（一）新型钻井液技术及处理剂,中石油钻井研究院以胺基抑制剂为核心，研制出一种综合性能接近油,SIAT,含有多个胺基，,-NH,2,极性,大，易被粘土优先吸附，会促使粘土晶层间脱水，减小膨胀力；,引入醚键，可适当增长骨架碳链，使其,嵌入粘土晶层,，可以阻止水分子进入；,依靠分子链上,多个胺基固定粘土晶片,，破坏水化结构，更好地发挥胺类化合物,SIAT,对泥页岩、粘土的优良抑制作用。,（,2,）胺基抑制剂作用机理,3.,高性能水基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,SIAT含有多个胺基，-NH2极性大，易被粘土优先吸附，会,体系的配方组成为：,2%,4%,坂土,+0.2%Na,2,CO,3,+ 0.2% NaOH+5%,10% NaCL+0.5%,0.8%FA367(JB66)+ 1%AP220 (SP-8,、,JK-3,、,HJ-3)+1.5%,2%SIAT+1%RIP(,润滑剂,)+ 2%,3%,磺化沥青,+,重晶石，体系密度可根据现场需要进行调整。,4%,土,+0.2%,碳酸钠,+0.2%,氢氧化钠,+5%,氯化钠,+0.5%FA367+1%SP-8 +2%SIAT+1%RIP+2%,磺化沥青,+,重晶石（加重至,1.2,）性能参数,R,600,R,300,R,6,R,3,G,10s,/,G,10min,A,(mPas),p,(mPas),YP,(Pa),(g/cm,3,),FL(mL),44,26,1,0.5,0.2/3,22,18,4,1.2,4,钻井液体系常规性能,（,3,）胺基钻井液体系评价,3.,高性能水基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,体系的配方组成为： 2%4%坂土+0.2%Na2CO3,不同钻井液体系的一次回收率,（新疆泥页岩钻屑）,不同钻井液体系的二次回收率,（新疆泥页岩钻屑）,与油基泥浆抑制性相媲美,钻屑在清水中的一次回收率仅为,0.83%,，很容易在清水中水化分散，现场水基钻井液的一次回收率均低于,60%,，胺基钻井液的回收率高达,95.7%,。,胺基抑制剂在泥页岩表面的吸附牢固，且不可逆。,油基,胺基,胺基,（,3,）胺基钻井液体系评价,3.,高性能水基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,不同钻井液体系的一次回收率不同钻井液体系的二次回收率与油基泥,钻进过程中，钻井液流变性能稳定，抑制性能凸显；,返出钻屑成型，不粘筛，不结团，能干净利落地从振动筛上滚下，钻屑掰开后断面干燥；,充分发挥了,SIAT,强力抑制和聚合物包被的协同作用；,胺基钻井液体系提供了解决大段水敏性泥岩的多重方案，抑制性优良，井壁稳定，大幅度降低了软泥岩对钻柱和钻头的粘附。,新疆油田,MB6001,、莫,116,等井,邻井井径曲线对比,3.,高性能水基钻井液,（,4,）现场应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,钻进过程中，钻井液流变性能稳定，抑制性能凸显；新疆油田MB6,在乍得,H,区块,Baobab N-8,、,N-9,、,N-10,三口井的现场应用中，胺基钻井液有效解决了上部井段因泥岩水化膨胀引起的井壁失稳难题。,与邻井,Baobab N-4,井比较，采用胺基钻井液钻进的三口井在易水化的上部泥岩井段井径更加规则。,乍得,H,区块,Baobab N-10,等井,N-10,井返出的钻屑（井深,850m,）,邻井井径曲线对比,3.,高性能水基钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,在乍得H区块Baobab N-8、N-9、N-10三口井的现,传统钻井液,成膜钻井液,泥页岩非理想膜改善成接近理想半透膜的理论途径,-,减小孔隙尺寸，增加在泥页岩薄层的电荷密度；,加入能进入泥页岩孔隙的高电荷特种化学材料，显著提高泥页岩膜效率，从而有效减小水推动力大小或改变水推动力方向,阻止泥页岩吸水膨胀，减缓压力传递和扩散，稳定井壁；,该项技术可替代传统物理封堵方法稳定井壁技术，实现井壁稳定技术从物理封堵向物理化学防塌的重大转变。