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基于粉煤灰-矿渣胶凝增强材料的研究与应用

钻井液与完井液 2023年第4期40卷 527-534页

作者：秦仲奎董志明浦健曾勇兰小林川庆钻探工程有限公司长庆固井公司西安710000

为解决固井低密度水泥浆体系早期强度低、与水泥配伍有偏差以及成本高等问题,以粉煤灰、矿渣为研究对象,使用XRF、XRD、SEM等检测手段对原材料的化学成分、比表面积及微观形貌进行表征,得出粉煤灰、矿渣颗粒级配分布密集的区域为0.36~89... 详细信息

为解决固井低密度水泥浆体系早期强度低、与水泥配伍有偏差以及成本高等问题,以粉煤灰、矿渣为研究对象,使用XRF、XRD、SEM等检测手段对原材料的化学成分、比表面积及微观形貌进行表征,得出粉煤灰、矿渣颗粒级配分布密集的区域为0.36~89.34、1.56~39.91μm,比表面积为0.822、1.790 m2/g,且呈现出光滑且密集堆积的现象。通过对增强材料作用机理分析研究,以粉煤灰水泥浆体系的抗压强度为首要技术指标,优选出无机、有机增强材料,并完成各组分配比分析研究,确定增添材料的最优化加量,形成35%KZ+8%FMH+8%WK+3%NY+2%NS+6%CS的增强材料,制备了碱激发粉煤灰矿渣复合胶凝材料,研究了碱激发粉煤灰-矿渣复合胶凝增强材料在QZ、FMH水泥浆体系不同加量的反应进程、微观结构以及抗压强度的变化规律,评价综合性能,当QZ、FMH水泥浆增强材料加量至10%、9%时,其性能达到应用要求。初步现场应用7井次,固井封固井段合格率为100%,固井质量结果达到预期目标,增强材料应用效果良好。

关键词：粉煤灰矿渣增强材料抗压强度应用效果

长庆油田页岩油井5000 m水平段高性能水基钻井液钻井实践

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钻井液与完井液 2023年第3期40卷 325-331页

作者：胡祖彪王清臣张勤徐文李德波韩成福川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司西安710000 川庆钻探工程有限公司科技处成都610051

长庆页岩油井区在2019年完成亚洲陆上首口4000 m级水平段水平井的基础上,2021年施工完成了5000 m级水平段水平井,该井采用了水基钻井液技术进行施工。超长水平段水平井的关键问题是钻井液润滑性和井眼清洁,为了较好地解决这两个技术难题... 详细信息

长庆页岩油井区在2019年完成亚洲陆上首口4000 m级水平段水平井的基础上,2021年施工完成了5000 m级水平段水平井,该井采用了水基钻井液技术进行施工。超长水平段水平井的关键问题是钻井液润滑性和井眼清洁,为了较好地解决这两个技术难题,以天然材料为骨架,通过基团接枝、发酵等方式进行改性,自主研发了高性能提切剂TQ-8和高效润滑剂HTZ,并以这2种处理剂为核心研制了5000 m水平段高性能水基钻井液体系。体系的主剂配方为(4%~6%)高效润滑剂HTZ+(0.5%~2%)高性能提切剂TQ-8+(0.5%~2%)泥岩抑制剂YYZ-1+(1%~2%)PAC-LV+(1%~2%)BLA-LV+(3%~4%)成膜封堵剂FDJ-1+(20%~80%)可溶性加重剂+烧碱,该体系在井眼清洁、润滑性和抗污染等方面,均比4000 m水平段水基钻井液性能更优。该技术在长庆页岩油华H90-3井进行了试验应用,下套管前的钻具摩阻为400 kN,下完套管后钩载余17 t,具备将水平段长度进一步延长的能力。

