美国钻井液技术研究新进展-20140718.ppt

1、美国钻井液技术研究新进展,中石化胜利石油工程有限公司 钻井工艺研究院,2014-07,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,1. 水基钻井液体系,水基钻井液,DRILPLEX 混合双金属钻井液体系，克服了原来的流变性控制较难，失水较大的特点，在现场易于配制和调控，具有独特的粘弹性质（剪切稀释性），悬浮能力强，井底清洁能力强，且启动泵压较低，主要成分包括：DRILPLEX专用增粘剂、高

2、质量膨润土和其他处理剂。抗温达149，无污染，适合海上作业。适合在漏失地层、疏松胶结地层、研磨性地层、斜井和水平井使用。,DURATHERM 抗高温水基钻井液体系，该体系具有低胶体颗粒含量、抗污染能力强、抑制能力强、储层保护性能良好、抗高温等特点，抗温达260。该体系能够增加钻速、提高钻屑清除能力，降低钻井综合成本。,ENVIROTHERM NT 新一代环保型水基钻井液体系，使用最高温度达到232，不含铬离等重金属子，目前也用于页岩地层钻进，该体系不仅在钻进过程中保持性能稳定，且在长时间停钻期间（如起下钻、测井和测试）也能保持稳定。该体系特点为：低且稳定的流变性能、HTHP滤失量低、井下复杂少

3、、页岩抑制能力强、抗污染能力强。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,GLYDRIL 号称最灵活的高性能水基钻井液，该体系主要是以聚合醇为主的水基钻井液体系，性能突出，环保性能优良。该体系的页岩抑制能抢、HTHP滤失量低、润滑性能优良。根据使用体系的矿化度不同，又分为GP型和GM型，分别对应于中低矿化度和高矿化度体系。,K-MAG 主要用于复杂页岩地层钻进，强抑制体系，能够降低粘土运移、膨胀和分散，具有很强的井壁稳定能力。,KLA-SHELD 是一种聚胺体系，含有系列分子量的聚胺分子产品，可以根据用户需要调整配方，并保证最优的环境保护性能。比KCl体系的环保性能强得多。,K-MAG 是一

4、种油砂专用钻井液体系，该体系是专门用于蒸汽协助重力排液钻井过程，可防止沥青或油砂泥包钻头，并可防止糊钻杆和糊筛邓事故的发生。,SILDRIL 是一种HSE接受的硅酸盐钻井液体系，该体系抑制能力与油基钻井液相当，适合在高活性页岩地层钻进，同时，该体系价格低廉，且环境友好，可用于零排放地区钻进。使用最新的硅酸盐技术，使其pH敏感性得到改善，该体系能够对付井下复杂事故，保持井壁稳定，提高钻进速率，提高钻屑清除能力，且环境影响最低。,水基钻井液,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,水基钻井液,ULTRADRIL 是一种三重超强抑制水基钻井液体系，该体系代表了行业最新成果，与油基钻井液性能接近。该

5、体系所具有的抑制能力使得废弃物处理简单化。该体系固含低，不需要大量稀释来调整性能，同时减少了废弃物总量，其流体经过简单处理后可直接重复利用。该体系所用设备、人工最少，且不需要油基钻井液所用的二次处理设备。该体系可用于陆地和海上钻井，可取代合成基钻井液用于深井或深水钻探井。该体系含有五种具有协同作用的组分，其中三种是专门设计的。该体系具有超强的页岩抑制能力、可预防钻头泥包、提高井眼清洁能力、提高钻速、减少钻井周期。该体系不需要过多稀释、废弃物体积少、可循环利用，这就大幅度降低废弃物处理成本和钻井液成本。,2004-2008年，在渤海湾100口井中采用了该技术，所用配方： 3.0%Ultrahib

6、+3.0%Ultrafree+8.6g/cmUltracap+7.0%KCl+28.6-57.2g/cm多级碳酸钙,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,油基钻井液,ECOGREEN 是一种酯合成基钻井液，该体系抑制能力和润滑能力强、滤失量低、抗劣土污染能力强、抗温达160、易于维护。,MEGADRIL 是一种一股法（one-drum）加入乳化剂/润湿剂解决油基钻井液体系凝胶强度过高问题的方法。流变参数低，可控，泵压低，ECD低，固控能力强，抗温和抗污染能力强。,NOVAPLUS 是一种先驱性合成基深水钻井液体系。该体系特别适用于深水钻井，属于最前沿的技术，该体系粘度低、内石蜡基体系，适用

7、于环境敏感地区。该体系流变剖面可调节、性能调节范围宽、密度范围宽、抗温能力强、粘附在钻屑上的流体少、低毒、强润滑性。,PARADRIL 是一种石蜡基钻井液体系。该体系低毒，井眼清洁能力强，渗透率恢复值高，储层伤害低，井壁稳定性强。适用于定向井和水平井，产生的钻屑允许就低排放。,PARALAND 是一种专为陆地钻井研制的石蜡基钻井液体系。该体系低毒，井眼清洁能力强，渗透率恢复值高，储层伤害低，井壁稳定性强。适用于定向井和水平井，产生的钻屑允许就低排放。,2. 油基钻井液体系,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,RHDIANT 是一种适合于超高温环境钻进的钻井液体系，其适用井底温度可达到26