,4.,水基成膜钻井液,技术概要,（一）新型钻井液技术及处理剂,传统钻井液成膜钻井液 泥页岩非理想膜改善成接近理想半透膜的理,杜南平衡,容器中有一个半透膜,膜的一边为胶体溶液,另一边为电解质溶液,电解质的离子能够自由地透过此膜，胶粒不能,则在达到平衡后离子在膜的两边的分布将是不均等的,半透膜模型的基本装置,4.,水基成膜钻井液,半透膜基础理论,（一）新型钻井液技术及处理剂,杜南平衡 容器中有一个半透膜半透膜模型的基本装置 4.水基成,（,1,）具有较高半透膜效率,电荷密度高，强烈吸附在页岩上，双电层结构加强，增强了膜的理想性；,分子结构小，封堵孔隙或减小孔隙尺寸，使泥页岩膜效率增强；,疏水基团也能在一定程度上阻碍水分子顺利通过泥页岩半透膜；,减缓压力传递，阻止水渗入泥页岩地层，防止泥页岩吸水膨胀和井壁坍塌。,（,2,）在泥页岩井壁表面形成膜及封堵孔隙,与井壁上的泥页岩、粘土等发生化学反应生成类似化学“封固壳”的膜；,进入页岩孔隙中，水的,pH,值接近中性后，与多价金属离子（,Ca,2+,，,Mg,2+,）反应生成不溶沉淀物，有效封堵泥页岩孔隙。,4.,水基成膜钻井液,成膜钻井液特点,（一）新型钻井液技术及处理剂,（1）具有较高半透膜效率 4.水基成膜钻井液 成膜钻井液特点,配方：,3%,土浆,+3%BTM-2 + 1%,降滤失剂,CFJ-1 + 2%CMJ-2,组成：,成膜钻井液主要以半透膜剂,BTM-2,、隔离膜剂,CMJ-2,组成,成膜钻井液性能,钻井液类型,膜效率（,%,）,35%CaCl,2,5.0,21%NaCl,3.8,26%KCl,2.2,甲酸盐钻井液,7.9,硅酸盐钻井液,61,成膜钻井液,76,污染前（露头岩心、,K=196,）,污染后（露头岩心、,K=196,）,4.,水基成膜钻井液,成膜钻井液基本配方,（一）新型钻井液技术及处理剂,配方：3%土浆+3%BTM-2 + 1%降滤失剂CFJ-1,该钻井液体系在青海及吐哈油田神北,6,井、马,103,井等井进行了推广应用，效果显著：,平均井径扩大率较邻井下降,50%,；现场膜效率为,75%,油层井径扩大率比邻井降低,65%,；与邻井相比，复杂损失率降低了,42%,井号,完钻井深（,m,）,钻井周期,（天）,机械钻速（,m/h,）,复杂,次数,复杂事故,损失率,(%),平均井径扩大率,(%),油层井径扩大率,(%),神北,1,井,3500,125.3,2.14,11,8.28,20.32,23.41,神北,4,井,3070,59.9,4.87,8,9.17,30.40,53.00,神北,5,井,3166,75.5,3.97,12,18.25,28.78,19.62,神北,6,井,4151,91.5,3.61,3,6.95,13.09,11.15,4.,水基成膜钻井液,成膜钻井液应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,该钻井液体系在青海及吐哈油田神北6井、马103,井号,钻井周期（,d,）,井深,(m),钻井液体系,平均机械钻速（,m/h,）,完钻钻井液密度（,g/cm,3,),油层平均井径扩大率（,%,）,全井平均井径扩大率（,%,）,条,5,156,3800,聚磺,2.05,1.29,8.7,12.2,条,7,133,3540,聚磺,1.53,1.25,9.03,15.9,条,11,78,3400,成膜,3.19,1.15,7.87,9.11,马,801,79,3000,聚磺,3.16,1.2,7.75,9.32,马,19,74.12,2800,聚磺,2.92,1.2,14.3,14.8,马,23,64,2840,成膜,4.29,1.15,15.37,15.53,条,11,井、马井的钻井液密度大幅降低。