关键词：水平井超长水平段高性能水基钻井液钻具摩阻页岩油井长庆油田

页岩油水平井穿层压裂先导性试验——以鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台为例

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中国石油勘探 2023年第4期28卷 92-104页

作者：张云逸中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司

鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台密集布井31口水平井,选取该平台因钻遇非储层即出层而导致低钻遇率的4口水平井,首次开展穿层压裂现场试验,同时应用示踪剂分段产能测试技术,研究穿透泥岩沟通相邻砂岩潜力储层的工程可行性,以及压裂后裂... 详细信息

鄂尔多斯盆地庆城油田华H100平台密集布井31口水平井,选取该平台因钻遇非储层即出层而导致低钻遇率的4口水平井,首次开展穿层压裂现场试验,同时应用示踪剂分段产能测试技术,研究穿透泥岩沟通相邻砂岩潜力储层的工程可行性,以及压裂后裂缝形成渗流通道的有效性,并对穿层压裂段是否有产量贡献进行确定性评价。试验结果表明:非储层段中水平井井眼轨迹与砂岩储层距离小于3m、泥质含量小于40%即可开展穿层压裂;试验14段、成功12段,成功率为85.7%,证实穿层压裂具有可行性。根据示踪剂监测解释结果,穿层压裂段有持续的返排产水,表明焖井之后支撑形成了有效渗流通道;各穿层压裂段不同程度的产油量也表明穿层压裂缝沟通了砂岩储层,具有确定的产能贡献。与同平台钻遇率大于80%的4口邻井对比,穿层压裂井累计产油量处于中等偏上水平。华H100平台穿层压裂试验的成功,从工程实践角度证明了穿层压裂是低钻遇率水平井提高单井产量的有效手段。

关键词：页岩油水平井穿层压裂华H100平台庆城油田

一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂

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天然气工业 2024年第5期44卷 118-126页

作者：常晓峰中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司

随着深层、超深层及非常规油气开采的不断深入,钻井过程中盐污染已成为水基钻井液在极端盐度和高温条件下面临的严峻挑战,盐污染会导致钻井液流变性和滤失性能的急速恶化。为避免上述问题发生,通过自由基聚合反应研发了一种具有“盐响... 详细信息

随着深层、超深层及非常规油气开采的不断深入,钻井过程中盐污染已成为水基钻井液在极端盐度和高温条件下面临的严峻挑战,盐污染会导致钻井液流变性和滤失性能的急速恶化。为避免上述问题发生,通过自由基聚合反应研发了一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂(PAMN),并利用红外光谱分析(FT-IR)、核磁共振氢谱分析(1H-NMR)、热重分析(TGA)、分子模拟技术(MS)、扫描电镜(SEM)及钻井液流变和滤失分析等实验方法,表征了PAMN的分子结构、热稳定性及增黏降滤失性能,并揭示了PAMN的“盐响应”机理。研究结果表明:①合成的PAMN热降解温度高达285℃,PAMN分子链在饱和盐水中的均方位移、扩散系数及回转半径远大于其在纯水中,其回转半径分别为12.5Å和3.8Å;②当氯化钠含量为0时,PAMN分子链内或分子链间正负离子基团通过静电吸引力形成空间网络形态而卷曲成类球状结构,随着氯化钠含量增加,其分子链逐渐转变为溶解性更好的柔性链状结构,对氯化钠表现出正响应性;③PAMN可将饱和盐水钻井液表观黏度增加542.9%,滤失量从194 mL降低至4.8 mL,具有良好的增黏和降滤失性能。结论认为,PAMN的研发成功从根本上实现了传统钻井液处理剂从“抗盐”到“盐响应”的转变,该产品在含盐膏的深层、超深层油气开发工程中具有广阔的应用前景。

关键词：深层、超深层盐膏地层水基钻井液盐响应型增黏降滤失两性离子聚合物

鄂尔多斯盆地东部气田盐下高含硫井储层安全高效钻井技术

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石油钻探技术 2023年

作者：张金平倪华锋史配铭中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司

鄂尔多斯盆地东部气田盐下高含硫井主力储层为奥陶系马家沟组，碳酸盐岩-膏盐岩互层发育，存在破碎屑岩层、大段膏盐层及压力异常地层，钻井过程中易出现井壁垮塌、井眼缩径、含H2S高压天然气侵、井漏及卡钻等井下故障及复杂情况，导致... 详细信息