8、0。该体系的流变性剖面稳定。主要含有三种组分：MULXT乳化剂，提高HTHP滤失量，不含N，不会高温降解；ONETROL HT是降滤失剂，抗温高达260，对流变性能影响小；ECOTROL HT 辅助降滤失剂，与主降滤失剂类似，在极端环境中稳定性强。,RHELIANT 是一种平流型合成基钻井液体系，在很宽的温度范围内控制ECD。特别适用于深水钻井，在很宽范围内（4-66-90）保持稳定的流变性。,RHELIANT PLUS 是新一代抗温型平流合成基钻井液体系，在很宽的温度范围内控制ECD。能够防止重晶石沉降，目前最高使用温度高达270，极限使用温度为330-350。,VERSACILEAN 是一

9、种矿物油基钻井液体系，在禁止柴油使用地区使用，该体系摩擦系数低、润滑性能高、高温稳定性强、化学稳定性强、滤失控制能力强。,VERSADRIL 是一种柴油基钻井液体系，主要提高所钻地层的井壁稳定性，属于高性能油基钻井液，抗污染能力强，抗固相侵入能力强。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,PARATHERM 是一种抗高温、低毒石蜡基钻井液体系。产生的钻屑适合于陆地排放，同时该体系还具有很好的井眼清洁能力和储层保护能力，该体系的综合成本较低，适合于在高倾角井眼和HTHP环境中使用。,油基钻井液,处理剂分类,杀菌剂 线性有机胺，可用于处理剂的抑制微生物降解；M-I CIDE可用于所有包括泡沫钻

10、井液在内水基钻井液类型。,破胶剂 将所有长链分子降解至短链分子，将钻井液粘度大幅度降低。LITHIUM HYPOCHIORITE是一种很强的氧化剂，可用于不同聚合物储层钻开液，这是一种氯化锂漂白剂混合物，一般也常用到次氯酸来协作破胶。破胶后，泥饼结构变松，使得后期的酸化更为有效。,钙清除剂 有较多种类，用于清除海水钻井液中的钙沉淀，同时还可用来清除水泥污染，克服石膏或无水石膏的污染。主要种类包括：柠檬酸、碳酸钠和碳酸氢钠。,腐蚀抑制剂 包括CONQOR 101（水分散胺基腐蚀抑制剂）、 CONQOR 202B（永久性成膜胺基腐蚀抑制剂）、CONQOR 303A（饱和盐水钻井液腐蚀抑制剂）、CO

11、NQOR 404 磷基腐蚀抑制剂。,WAPP 是一种微米重晶石加重的油基钻井液体系，高体系首次引入了微米化加重材料，与常规加重剂相比，解决了很多钻井问题：降低固相的沉降，特别适用于水平井和大位移井；较低的塑性粘度；降低其滤失量；提高固相分离效率；提高环空至的压力降；在裸眼或套管段内的扭矩降低25%。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,3. 处理剂分类,井壁稳定剂 井壁稳定剂横沟提高页岩稳定性、钻井液润滑剂和降低HTHP滤失量，同时减少稀释次数和减少泥包钻头风险。主要包括INHIBYCOL XT。,乳化剂 包括DRIL-KLEEN（低毒水基乳化剂）、EMUL HT（VERSA钻井液用主乳

12、化剂）、M-I 157 （功能强大的辅助乳化剂）、MUL HTP（油基、合成基钻井液用乳化剂）、NOVAMUL（NOVA钻井液中专用主乳化剂）、NOVATEC P（合成基钻井液用主乳化剂）、NOVATEC S（合成基钻井液用主乳化剂）、NOVAWET（NOVA合成基钻井液专用润湿剂）、OIL FAZE（油基钻井液乳化剂）、PARAMUL（合成基钻井液用环境可接受乳化剂）、SUREMUL（RHELLANT恒流变合成基钻井液用主乳化剂）、SUREWET（ RHELLANT恒流变合成基钻井液用润湿剂）、SWA EH（VERSA体系用润湿表面活性剂）、TARSURF（SAGDRIL水润湿剂）、VERS

13、ACOAT（ VERSA体系用多功能处理剂） 、VERSACOAT HF（油基钻井液主乳化剂）、 VERSACOAT NA（高闪点乳化剂）、VERSAMUL（矿物油基VERSA钻井液多功能乳化剂）、VERSATRIM（油基钻井液钻屑清扫剂，加量5.711.4 kg/m3 ）VERSAWET（油基钻井液用油润湿剂）。,降滤失剂 包括DURALON（水基钻井液用热稳定聚合物降滤失剂）、LO-WATE（加量为1.68kg/m）、 NOVATEC P（合成基钻井液用主乳化剂）、NOVATEC S（合成基钻井液用主乳化剂）、 OIL FAZE（油基钻井液乳化剂） 、 PARAMUL（合成基钻井液用环境可

