苏北盆地深层硬脆泥岩井壁失稳机理及钻井液对策研究

摘要

随着苏北盆地勘探开发向“低、深、隐、难”及非常规方向的发展，勘探开发深凹带油藏的中深井越来越多，施工难度越来越大，在钻井提速上遇到了前所未遇的瓶颈。江苏油田苏北盆地深部地层的主要岩性为大段泥岩，且地层裂隙发育，在钻进中极易出现由于泥岩水化膨胀导致的泥岩强度下降、近井筒地层垮塌压力上升的现象，常出现起下钻挂卡遇阻、测井遇阻卡、井漏等井下复杂，处理复杂时间长。 论文通过对大量已钻井井史的查阅和井下复杂情况统计，开展了对常用钻井液性能、地层岩性测试等相关研究，初步掌握了苏北盆地深部硬脆性泥岩地层井壁失稳机理。针对常用钻井液性能的不足，提出了强抑制强封堵水基钻井液体系的研选。优选了盐类、聚合物类、PLUS、聚胺，并对抑制剂进行了复配，对聚胺钻井液的配伍性进行了研究，通过对降滤失剂、沥青类封堵剂、封堵剂等进行优选，形成了强抑制强封堵聚胺石蜡乳液润滑防塌钻井液。该钻井液体系在江苏油区应用10口井，平均井深达到3650.8m，平均裸眼段长达2851m，平均机械钻速达到7.85m/h，因钻井液引起的复杂故障大大降低，平均井径扩大率为6.17%，电测一次性成功率达到90%。 为进一步提升聚胺钻井液体系的抑制性和封堵性，对不同品种的聚胺、聚胺与氯化钾、醋酸钾等进行了复配实验，形成了强抑制极强封堵的聚胺醋酸钾钻井液体系，体系性能稳定，室内试验数据表明该体系的抑制性、封堵性要强于强抑制强封堵聚胺石蜡乳液润滑防塌钻井液，更适用于苏北盆地深层硬脆泥岩钻进。

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苏北盆地深层硬脆泥岩井壁失稳机理及钻井液对策研究

第一章 绪 论

1.1 研究的目的与意义

1.2 国内外技术现状

1.2.1 井壁失稳机理研究分析

1.2.2 井壁失稳原因分析

1.2.3 强抑制强封堵高性能水基钻井液研究

1.3 研究的主要内容及技术路线

1.4 主要的创新性

第二章 苏北盆地深层硬脆泥岩井壁失稳机理

2.1 已钻井情况统计分析

2.1.1 地质概况

2.1.2 工程概况

2.1.3 井下复杂与事故统计

2.2 岩心矿物组分及理化性能测试

2.2.1 矿物组分分析

2.2.2理化性能测试

2.2.3 岩心热滚开裂测试

2.2.4 全岩矿物扫描电镜分析

2.3 常用钻井液性能测试

2.4 井壁失稳机理分析

2.4.1 地层特性是造成井壁失稳潜在因素

2.4.2 钻井液密度低是造成戴南组/阜宁组井壁失稳的主要原因

2.4.3 钻井液抑制性/封堵性欠佳导致潜在井壁失稳因素被诱发

2.5 钻井液技术对策分析

第三章 苏北盆地深层硬脆泥岩钻井液体系研究

3.1 处理剂优选

3.1.1 抑制剂优选

3.1.2 降滤失剂优选

3.1.3封堵剂优选

3.2 强抑制强封堵聚胺石蜡乳液润滑防塌钻井液配方与性能测试

3.3 强抑制强封堵聚胺石蜡乳液润滑防塌钻井液现场应用情况

3.3.1 应用基本情况

3.3.2 典型实例

第四章 强抑制极强封堵聚胺醋酸钾钻井液研发

4.1 强抑制极强封堵聚胺醋酸钾钻井液研发意义

4.2 提高钻井液抑制剂性研究

4.2.1 聚胺对钻井液性能及抑制性的影响

4.2.2 聚合醇对钻井液性能的影响

4.2.3 氯化钾对钻井液性能的影响

4.2.4 醋酸钾对钻井液性能的影响

4.3 提高钻井液封堵性的研究

4.3.1 抑制剂对硬脆性泥岩封堵性能的影响

4.3.2 提高氯化钾聚合醇钻井液对硬脆性泥岩封堵性能探讨

4.4 强抑制极强封堵聚胺醋酸钾钻井液配方与性能测试

4.4.1 强抑制极强封堵聚胺醋酸钾钻井液基本性能

4.4.2 抑制大块泥岩开裂性能

结 论

参考文献

攻读硕士期间获得的学术成果

致 谢