鄂尔多斯盆地东部气田盐下高含硫井主力储层为奥陶系马家沟组，碳酸盐岩-膏盐岩互层发育，存在破碎屑岩层、大段膏盐层及压力异常地层，钻井过程中易出现井壁垮塌、井眼缩径、含H2S高压天然气侵、井漏及卡钻等井下故障及复杂情况，导致机械钻速低、安全高效钻进难度较大。为此，开展了“储层专打”井身结构优化设计，集成高抗H2S井控装备、防喷工具及工具标准配套，研究应用了“高效PDC钻头+大扭矩单弯螺杆+MWD+随钻震击器”的储层复合钻井防斜防卡打快技术，探索性应用了精细控压钻井技术，优选复配出具有强“抗盐、抗钙、抗泥”污染能力的高密度饱和盐水钻井液体系，形成了鄂尔多斯盆地东部气田盐下高含硫井储层安全高效钻井关键技术。该技术在5口井进行了现场应用，平均钻井周期54.3 d，平均机械钻速8.35 m/h，其中三开储层段平均钻井周期11.67 d，较前期完钻井MT1井缩短52.03%，储层段平均机械钻速6.85m/h，较MT1井提高69.69%，平均井径扩大率6.16%，电测一次成功100%，未发生井下故障和复杂情况。该技术为鄂尔多斯盆地东部气田盐下高含硫气藏安全高效勘探开发提供了支撑。

关键词：高含硫碳酸盐岩膏盐层饱和盐水钻井液安全钻井机械钻速鄂尔多斯盆地

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遇水反应型堵漏工作液及配套工具研究与应用

石油钻探技术 2023年

作者：朱明明孙欢孙艳丛成侍德益贾继国中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司

长庆油田钻井区域地表受燕山运动影响，分化、剥蚀至洛河组，地层水系连通，呈现不整合接触，特别是直井段洛河组层位存在天然裂缝，清水聚合物钻井液体系钻进期间易发生失返性恶性漏失，严重制约着钻井提速。为实现安全高效钻井堵漏，... 详细信息

长庆油田钻井区域地表受燕山运动影响，分化、剥蚀至洛河组，地层水系连通，呈现不整合接触，特别是直井段洛河组层位存在天然裂缝，清水聚合物钻井液体系钻进期间易发生失返性恶性漏失，严重制约着钻井提速。为实现安全高效钻井堵漏，通过对洛河组漏层特性及堵漏技术难点分析，研发了遇水反应型堵漏工作液及配套工具，该堵漏工作液遇到水后具有易分散、自乳化、反应速率可调、固结后强度高等特性，固结砂体抗压强度≥5.6 MPa；针对遇水反应型堵漏工作液的特性，为保证堵漏工作液安全送达漏层位置，设计了一种具有“封隔器+药剂存储腔”的专用井下堵漏工具，通过逐级升压控制，实现遇水反应型堵漏工作液井下送入及泵送。通过现场应用，一次性高效封固洛河组恶性失返水层漏失，大幅提高堵漏效率，实现了安全快速钻井，为高含水漏层高效快速堵漏提供技术借鉴。

关键词：致密油聚氨基酸酯堵漏工作液堵漏工具

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水合物抑制剂NADN的合成及抑制性能评价

石油与天然气化工 2023年第2期52卷 93-98页

作者：李泽锋都清旺左挺中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司

目的解决天然气在集输和开采过程中形成的天然气水合物堵塞管道、井筒以及地层中的多孔介质等问题。方法用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、烯丙基聚乙二醇(APEG-1000),二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-羟甲基丙烯酰胺(N-HAM)合成了一种动力学... 详细信息