14、接受乳化剂） 、 POLY-PLUSLV（低粘粘土抑制剂）、POLY-PLUS RD（合成基钻井液用多功能PHPA处理剂）、RESINEX （树脂改性褐煤）、RESINEX EH（水基钻井液用降滤失剂）、 RESINEX 2（低氯含量钻井液用降滤失剂）、 VERSATRIM（油基钻井液钻屑清扫剂，加量5.711.4 kg/m3 ） 、VERSATROL NS（VERSA体系用抗高温降滤失剂）,消泡剂 包括BUBBLE BUSTER（低毒消泡剂，可在粘性盐水体系中使用、 用量0.140.29 kg/m3 ）、DEFOAM-A（含有高级醇的水基消泡剂）、 DEFOAM-X（主要用于粘性完井液中）、

15、PASSIVATOR I（用于微泡钻井液中）。,处理剂分类,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,絮凝剂 絮凝剂可大幅度提高钻井液粘度，从而提高井眼清洁能力，同时还能提高膨润土屈服值。,发泡剂 主要是表面活性剂和聚合物表面活性剂。,堵漏剂 根据不同地层裂缝情况优配出不同堵漏剂，形状从片状、纤维到特殊设计交联聚合物不等。VERSA一族热激活胶凝剂在特定温度（60）下激活，产生凝胶结构。,润滑剂 主要降低水基钻井液的粘附卡钻风险和增加ROP，润滑剂适用范围很宽，温度直至300。,解卡剂 提供不同类型浸泡解卡剂。,提速剂 抗沉积剂能提高水基钻井的钻速，能消除泥包，提高页岩段钻井速率。,除垢剂 抑

16、制矿物垢的沉积，能抑制碳酸钙、硫化钙和其他类型无机垢在管壁上的沉积。,除氧剂 可在钻井液pH环境中除氧。,表面活性剂 包括DRIL-KLEEN（水基钻井液用低毒乳化剂）、M-I 157（辅助乳化剂）、NOVAWET（NOVA合成基钻井液专用润滑剂）、SWA EH（VERSA体系用润湿剂）、TARSURF（SAGDRIL水基润湿剂）、VERSACOAT（VERSA油基钻井液用多功能处理剂）、VERSACOAT HF（ VERSA油基钻井液用主乳化剂）、 VERSACOAT NA（ VERSA油基钻井液用高闪点乳化剂）、VERSATRIM（油基钻井液用钻屑清扫剂）、VERSAWET（油基钻井液用油

17、润湿剂）等。,处理剂分类,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,温度稳定剂 主要提高钻井液热稳定性，当前合成聚合物的热稳定温度为204。包括：ACTIVATOR 1（生物聚合物流体温度稳定剂）、 ACTIVATOR 2（高粘钻井液温度稳定剂）、DURALON（水基钻井液用热稳定聚合物降滤失剂）、DUROGEL（海泡石粘土增粘剂）、PARAMUL（合成基钻井液用环保型乳化剂）、RESINEX（树脂改性褐煤降滤失剂）、RESINEX EH（水基钻井液用降滤失剂）、RESINEX 2（低含氯钻井液用降滤失剂）、SPERSENE 1（水基钻井液用多功能解絮凝剂）、VERSATROL NS（VERS

18、A体系用抗高温降滤失剂）、XP-20N（中性铬木质素和氢氧化钠的混合物）。,稀释剂 主要包括RESINEX（树脂改性褐煤降滤失剂）、RESINEX EH（水基钻井液用降滤失剂）、RESINEX 2（低含氯钻井液用降滤失剂）、SPERSENE 1（水基钻井液用多功能解絮凝剂）、XP-20N（中性铬木质素和氢氧化钠的混合物） 。,示踪剂 一种染料，颜色与水反差较大，使用模块化地层动态测试工具（MDT）检测。,增粘剂 包括：DUROGEL（海泡石粘土增粘剂）、POLY-PLUS LV（低粘粘土抑制剂）、POLY PLUS RD（水基钻井液用PHPA多功能处理剂）、SAFE-VIS HDE（增加高盐体

19、系的粘度）、SAFE-VIS E（增加盐水粘度）、VERSAMOD（提高携岩能力，提高钻速，并保持井壁稳定）、VG-69（提高携岩和悬浮能力）,加重剂 包括：FER-OX（可获得低固含量和较高的ROP）、LO-WATE（加量为1.68kg/m ）、M-I BAR（增加钻井液密度）、M-I WATE（使用高级别重晶石）、无机盐。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,处理剂分类,储层钻开液,DIPRO 二价阳离子盐水和盐水混合液。一般由CaCl2、CaBr2、 CaCl2/CaBr2 、 CaBr2/ZnBr2和CaCl2/CaBr2/ZnBr2等体系，密度范围1.42.1kg/L。同时加入