,吐哈油田三塘湖条井、马井为试验井,4.,水基成膜钻井液,成膜钻井液应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,井号钻井周期（d）井深 (m)钻井液体系平均机,马,103,井使用聚合物钻井液体系；,马,105,井和,涩南,2,井使用成膜钻井液,（,现场钻井液的膜效率高达,76%,）,成膜钻井液,井径规则，井壁稳定，没有发生缩径、坍塌。,马,103,井,马,105,井,涩南,2,井,在青海油田的应用,4.,水基成膜钻井液,成膜钻井液应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,马103井使用聚合物钻井液体系；马103井马105井涩南2井,提高钻井速度是钻井科研工作者一直研究的一个课题，以前大多是从优选钻井参数、优选钻头、改变钻井方式等方面来开展研究。近几年，国外从钻井液的角度开展了提高钻井速度的钻井液处理剂及钻井液研究，并取得了一定的效果。,5. 快速钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,提高钻井速度是钻井科研工作者一直研究的一个课,针对问题：,防止钻头泥包，提高机械钻速,特 点,：吸附在钻屑和金属表面，防止钻头泥包，提高机械钻速,产 品,：,LIQUI-DRIL,，抗温达,177,，可减少钻头泥包和,BHA,表面粘土吸附,XLR-RATE,，抗温达,204,，尤其适用于定向井提高钻速,国外的,钻速提高剂,5.,快速钻井液技术,提高机械钻速效果图,不同加量下的提高机械钻速效果,（一）新型钻井液技术及处理剂,针对问题：防止钻头泥包，提高机械钻速国外的钻速提高剂5.,发明人,使用地区,现场应用效果,Baroid,与,M-I,德克萨斯州,arnescountry,钻井,19,口,钻速提高,46%,Baroid,与,M-I,德克萨斯海岸高岛地区,平均钻速从,1.52-2.44m/h,增加到,3.05-7.62m/h(,近四倍,),Hasley,南得克萨斯,Wilcox,地层,45,口井平均钻速比柴油基钻井液,提高,30%,，成本降低,20%,Bland,Louisiana,近海区,平均钻速,提高,38%,Bland,Louisiana,内陆水区,井深,14500ft,，钻速从低于,20ft/h,提高到,23ft/h,。,Walton,Colorado,州的白河油区,平均每口井需,4.2,个钻头降低到,3.1,个，钻速,提高,10.3%,Aron,墨西哥湾近海,提高,10,20%,的钻井效率，,16,口井降低成本,23.5,万美元,/,口井,Friedheim,墨西哥湾的深水及大陆架,钻井速度提高,60,70%,BP,公司,加拿大东北部,Noel,油田,比同样性能的柴油油基钻井液的,钻速提高,50, 以上,5.,快速钻井液技术,现场应用,（一）新型钻井液技术及处理剂,发明人使用地区现场应用效果Baroid与M-I德克萨斯州ar,5.,快速钻井液技术,国内的,钻速提高剂,中石油钻井研究院研制的快速钻井剂,KSZJ,特点,改变岩石及孔隙内部,润湿性,，微裂缝面相互间不再吸附，,粘土不吸附钻头,能够把已经吸附了粘土的钻头、钻具表面润湿，降低表面对粘土颗粒的吸附性，使,粘土从钻头表面解吸,降低岩石瞬间强度,减少微米、亚微米粒子,与金属表面有很强的定向吸附作用，能在金属表面形成润滑油膜,防止吸附、提高润滑性、减小扭矩,（一）新型钻井液技术及处理剂,5. 快速钻井液技术国内的钻速提高剂中石油钻井研究院研制的快,改变润湿防止泥包的机理,以单分子层形式吸附在粘土表面，并以多分子层强定向吸附在钻头及,BHA,表面。从而有利于减小钻头泥包及,BHA,面粘附，并有利于起下钻，减少阻卡。,钻井液提高破岩效率的机理,以较高的渗透速率和较大的渗透体积快速渗透到井底岩石微裂缝中，一方面通过水楔作用使得微裂缝裂纹产生应力场，在裂纹尖端产生拉应力集中区，它使裂纹迅速扩展；另一方面通过迅速增大井底岩石表面,Zeta,绝对电位，降低固体表面的显微硬度。