钻井液与完井液技术.ppt

,钻井液与完井液技术,汇报内容,一、中国石化钻井生产概况二、中国石化工程院科研及组织机构三、中国石化钻井液完井液新技术新进展 四、钻井液与完井液技术需求及攻关方向,中国石化主要勘探区块分国内和国外两部分。其中国内主要分布在东部、西部和南方三大区域，在全国占有探矿权区块334个，面积96.5万平方千米，占全国矿权面积的22.8%。,一、中国石化钻井生产概况,西部地区,东北新区,四川及周缘,华北地区,华东地区,2009年中国石化国内钻井工作量,中国石化国外主要探区分布,截止2009年12月底，中石化在西亚-北非、俄罗斯-中亚、拉美、西非-亚太4个地区18个国家执行勘探项目37个，滚动勘探开发项目16个。,西非-亚太,俄罗斯-中亚区,西亚-北非,拉美,2009年中国石化国外钻井工作量,汇报内容,一、中国石化钻井生产概况二、中国石化工程院科研及组织机构三、中国石化钻井液新技术进展 四、钻井液技术需求及攻关方向,定位：集团公司及股份公司直属科研机构 职能：“一部两中心”，即：1、集团公司石油工程技术发展的参谋部 2、集团公司石油工程高新技术研发中心 3、集团公司石油工程技术支持中心,工程院基本情况介绍,业务范围：从事石油钻井、钻井液、固完井、测录井、测试、储层改造及海洋石油工程等专业技术的发展规划建议、攻关研究、产品研发和推广应用。主要职能：石油工程技术发展战略、规划、部署等研究 石油工程技术基础性、前瞻性和重大项目研究 石油工程装备、工具、仪器仪表和软件开发及科研成果转化应用 归口管理石油工程技术信息、档案及技术标准的制（修）订研究 跟踪国外石油工程技术进展，开展学术交流，高级人才培养 参与国内外油气勘探开发重大项目研究并提供工程技术支撑工作,工程院基本情况介绍,工程院基本情况介绍,机构组成：,所领导,科技成果转化,钻井液新材料中试与生产,管理部门,技术支持室,钻井液工程技术支持,现场试验与服务,钻井液所基本情况介绍,钻井液实验室,目前，6大实验室拥有各类实验仪器160台套。可以完成如下实验与评价：,钻井液体系优选 井眼稳定性评价 防漏堵漏评价 钻井液用油田助剂检测与环境评估 油气层保护评价 钻井液新材料合成与评价等,钻井液所基本情况介绍,工程院钻井液领域人员组成：拥有职工41人，其中博士后4人、博士4人、硕士25人，硕士以上占80%。教授级高工7人，高级工程师13人。,学历结构,职称结构,钻井液所基本情况介绍,汇报内容,一、中国石化钻井生产概况二、中国石化工程院科研及组织机构三、中国石化钻井液新技术新进展 四、钻井液技术需求及攻关方向,1、深井超深井盐膏层钻井液工艺技术2、MTC与钻井液固井液一体化技术3、复杂地质条件下的新型堵漏材料和工艺技术4、利用化学和力学耦合的方法提高井眼稳定性技术5、新型正电性钻井液体系6、环保型悬乳液钻井液技术7、无渗透钻井液技术8、气体钻井中的气液转化和井壁稳定技术9、抗高温高密度钻井液技术10、欠平衡钻井液技术11、合成基钻井液12、泡沫钻井液,三、中国石化钻完液新技术新进展,在塔河油田60多口5200米以深厚盐膏层钻井中应用，蠕动压力和蠕动速度符合率95%，平均井径扩大率小于10%，穿盐成功率100%，套管无损坏。为塔河油田盐下油气发现做出重大贡献。,成果国际先进水平,-聚磺硅酸盐欠饱和盐水钻井液体系,1、深井超深井盐膏层钻井液技术,中国石化钻井液新技术新进展,利用潜活性胶凝材料将钻井液固井液合二为一，即钻井时作为钻井液材料，固井时通过激活材料将钻井液变成固井液达到固化钻井液和泥饼的目的。既利于环保又可提高第二界面的胶结质量。,2、MTC与钻/固一体化技术,主体,火山灰化的硅铝基物料,中国石化钻井液新技术新进展,解决了泥饼固化的难题。提高第二界面固井质量。在胜利等油田数十口4000m复杂井钻井固井作业中,优质率达到90%。,胶结质量良,胶结质量优,胶结质量差,临58-斜491井,对比井,泥饼胶结模拟评价装置已获申请国家发明专利,应用效果：,中国石化科技成果2等奖,中国石化钻井液新技术新进展,研制了防漏堵漏体系、形成了相应方法 化学固结堵漏、高强度交联成膜堵漏、酸溶性自固结智能型高强度堵漏、触变性化学固结堵漏、磺酸盐凝胶堵漏、疏水化暂堵、非渗透随钻堵漏技术、交联成膜堵漏技术、易返排高酸溶堵漏等、双液法堵漏技术。