20、独特增粘剂/降滤失剂，再辅以多级碳酸钙架桥粒子，形成薄而致密泥饼保护储层。该体系适用于裸眼砾石充填完井、筛管完井、割缝衬管/射孔衬管完井和膨胀筛管完井等。,FAZEPRO 可逆乳化体系，在钻井作业期间为油基钻井液，具有很好的钻进效果；在完井阶段，调节体系pH，转变为水基钻开液，泥饼的润湿性从油润湿转变为水润湿，之后通过水基破胶剂非常容易地除去泥饼。在该体系中，可使用的基油包括合成机油、柴油、矿物油、石蜡等。,FLOPRO NT 该技术以产量为目标，以完井设计为手段，反推寻求相适应的钻开液，优化所有相关因素。基液选择包括淡水、海水、氯化钾、氯化钠、氯化钙、溴化钠、甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯。一般选择

21、和KLA-STOP页岩抑制剂配合使用。该技术需要考虑因素：地层渗透率或孔隙尺寸、地层温度、是否存在地层气、地层的离子敏感性、粘土含量和原油类型等。该体系一般在后期不需要清洁井眼，生产时，返排压力较低就可以清除泥饼。该体系适用于白云岩、石灰岩、砂岩、疏松砂岩等地层。体系可用于连续管作业、超低渗透率低层、高粘原油地层、割缝衬管完井、裸眼完井、砾石充填完井、非砾石充填完井、对于需要重点清洗井底和降低流体侵入的套管完井等情况。体系特点：不需要淀粉或多级架桥粒子、循环泵压低、摩阻系数低、采用氧化剂清除泥饼、抗温达176。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,4. 储层钻开液,FLOTHRU 在裸眼

22、砾石充填、可膨胀筛管完井，需要保持泥饼完整。设计出一种合理暂堵技术，使之容易形成致密外泥饼，使固相颗粒和滤液尽可能地不侵入地层；在生产过程中，由于油流通道（疏水通道）的存在，使油气容易进入井眼；如果有必要，则需要清除泥饼，清除时不产生附加的损害。 体系特点：多级粒子有效封堵地层孔隙、选择合适密度的盐、选择有效的页岩抑制剂、保持体系固含量最低、合理的低剪切速率粘度（LSRV）确保井眼清洁和悬浮能力、疏水组分确保存在疏水通道、疏水泥饼确保了生产返排压力最低。组分THRUCARB是疏水碳酸钙，形成最后一级架桥粒子，确保在泥饼中形成疏水通道；疏水淀粉，帮助形成疏水泥饼；完井基液选用淡水、单价盐（NaC

23、l、KCl、NaBr、甲酸钠、甲酸钾）等；生物聚合物增粘剂；其他架桥粒子。直至2014年，该技术仍在现场不断使用、跟踪、完善，据统计，使用该技术后，单井出初期产量增加3050%。,FORMIX TECHNOLOGY 该技术属于高性能、低固相钻井和储层钻开液，属于甲酸盐钻井完井液体系，特点：高密度低固相、储层伤害低、无毒无害、与储层流体和聚合物配伍性强、页岩抑制性强、水合物抑制能力强、热稳定性高（超过177）、腐蚀性低。该技术可用于油基钻井液，油水比极限可达50:50，仍能维持稳定。该技术适合用于页岩等复杂地层。,NOVAPRO/VERSAPRO/PARAPRO NOVAPRO（合成基）、VER

24、SAPRO（柴油基）、PARAPRO（石蜡基），该体系为无储层伤害油基钻开液，可用于套管和裸眼完井，可解决油润湿、乳液堵塞和固相堵塞等问题。应用范围：裸眼砾石充填或筛管完井、套管完井、高温井和衬管完井等。通过调整架桥粒子、润湿剂或乳化剂类型和加量可将NOVAPLUS、VERSACLEAN、VERSADRIL或PARADRIL等体系转换成该体系。优点：配方调整灵活、储层伤害低、对筛管无伤害。,储层钻开液,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,VERSAPRO LS/SF 柴油基储层钻开液，低固相，热稳定性强。相对于同一区块、水平射孔生产井而言，产量增加400%；增粘剂保持高温稳定性，没有发生

25、糊筛网事故。,WARP流体技术 该技术使加重剂微米化技术的应用，解决了重晶石的沉降问题，该技术在油基和水基钻井液中均得到成功应用。尤其适合完井液和修井液，密度范围：12-2.16。该技术建议采用多级架桥粒子来降低储层伤害。WARP颗粒粒径比钻井用重晶石1/10还小，在套管完井时，最高摩阻降低至10%；在裸眼完井时，最高摩阻降低至25%；其微米化加重剂能有效通过振动筛和生产筛管；如果和多级架桥粒子配合，能使储层伤害及对完井工具损害降至最低；泥饼薄而致密，动态滤失和静态滤失很低，突破压力较低。,一、 MI SWACO公司钻井液技术简介,储层钻开液,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介

