水平段泥页岩钻井液封堵防塌技术研究与应用

摘要

非常规油气资源的勘探开发已经成为我国能源发展的重点。这类油气藏地质情况较复杂，为了有效增大泄油气的面积，多以长水平段的水平井施工。非常规油气储层和水平段岩石类型主要是泥页岩，粘土矿物含量较高、胶结性差、地层微裂缝和层理发育，水或钻井液滤液极易进入微裂缝破坏其原有的平衡，从而导致岩石的剥落、掉块。基于上述问题，本文主要针对水平段泥页岩钻井液封堵防塌技术的研究。 通过调研钻井液防塌剂的研究进展，以及分析现有防塌剂在水平段泥页岩钻井中存在的缺陷，成功研制了一种钻井液用高效防塌封堵剂CAG。它是以稠油污泥沥青化产物作为封堵防塌剂主体材料，经表面亲水性改性等技术而制得，具有良好的封堵防塌性能，其性能优于常见的沥青产品。中试生产表明，生产配方可行，生产工艺合理，中试产品各项性能指标都能够达到要求。CAG的封堵防塌机理主要有：自适应封堵特征、“膜+骨架”结构和多元协同作用。 为了研制出泥页岩防塌钻井液体系，对防塌钻井液体系中主要处理剂（流型调节剂、抑制剂、包被絮凝剂、降滤失剂、润滑剂）进行了实验优选，开发出适合泥页岩的防塌钻井液体系，并对其主要性能进行评价。优选的包被剂、抑制剂可较好抑制泥页岩水化分散，选择的润滑剂能满足水平段钻进需要。形成的水平段泥页岩钻井液体系，具有接近油基钻井液性能特点，封堵性和抑制性极强，携带钻屑能力较强，可以满足了水平段泥页岩钻探需要。 水平段泥页岩钻井液封堵防塌技术在长庆油田两个区块的2口井上进行了成功应用，现场试验表明：井壁稳定，未出现井下复杂情况，有效解决了水平段钻遇泥页岩地层出现剥蚀、掉块等严重的井壁失稳现象，保证钻井工程顺利进行，生产周期大大缩短。

目录

声明

第一章 前 言

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 泥页岩的组成及构造

1.2.2 泥页岩井壁稳定机理

1.3 本文研究主要内容

（4）钻井液封堵防塌性能的研究

（5）钻井液性能及参数优化研究

第二章 钻井液用高效封堵防塌剂的研究

2.1 钻井液封堵防塌技术的研究

2.2 钻井液用高效封堵防塌剂的制备

2.2.1 主要仪器与药剂

2.2.2 制备方法与步骤

2.2.3 实验条件优化

2.3 高效封堵防塌剂CAG中试生产和评价

（1）主要原材料

（2）主要生产设备

（3）最佳合成工艺参数

（4）工业化生产步骤

（5）钻井液用CAG 封堵防塌剂的主要技术指标

（6）影响封堵防塌剂产品性能的因素

（7）中试生产

2.4 钻井液用高效封堵防塌剂的性能评价

2.4.1 高效封堵防塌剂的外观和主要指标

2.4.2 高效封堵防塌剂对钻井液性能影响

2.4.3 抗温性评价

2.4.4 与其他封堵材料的对比

2.5 高温高压砂床试验

2.6 作用机理分析

2.7 本章小结

第三章 泥页岩防塌钻井液体系的研究

3.1 主要处理剂优选

3.1.1 流型调节剂的优选

3.1.2 抑制剂的优选

3.1.3 包被絮凝剂的优选

3.1.4 降滤失剂的优选

3.1.5 润滑剂的优选

3.2 水平段泥页岩钻井液性能研究

3.2.1 水平井对钻井液性能的要求

3.2.2 钻井液性能评价

3.2.3 水平段泥页岩钻井液的井壁稳定机理

3.3 本章小结

第四章 水平段泥页岩防塌钻井液体系的现场应用

4.1 研究区域地质特征

4.1.1 区域沉积背景

4.1.2 延长组沉积特征

4.2 吴平20井现场应用

4.2.1 钻井液施工难点

4.2.2 钻井液施工情况

4.2.3 现场应用结果

4.3 王平2井现场应用

4.3.1 钻井液施工难点

4.3.2 钻井液施工情况

4.3.3 现场应用结果

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