开展了相应的漏层识别技术研究开发了磁测漏仪进行了相应的堵漏施工,3、复杂地质条件下的堵漏技术,中国石化钻井液新技术新进展,以耐温150磺酸盐凝胶堵漏剂为变形填充材料，该材料弹性变形和胶结能力强，在漏失孔道中产生膨胀堵塞；优选矿物颗粒GW-1为刚性骨架材料；采用 合理粒径级配，实现封堵强度达20MPa。,磺酸盐凝胶堵漏技术,疏水化暂堵钻井完井液技术,体系能够快速形成致密泥饼；完井后滤饼能够自动清除；储层渗透率恢复值超过90。,中国石化钻井液新技术新进展,堵漏实例,非渗透随钻堵漏技术 交联成膜堵漏技术 双液堵漏技术应用 化学固结堵漏技术,缅甸D区块,非渗透防漏堵漏技术保证了P-2与Y-2井三开、四开钻井施工的顺利进行，提高了钻井时效；交联成膜堵漏技术现场应用9井次，8次一次性成功；双液堵漏技术现场应用10余井次，一次堵漏成功率88%；化学固结堵漏技术现场应用7井次，5次 一次性成功。,中国石化钻井液新技术新进展,4、利用化学和力学耦合的方法提高井眼稳定性技术,塔河油田应用该技术后，三叠、石炭系井段井径扩大率由原来的30%40%降低到10%以下，保证了二开长裸眼井段（4500m左右）的井壁稳定，为简化井身结构实施优快钻井技术创造了条件。该技术成果达到了国际先进水平，获部级科技成果二等奖。,固结封堵,化学抑制技术降低泥页岩地层水化 研究水化对岩石强度参数的影响，探讨坍塌压力的动态变化。,特点,中国石化钻井液新技术新进展,5、正电钻井液技术,创新思路：通过体系电性改性，解决了钻井液稳定性和地层稳定性之间的矛盾。其核心是由高分子量的阳离子聚合物和其它呈正电性的阳离子化合物等材料。正电性钻井液体系呈正电性（电动电位0 mv）。,中国石化钻井液新技术新进展,阳离子乳液聚合物：抑制粘土水化、分散，包被钻屑，兼有润滑功效。乳化石蜡：高效润滑剂，封堵微孔隙，井壁防塌，保护油气层。有机硅醇抑制剂：防塌剂，流型调节剂。,乳化石蜡在表面活性剂的作用下，能够优先吸附在井壁上形成油膜，增强钻井液的润滑作用。,润滑机理,防塌机理分析,保护储层机理分析,阳离子乳液聚合物能有效防止粘土颗粒的膨胀、分散、运移，乳化石蜡能形成渗透率极低的屏蔽带，减少对油层造成的损害。,阳离子乳液聚合物和乳化石蜡均带正电荷，能快速中和粘土矿物的负电荷，使粘土的水敏性基本丧失而起到稳定粘土的作用。,乳化石蜡的透射电镜照(10万倍),中国石化钻井液新技术新进展,主要技术指标：1、体系电性0mv2、页岩回收率95%3、膨胀率2.04、渗透率恢复率90%,成果现场应用：正电性钻井液完井液体系在纯26-35井、草20-平19井等85口井应用，结果表明，该钻井液抑制性强，有利于井壁稳定,有效地保护油气层，提高油气产能。,研究成果为国际首创,获得发明专利两项，其中，国际发明专利一项。,开始使用正电性钻井液完井液体系,中国石化科技成果1等奖,中国石化钻井液新技术新进展,该技术已获国家发明专利,一种具有优良的页岩抑制性和极强的抗盐、抗钙与抗温能力，稳定性能好的环保型钻井液体系。,6、环保型悬乳液钻井液技术,由高分子量的阳离子聚合物、纳米级乳化石蜡和有机硅醇抑制剂三种主剂组成。28口井应用表明，该体系抗温达150，页岩回收率达90%以上，具有较好的油气层保护效果。,中国石化钻井液新技术新进展,乳液钻井液体系在定向井的应用,润滑性：乳液钻井液体系平均润滑系数0.036，而聚磺混油钻井液为 0.048；起下摩阻平均为8t，聚磺混油钻井液为12t。,井壁稳定性：应用乳液钻井液体系的TK141H井径扩大率为7.82%，而对比井平均井径口大绿为10.75%，井径扩大率缩小27%。,环保：乳液钻井液体系荧光级别为3-4，聚磺混油钻井液体系荧光级别为8-10，保护环境。,体系配方的核心助剂：阳离子乳液聚合物+有机硅醇抑制剂+乳化石蜡+沥青,中国石化钻井液新技术新进展,乳液钻井液体系抗高温试验数据,TK141H井油气产量对比表,中国石化钻井液新技术新进展,抗温能力达到160 抗盐、钙污染 砂床侵入深度小于5cm（10MPa、30min）泥饼承压能力大于10MPa 渗透率恢复值大于90%,以适应砂岩和微裂隙储层为目标，利用无渗透油气层保护剂，形成了无渗透钻井液体系配方。,-防止储层损害无渗透钻井液技术,7、油气层保护技术,中国石化钻井液新技术新进展,6mm油嘴1.9万方,在新疆、东北、川东北等地区成功进行了现场试验和推广应用，成果显著。