26、二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,二、堵漏技术研究进展,漏失模型示意图,溶洞地层,天然裂缝,诱导裂缝,高渗地层,渗漏：漏失量为1-10bbl/h，任意地层 局部漏失：漏失量为10-500bbl/h，砾石层或小型水平天然裂缝地层 全漏失：漏失量超过500bbl/h，天然裂缝发育地层、溶洞地层、高渗地层或钻井过程诱导裂缝地层,1. 漏层定义,二、堵漏技术研究进展,预防性堵漏技术（preventive）：进入漏层前加入，主要增加环向应

27、力，封堵诱导性裂缝，增强裂缝破裂梯度。 直接堵漏技术（corrective）：漏失量发生后才去的堵漏措施。连续/一次性向钻井液加入高浓度堵漏材料。在全漏失发生时，需要加入可变形、高粘性、高粘结的段塞。,二、堵漏技术研究进展,2. 新型堵漏技术,段塞形成保险技术：如果需要封堵的裂缝形状或晶簇不规则，则需要新的技术，该技术分两部分：泡沫楔子和微米颗粒。其中，泡沫楔子如同“泡沫橡皮状团块”一样，具有高变形性，便于压缩进入裂缝内部；一旦泡沫楔子进入裂缝端口，则为后面进入的微米颗粒提供了稳定的高渗滤网，从而快速形成微米颗粒封堵段塞。,楔形泡沫实物图,纳米颗粒堵漏技术：在钻井液中加入适当的纳米颗粒（1-1

28、00nm），能够快速封堵页岩地层中的纳米孔隙和微裂缝，有效阻止滤液进入地层，从而能够增强井壁稳定性。现用的纳米颗粒包括纳米二氧化硅、氢氧化铁和碳酸钙颗粒。,高滤失、高强度封堵技术：泵入浆体进入到漏失段时，快速滤失后形成无流动状态段塞。段塞材料一般由不同尺寸纤维（经过处理后，增强相互胶结能力）组成，干混后袋装，该技术只适应于高漏失地层。 特殊定制堵漏材料技术：加入不同类型和尺寸的堵漏材料可以有效封堵未知形状裂缝，一般组合为圆形、纤维和片状颗粒。,二、堵漏技术研究进展,云母（左）、玻璃纸（右）,石墨（左）、坚果壳（右）,二、堵漏技术研究进展,3. 堵漏材料分类,粒状颗粒：尺寸范围宽、刚性强，但容易

29、磨碎，可以作为封堵颗粒使用。 片状颗粒：扁平状颗粒，表面积较大，刚性不强，可以作为渗透层的垫子使用。 纤维颗粒：柔软性强，可作为加强粒子使用。 混合堵漏材料：上述两种或三种材料按一定比例混合，具有较好的封堵效果。 酸溶性/水溶性堵漏材料：在储层段使用，有效降低漏失，且在后期通过酸溶返排，可降低对储层的伤害。,酸溶性碳酸钙,二、堵漏技术研究进展,高滤失封堵材料：主要用于封堵高漏失地层，在漏失层位形成高强度段塞。 可膨胀/水化堵漏材料组合：一般堵漏材料和高活性物质（如聚合物）混合，在与钻井液/地层流体接触时反应生成段塞，需要特殊工艺，直接下入到漏失位置。 纳米颗粒：纳米二氧化硅、氢氧化铁和碳酸钙颗

30、粒。加入方式分为两种：原位加入和直接混入。直接混入则是直接加入到钻井液中；原位加入则是需要在与处理地层接触前需要用前驱液将其与钻井液隔开。一般建议采用原位加入方法。,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,恒流变（Flat-Rheology）油基钻井液概念,恒流变油基钻井液的理念,该概念已经提了有二十来年，主要用于窄密度窗口地层钻进，MI公司将该概念引入到大位移井和HTHP井中。 一般

31、测定4.5、38和66三个温度下的6转读数和终切来考察其是否恒流变。 后来又延长至30min测定其切力变化，来考察其抽吸和激动压力的影响。,三、恒流变油基钻井液技术,常规油基钻井液和第一、第二代恒流变体系的流变参数比较,在第二代恒流变钻井液中，主乳化剂和流型调节剂都能与有机粘土相互作用，能够预防粘土的低温胶凝，同时防止凝胶强度随时间过快增长。流型调节剂还能够延缓粘土的高温失效。 因此，在第二代恒流变体系中的粘土含量可以很高，使其具有很强的悬浮能力和热稳定性。 同时，配方中还含有微米化加重剂（取代重晶石）。,三、恒流变油基钻井液技术,水力模拟条件下的自动化钻井液实时处理结果,采用自动模拟钻井液软

32、件可以实时监控钻井液性能，如流量、压力、钻进速率、密度等。,三、恒流变油基钻井液技术,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,常规钻井液中的基浆、乳化剂和其他处理剂形成的滤液会侵入到岩石中，对岩心取样、分析、录井和流体分析都造成一定影响。,常规油基钻井液的侵入情况,侵入虽然很浅，但渗透率恢复值只有32%。,四、高性能油基钻井液技术,钻井液中不含轻组分（C1-C10），这有利于分析储油原