从而达到高效破岩的目的,由快钻剂,KSZJ,形成的钻井液提速机理,5.,快速钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,改变润湿防止泥包的机理由快钻剂KSZJ形成的钻井液提速机理5,降低钻井液环空摩阻机理,有效降低了环空循环压耗从而增大钻头水马力及降低了钻井液对井底岩石的压持效应从而增大钻头水马力。,钻井液稳定井壁的机理,增大作用时间即可迅速降低井底岩石表面,Zeta,绝对电位，从而增大固体表面的显微硬度,从而可有效解决井壁失稳以及减少起下钻过程中的阻卡，保证井径规则,由快钻剂,KSZJ,形成的钻井液提速机理,5.,快速钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,降低钻井液环空摩阻机理由快钻剂KSZJ形成的钻井液提速机理5,现场应用效果,对钻井液常规性能及流变性没有影响，能,有效地降低钻井液的,摩阻；,有效减少亚微米粒子数量，,有利于提高机械钻速；,快速钻井液具有,很好的保护储层效果,，满足储层保护要求；,快速钻井液技术在塔里木油田、吐哈油田、青海、华北、新疆等油田共,29,口井现场试验，,提高机械钻速达,18%,，并有效减少起下钻过程中的阻卡情况。,5.,快速钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,现场应用效果5. 快速钻井液技术（一）新型钻井液技术及处理剂,井号,钻头,井段,(m),进尺,(m),纯钻时,(h),机械钻速,(m/h),钻压,(t),转速,(rpm),排量,(l/s),平均机械,钻速,(m/h),塔中,723,井,HAT127,1003.482115,1111.5,65.75,16.91,10,70,45,25.62,FS2563,21153433,1318,29.08,45.32,10,75,40,塔中,84,井,HAT127,1200.962030,829.04,61.08,13.57,10,90,50,6.81,MS1952SS,20303121,1091,131.75,8.28,5,45+L,40,ST915TU,31213812,691,190.83,3.62,8,80,40,塔中地区几口井机械钻速对比情况,5.,快速钻井液技术,现场应用效果,（一）新型钻井液技术及处理剂,井号钻头井段(m)进尺纯钻时机械钻速钻压转速排量平均机械塔中,轮南地区几口井二开井段机械钻速对比情况,井号,钻头,井段,(m),进尺,(m),纯钻时,(h),机械钻速,(m/h),钻压,(t),转速,(rpm),排量,(l/s),平均机械,钻速,(m/h),轮南,634,ST127,204707,503,29.67,16.95,6,110,40,11.56,7071719,1012,57,17.75,16,80,46,17192333,614,43,14.28,18,80,48,FS2563,23333302,969,138.33,7,8,120,48,轮南,635,ST117,204.31540,1335.7,40.15,33.19,15,90,50,26.89,DS751,15403252,1712.5,73.2,23.35,7,110,45,5.,快速钻井液技术,现场应用效果,（一）新型钻井液技术及处理剂,轮南地区几口井二开井段机械钻速对比情况井号钻头井段进尺纯钻时,试验井,轮南,635,井扶正器、钻头情况,邻井轮南,634,井,扶正器泥包,5.,快速钻井液技术,现场应用效果,（一）新型钻井液技术及处理剂,试验井轮南635井扶正器、钻头情况邻井轮南634井扶正器泥包,具有独特低剪切流变性的微泡，已广泛应用于钻衰竭地层和低压地区,最新有种,改进配,方,的,Aphrons,体系,添加一种由生物聚合物和,表面活