,无渗透钻井液技术,中国石化钻井液新技术新进展,该技术已经申请国家发明专利,目标：解决气液转化时，井壁强烈吸水造成的井壁掉块、坍塌等问题。措施：转化时改变井壁润湿性，为建立力学平衡赢得时间。普光气田的P301-4井、P204-2井和南方探区的河坝102井、普光12等井推广应用取得良好效果，为解决川东北地区井壁稳定问题提供了借鉴经验。,8、气体钻井中的气液转化和井壁稳定技术,中国石化钻井液新技术新进展,超高温钻井液体系,难点,思路,成果,流变性与滤失控制的矛盾,重晶石表面处理以及粘度效应低的抗高温降滤失剂、抗高温解絮凝剂、抗高温降粘剂、抗盐高温高压降滤失剂解决超高温钻井液流变性与滤失量控制难题。,密度2.3-2.5g/cm3；抗温达240；HTHP25mL（180）；10%NaCl、0.5%石膏和10%钻屑污染后具有良好流变性、沉降稳定性。,9、高温高密度钻井液技术,中国石化钻井液新技术新进展,官7井嘉陵江组一段钻遇超高压含气水层，压井液密度从2.00 g/cm3调到2.64g/cm3;官3井飞三段钻遇高压水层，压井液密度达2.91g/cm3。,加重材料选择难度大 超高密度体系的配套高效处理剂商品化产品少 维护处理难度大,官渡地区超高密度钻井液难点,超高密度钻井液体系,思路,普通重晶石加重；抗温抗盐的超低分子量的降滤失剂；高效润湿分散剂，具有稀释、分散、润湿作用，改善悬浮稳定性。,成果,密度2.7-2.85g/cm3；HTHP20mL（150）；10%NaCl、0.5%CaCl2和20%模拟地层水污染后具有良好流变性、沉降稳定性。,中国石化钻井液新技术新进展,10、欠平衡钻井液技术,乳化柴油钻井液,特点：井底负压值波动小；减少了水敏损害；利于井眼稳定；现场配制维护简单。,在大7井、SN98井等多口井实施欠平衡钻井。SN98井，实现了边喷边钻，机械钻速提高2-4倍。,中国石化钻井液新技术新进展,NW无固相充气钻井液,特点：固相污染小；阳离子保护膜减少水锁损害；当量密度连续可调，实现较大的负压；便于充气脱气，停止充气便可以直接作为压井液压井。,在腰深102、腰深2等井应用。实现了边点火边钻进，效果良好。,10、欠平衡钻井液技术,中国石化钻井液新技术新进展,11、合成基钻井液技术 尼日利亚应用情况,合成基钻井液配方：基础油+主乳化剂Synvert-l+0辅乳化剂Synvert-ll+增粘剂+降失水剂Synvert FLG+润湿剂Synvert TWA+流型调节剂Synvert LEM,密度：10.6ppg，塑性粘度：23CP，动切力26lbs/100sq ft油水比：70/30电稳定性：445v。,中国石化钻井液新技术新进展,也门1区块Abyed-2井硬胶泡沫钻井试验,下部流沙地层26”(253-750)m井眼，泡沫钻井存在的问题：1、沙层交结疏松,不稳定，施工时，返沙达2000方（正常200方）。2、泡沫气量大、ECD低,不适合在不稳定地层使用 3、出现卡钻事故,被迫重钻 改用硬胶泡沫：取得圆满成功，避免了井塌与井漏。,12、泡沫钻井液技术,中国石化钻井液新技术新进展,12、泡沫钻井液技术 四川地区的应用,元坝6井 26井眼，先后尝试了空气钻、雾化钻钻井技术，在井深118.27m被迫转为泥浆钻。但也因携岩困难在497m提前结束（设计井深700m），最终采取泡沫钻井，获得成功。,与元坝6井相比,26井眼 30/40700m井段：用时10d左右，缩短近一个月。,中国石化钻井液新技术新进展,汇报内容,一、中国石化钻井生产概况二、中国石化工程院生产、管理及组织机构三、中国石化钻井液新技术进展 四、钻井液技术需求及攻关方向,“安全、优质、高效”一、特殊地层（三高两低）钻井液技术 1、三高：高温/超高温；高压/超高压；超深/复杂结构井 2、两低：低温；低密度 二、复杂地层井筒强化 1、敏感性地层的井眼稳定技术：裂隙发育带、山前构造带；页岩气藏水平井段；巨厚盐膏层等 2、堵漏：恶性漏失的快速堵漏技术；碳酸岩储层暂堵技术,四、钻井液技术需求及攻关方向,三、储层保护技术 复杂储层的伤害评估与保护技术四、优质钻井液技术 各类有利于提速、低成本钻井液技术；钻井液技术经济评价方法；钻井液设计软件一体化技术。五、废弃钻井液无害化处理技术,钻井液技术需求及攻关方向,谢谢!,