33、岩，大多数天然油藏轻组分含量为50-97%。 不含正构烷烃（nC15-nC35），不会影响对全油汽色谱揭示。 不含生物标记，不会掩盖油矿中的生物特征。 不含芳烃，不会影响到对油矿成熟度的判断。 粘度稳定、滤失量低、循环当量密度低、重晶石悬浮能力强。,钻井液具有特点：,四、高性能油基钻井液技术,钻井液性能：,钻井液在四个不同地层岩心中的渗透率恢复值,地层压力高，钻井液密度较高，1.75-2.02g/cm，前两个是高渗地层，后两个是低渗地层，对于高渗地层而言，其渗透率恢复值均超过80%；对于低渗地层，渗透率恢复值略低，66%-80%之间，新的钻井液体系比原先的钻井液体系要好，从66%提高到78%。

34、,四、高性能油基钻井液技术,背散射扫描电镜照片，渗透率测试后岩心的端面照片，泥饼仅存在于岩心表面，在里侧基本上没有滤液侵入。,渗透率测试后泥饼照片，泥饼和岩心接触面完好，证明在返排过程中，泥饼保持完整性。,四、高性能油基钻井液技术,基液和新钻井液体系对地质化学分析的影响,新配置的HTHP钻井液对地质化学分析数据影响很小，要比五种基液小得多；但用过的HTHP体系则有一定影响，但还是要比五种基液影响小。,四、高性能油基钻井液技术,HTHP钻井液配方和基本性能,HTHP钻井液的密度为1.750g/cm，油水比为80/20.表中的数据全是16h、3d、5d 150条件下测得的数据平均值。 初切和终切相

35、当。,四、高性能油基钻井液技术,在海上钻井过程中，分两段：121/2in和81/2in。整个钻井过程中不存在任何与钻井液相关的事故。,四、高性能油基钻井液技术,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,1. 油相封装技术的提出,常规润滑剂包括柴油、合成酯、聚烯烃，存在稀释、破胶、粘附在钻屑上或者进入地层，这些都造成润滑剂的损失。 常规的力学润滑剂，如玻璃微珠、共聚合物微球等，对钻井液性能

36、产生一定不良影响，可能影响到MWD的脉冲信号。 为了解决常规润滑剂问题，提出了油相封装技术，即将液相润滑剂封装在惰性的多聚糖“壳”内，这样就可以将润滑剂和其他处理剂隔开，免受外界苛刻条件的影响。直至在特定压力和摩阻条件下，释放出来，起到独特的润滑效果。,五、油相封装技术及其在钻井液中的应用,封装油相润滑剂的作用示意图,2. 油相封装润滑剂的作用机理,五、油相封装技术及其在钻井液中的应用,摩擦系数随时间的变化,摩擦性能变化稳定,五、油相封装技术及其在钻井液中的应用,3. 油相封装润滑剂的性能,扭矩井深的变化,扭矩降低稳定,探井应用情况,钻进速度提高显著,五、油相封装技术及其在钻井液中的应用,汇报

37、内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,1. 纳米尺度变化引起性能变化,尺度变化引起性能变化,功能化纳米颗粒,六、纳米技术在钻完井中的作用,滤失控制和井壁稳定：目前已经有学者对纳米颗粒作为井壁稳定控制剂进行了相关室内研究。纳米颗粒形成的泥饼很薄，可以大幅度降低粘附卡钻和储层伤害。特别是在页岩地层，其封堵能力超强。 钻头泥包：具有疏水功能的纳米颗粒，能在钻头上形成疏水膜，从而减少钻头泥包事故

38、的发生。 扭矩和拖拽力：纳米颗粒在钻具上的吸附，能够大幅度降低扭矩和拖拽力。如果是纳米固体颗粒，则会形成超薄滚动轴承，从而使钻具滑动转变成轴承滚动，从而有效降低扭矩和摩阻。 清除毒性气体：在钻井液中混入14-25nm的氧化锌颗粒（比表面积44-56m2/g），能够有效清除从地层进入钻井液的硫化氢。,2. 纳米效应在钻井液中作用,六、纳米技术在钻完井中的作用,提高抗温抗压能力：纳米颗粒具有高比表面积，具有很好的导热能力，可以为钻具冷却提供良导体，从而有效提高钻具的寿命。纳米颗粒的存在，使钻井液的抗温能力得到一定提高。 增加井底钻具寿命：钻井液中的纳米颗粒在钻具上的附着，能够降低钻具的磨损。,六、

39、纳米技术在钻完井中的作用,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,采用三维微米和纳米CT技术，结合孔隙网络模型，形成数字岩心技术。,井A的全岩心扫描,七、数字岩心技术,岩心尺寸为2mm-1.5in。第二代的精度提高甚多，可达0.1m。,第一代（左边）和第二代（右边）CT扫描设备,两代CT扫描设备对比,七、数字岩心技术,岩心套，CT切片，不同精度CT图谱。,可实现原位或准原位扫描,七、数