性剂,BLUESTREAK,的混合物作,Aphrons,稳定剂,微泡在,28.75MPa,下不被压缩，能快速形成气泡膜，减轻了钻井液的侵入,微泡在孔隙介质,表面吸引力小,，形成的密封无粘结力，,采油中易排出,6.,新型微泡钻井液,（一）新型钻井液技术及处理剂,具有独特低剪切流变性的微泡，已广泛应用于钻衰竭地层和低压地区,针对问题：地层出水、储层损害,提高机械钻速；,可非常容易的处理地层出水问题；,可生物降解（环保泡沫）；,携岩能力强，适合大井眼；,不会受无水石膏和盐水的影响；,与,MWD,工具兼容；,对井下马达轴承的磨损最小；,对储层伤害小，漏失小。,威德福的可循环泡沫钻井系统,7.,可循环微泡沫钻井液,国外可循环泡沫技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,针对问题：地层出水、储层损害提高机械钻速；威德福的可循环泡沫,地点：美国德克萨斯州,Panhandle,储层：,Hunton,灰岩 储层,井深：垂深,6706m,储层压力：,1100psi,（,7.58MPa,）,井别：直井，洗井作业,井眼尺寸：,3-1/16,井底温度：,193 ,结果,泡沫洗井液成功清除管壁铁锈，并将金属铁屑带至地面，避免了洗井液漏失。,对客户的帮助,完成了客户的洗井要求,产气量从,800Mcf/d,增加至,5000Mcf/d,7.,可循环微泡沫钻井液,泡沫状态,该泡沫钻井液成功应用于深井高温作业,（一）新型钻井液技术及处理剂,7. 可循环微泡沫钻井液 泡沫状态 该泡沫钻井液成功应用于,国内提出一种全新的,可循环自动发泡钻井液体系，无需额外的充气设备、空压机等,。产生气泡可通过添加表面活性剂来稳定，并可添加合适的生物聚合物协同稳泡。,国内可循环泡沫技术,7.,可循环微泡沫钻井液,在合成脂肪醇醚磺酸盐类表面活性剂的基础上，通过优化组合，研制出一种由发泡剂及表面活性剂组成的新型可循环发泡剂；,可循环自动发泡钻井液体系可根据煤层气现场钻井的需要，实现常规钻井和欠平衡钻井之间的切换，可适用于油气田及煤层气地层欠平衡钻井。,表活剂（脂肪醇醚磺酸盐）的合成路线,技术原理,（一）新型钻井液技术及处理剂,国内提出一种全新的可循环自动发泡钻井液体系，无需额外的充气设,随着油气勘探区域的不断扩展和勘探程度的加大，油气钻井的深度越来越深，随着井深的增加，井底温度越来越高，对钻井液的抗温要求也越来越高，要求钻井液在高温条件下要具有良好的流变性能，以满足安全钻井的需求。近几年，国内外的研究机构都致力于抗高温钻井液处理剂和抗高温钻井液体系研究，并取得了较大进展。,8.,抗高温钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,随着油气勘探区域的不断扩展和勘探程度的加大，,发明人,代号,概要,M-I,公司,PVP,聚乙烯基吡咯烷酮,，良好剪切稀释性和携带能力，抗温达,180,M-I,公司,Hosta-drill4706,分子量为,50-100,万的共聚物，抗温达,230,，能改善钻井液的流变性,M.Samuel,VIS-PILL,两性离子表活剂,，既是增粘剂又作降滤失剂，抗温达,190,Md.Amanullah,GSP,天然材料中提取，作高温保护剂,，可阻止膨润土泥浆,150,以上,高温热降解,Luigi F.,ZRC,柠檬酸皓抗高温降粘剂,，能在,204,以上,控制膨润土的高温胶凝，提高褐煤及木质素磺酸盐的热稳定性,美国,COP-1,AMPS,、,SMP,及,AM,共聚物，抗温达,262,德国,SIV,由钠、锂、镁和氧组成的,合成多层硅,，本身热稳定性达,370,，配制的钻井液体系抗温达,233,国外抗高温钻井液处理剂,针对问题：,深井超深井钻井液抗高温,8.,抗高温钻井液技术,（一）新型钻井液技术及处理剂,发明人代号 概要 M-I公司PVP聚乙烯基吡咯烷酮，良,抗高温无铬钻井液,无铬膨润土钻井液,毒性非常低,Zr,（,）柠檬酸盐,和膨润土配制出流变性