目的解决天然气在集输和开采过程中形成的天然气水合物堵塞管道、井筒以及地层中的多孔介质等问题。方法用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、烯丙基聚乙二醇(APEG-1000),二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-羟甲基丙烯酰胺(N-HAM)合成了一种动力学水合物抑制剂NADN,利用单因素实验法得到其最优合成条件。结果单体配比n(NVP)∶n(DMDAAC)∶n(N-HAM)∶n(APEG-1000)=1∶2∶2∶0.3,反应温度60℃,反应时间6 h,单体质量分数35%,引发剂加量为单体总质量的0.3%,通过红外谱图与核磁共振氢谱验证其结构与最初设计结构一致。结论经实验证明,当抑制剂质量分数达1.05%时,能够在环境温度为-18℃时表现出优良的抑制效果,其水合物的结冰温度可低至-7.5℃。

关键词：天然气水合物抑制剂 NADN 动力学抑制剂共聚物

水基钻井液固相分布与控制——以苏里格东部气井为例

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钻井液与完井液 2023年第5期40卷 611-616页

作者：李明辉王凯王清臣中国石油川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司西安710018

为促进钻井现场水基钻井液的精细化控制程度、进一步提升安全高效钻井技术。以苏里格东部两口气井钻探现场的水基钻井液为研究对象,对其在钻进过程中的固相含量变化、固相粒径分布、钻井液含砂量以及固控设备的清除效率等开展了分析研... 详细信息

为促进钻井现场水基钻井液的精细化控制程度、进一步提升安全高效钻井技术。以苏里格东部两口气井钻探现场的水基钻井液为研究对象,对其在钻进过程中的固相含量变化、固相粒径分布、钻井液含砂量以及固控设备的清除效率等开展了分析研究。结果表明,从延长组至马家沟组的钻进过程中,钻井液固相含量从4%~7%增长至9%~13%,伴随着钻井液密度的上升;粒径大于109μm(140目)的固相从63.05%降至35.5%,粒径小于74μm的固相从3.98%增长至12.73%,且固控设备难以降低其含量;钻井液含砂量控制在0.5%以内;在钻井液体系转化前后,沉砂罐和振动筛清除固相效率最高分别为43.31%~51.47%和45.38%~53.98%,而除砂除泥一体机的清除效率最低为5.31%~11.76%。这为钻井现场的高效固相控制与水基钻井液的精细优化提供了参考与借鉴。

关键词：水基钻井液固相控制固相分布

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厄瓜多尔A级低渗早强油井水泥浆优化设计

钻井液与完井液 2023年第1期40卷 111-117页

作者：田国强中国石油川庆钻探工程有限公司长庆固井公司西安710021

为解决厄瓜多尔A级水泥适应温度、深度范围窄、初始稠度大、可泵性差的难点,开展基于A级水泥的水泥浆配方优化设计研究。通过对A级油井水泥成分分析,水泥密度、细度和比表面积等测试,并开展了其水泥浆稠化性能和抗污染实验,优选出了基... 详细信息

为解决厄瓜多尔A级水泥适应温度、深度范围窄、初始稠度大、可泵性差的难点,开展基于A级水泥的水泥浆配方优化设计研究。通过对A级油井水泥成分分析,水泥密度、细度和比表面积等测试,并开展了其水泥浆稠化性能和抗污染实验,优选出了基于厄瓜多尔低渗、早强和适应范围更广的水泥浆体系。结果表明,A级水泥比表面积为4100~4500 cm^(3)/g,Na_(2)O含量为0.47%;A级水泥浆体系适用范围可达65℃,10 h的抗压强度均能达到3.5 MPa,渗透率为0.1936 mD,体积收缩率为0.03%。该水泥浆体系在MARIANN-78井技术套管固井施工中进行了应用,CBL/VDL测井结果显示固井质量为优质,显著改善了厄瓜多尔A级油井水泥的性能。

关键词：固井 A级油井水泥比表面积低渗早强体积收缩