40、字岩心技术,可获取相关数据,从CT扫描数据获得的颗粒和孔隙尺寸分布 a是石英颗粒的三维分布图；b是颗粒尺寸分布；c是3D图像中获取的孔隙分布图；d是孔隙尺寸分布,七、数字岩心技术,任意切片的渗透率和孔隙度,可获取相关数据,七、数字岩心技术,可进行相对渗透率和毛细管力分析,七、数字岩心技术,水驱前后的岩心端面的扫描照片,七、数字岩心技术,汇报内容,一、MI SWACO公司钻井液技术简介 二、堵漏技术研究进展 三、恒流变油基钻井液技术 四、高性能油基钻井液技术 五、油相封装技术及其在钻井液中的应用 六、纳米技术在钻完井中的作用 七、数字岩心技术 八、钻井液废弃物处理技术 九、结论与建议,1. 集约

41、化处理中心,贝克休斯生态钻井废弃物管理中心,贝克休斯海上溢油处理设备,贝克休斯Peterhead钻井废弃物处理平台,八、钻井液废弃物处理技术,八、钻井液废弃物处理技术,真空气动传送系统（安全高效传送收集和钻屑）、系列钻屑处理系统（包括多学科废弃物注入过程和热降解专利技术）和生物修复技术。不仅如此，该技术还提供了废弃物的再利用技术。 生物修复/耕地恢复技术 钻屑浆化和回注技术（CRI） 脱水和水处理技术 处理液稳定技术 热处理技术 钻屑干燥技术 真空干燥技术 气动钻屑传送技术,2. 常规处理技术,八、钻井液废弃物处理技术,2.1 钻屑收集和传送技术,CLEANCUT钻屑回收和存放技术,该技术主要

42、针对海上钻井，对油基钻井液和合成基钻井必须零排放条件下，CLEANCUT技术提供一种装卸、处理、临时存放和传送油基钻屑的技术。所有作业均在密闭环境中自动进行。该技术具有安全、高效、自动化特点，全部密封气动传送。该系统较为小巧，直接可以装在井场上。,从井场传送到船上，再运送到岸上,可靠的，以为现场证实可行的CLEANCUT钻屑回收和传送系统,CLEANCUT钻屑回收和传送系统的主要组成,八、钻井液废弃物处理技术,2.1 钻屑收集和传送技术,真空收集系统（VCS）,该系统在全封闭环境中收集、存放和运移钻屑，减少泄露和对环境的污染。采用了最新的真空技术，为海上作业提供安全可靠的钻屑传送方法。可以装在

43、井场上，不需要焊接、快速拆装、简单作业。最大程度降低钻屑和蒸汽泄露对海洋和大气的污染。主要组成包括：钻屑收集箱、井场真空罐和真空制动装置。该系统能够垂直（水平）长距离传送钻屑和流体，该系统的模块化和适配性最大程度减少了安装空间。而且，如果是在线传送的话，对钻井作业没有任何影响。,真空传送分离器,抗砂子磨蚀振动筛布,传送带,八、钻井液废弃物处理技术,MI公司拥有一套安全、高效处理钻屑技术。从生物修复到最新的热解吸附等系列技术。解吸附技术可以从废弃物中提取基油、减少废弃物和制成处理固相。钻屑处理从流体阶段就开始了，需要在现场安排专家进行毒性、生物降解性、回收性和再利用性进行测试和分析。,生物修复技

44、术,就是用生物处理的方法将钻井废弃物变成可再利用产品的技术，该技术利用土壤中的天然细菌和较大有机微生物的消化系统将钻屑上粘附的有机成分降解成最简单的形成。现在不仅采用微生物，同时还人工培养蠕虫、蚯蚓来进行有机物质降解，降解产物可用于肥田。 但目前，该技术还属于现场验证阶段，主要是在孟加拉国西北部的两个气田进行现场试验。,2.2 钻屑处理技术,八、钻井液废弃物处理技术,2.2 钻屑处理技术,TPS-1S：便携式热处理相分离系统,能够现场处理钻屑，有效回收基液（重新利用）。适用于偏远地方、生态敏感地区，但处理量不算太大。该系统采用了第二代热处理相分离（TPS，非直接加热、闭环系统）和低温热解吸附（

45、LTTD）技术。该技术可以高效处理钻井液，回收油相，减少废弃物，并初步形成需要处理的固相。解吸附处理后的油相可重复使用，脱附的蒸汽快速冷凝，然后使用特别设计油水分离器分离相态，回收的基油不发生降解，可重复利用；回收的水相也可以重新用来润湿固相；处理后的固相可以直接现场安全处理。 可处理所有类型钻井液、钻屑、土壤和泥浆罐底部沉淤； 可高效处理液相（油水）含量高达60%的固相和富含小颗粒（100m）的固相； 处理速度为1.5-2.0mT/h； 体积小巧（3m*15m），搬家、安装迅速； 电驱动，三相电，420伏，加热充分，预热可重复使用； 回收油相高达99%以上，油相无降解； 处理后固相含油量0.

46、1%，可滤出的烃类低于10ppm， 可回收机油小于1%BS&W。,八、钻井液废弃物处理技术,2.2 钻屑处理技术,TPS-PS：试验性规模处理技术,该技术属于项目实施前进行的中等规模测试，以验证项目的可行性。该技术基本上是全尺寸模拟，能够精确反应项目实施后出现的问题。该测试装置的尺寸只有1.2m*2.1m。,试验性规模处理装置,试验性规模处理标准,八、钻井液废弃物处理技术,2.2 钻屑处理技术,热解吸附技术： HAMMERMILL沿海系统,该技术适用于沿海地区的解吸附，使用直接锤磨机锤击钻屑原位生热的方法来进行热解吸附，能够促进水分和烃类的闪蒸，加快液相分离。该系统主要靠摩擦获得热量，所以不需

47、要大量电力设备，不需要蒸汽和废气等介质。所以，该技术快速、清洁、高效。该系统高效、安全、便携。形成的大量超细颗粒跟随蒸汽进入处理腔，通过送风或特殊粉尘分离器将超细颗粒清除，然后，蒸汽才进入冷凝器收集。 防爆性能优越； 占地面积小； 需要的人工少； 作业环境整洁、安静； 适合沿海和海上作业； 处理温度低； 油相清除时间短； 回收的油相没有受到破坏； 高效、高强度搅拌将固相打碎，形成有效的热解吸附。,2.2 钻屑处理技术,热解吸附技术： HAMMERMILL海上系统,模块化集成钻屑海上处理装置，特别为海上作业设计，与CLEANCUT钻屑收集装置相连，需要的安装面积小，综合了热-力学钻屑清洁（TCC

48、）、存储技术： 通过气动传送将海上钻屑送至热处理系统； 完全封闭系统； CLEANCUT系统和Hammermill PLC系统的使用减少了人工； 处理温度低； 油相清除时间短； 回收的油相没有受到破坏； 高效、高强度搅拌将固相打碎，形成有效的热解吸附。,八、钻井液废弃物处理技术,2.2 钻屑处理技术,热解吸附技术： 旋转炉技术,八、钻井液废弃物处理技术,使用旋转、倾斜圆筒处理废弃钻屑，属于高容量油相、水相回收系统。该系统通过螺旋喂送系统将钻屑送至旋转炉中，属于在炉中非接触式加热（传导、辐射），到一定温度时，油相和水相自动解吸附。从旋转炉出来的蒸汽快速冷凝、分离、回收。不含油的钻屑冷却后重新水化

49、，送至其他地方处理。 处理量15-35MT/D，主要由钻屑组分和旋转炉尺寸决定； 模块化设计，便于灵活安装； 汽车固定运输设计； 非直接加热解吸附； 处理后固相烃类含量1%； 处理后固相所含可回收基油1%BS&W； 高效处理高含液钻屑（40wt%）； 回收的基油可重复利用； 需要的员工少； 便携性高。,八、钻井液废弃物处理技术,2.3 钻屑回注技术,综合钻屑回注技术（CRI）是一种有效的钻屑处理方法，实现全过程计划、执行、监督CRI处理。该技术不需要将钻屑收集、存储和运输至岸上处理，节省了时间、人工和井场空间。重新回注前需要将钻屑浆化，即将钻屑和海水混合形成粘性浆体后快速注入到目的层。需要多学

50、科团队协作，评估目的层风险，然后设计出注入程序，监督整个过程，即使项目结束后仍需要长时间监控回注的钻屑在目的层的状态。 将钻屑回注至已经现有的生产井； 钻井和回注可同时进行； 回注到现有井眼或者回注到专门的钻屑处理井,钻屑收集池,漏斗和钻屑给及系统,浆化系统,废弃钻井液储存罐,高压泵,八、钻井液废弃物处理技术,2.4 钻屑干燥器,VERTI-G钻屑干燥器是一种超大容量液固高速离心装置，属于高性能、高可靠性钻屑干燥器，处理的钻屑可满足日益严格的环境标准。通过现场传送装置（包括重力给及、CLEANCUT气动阐传送、真空传送）将钻屑从振动筛送至VERTI-G钻屑干燥器，程序控制最优给及量和给及速度，

51、干燥过程中钻屑翻滚，防止堵筛口。 干燥过程中，液量损失少，回收的油相可重复利用； 筛网定时冲刷，防止固相堵塞； 易磨损件很容易更换。,八、钻井液废弃物处理技术,2.5 水处理技术,MI公司提供了系列的水处理技术，与固相处理相配合，处理所有钻井液废弃液相。,Aqualibrium技术,这是一种非常规、常规水平衡处理方法，处理后的水相可重新使用（如用于压裂用水（20000-200000桶），对环境影响低，降低综合作业成本。这种处理可以极大降低废水体积、运输成本和环境影响。处理水排放严格按照当地法规进行，必须取得当地社区的允许。该方法可处理：水驱流体和压裂液；钻井液；炼厂污水；矿场地下水。 适用于污

52、染水的重新利用、处理和排放； 系统体积小，搬家方便； 最优水管理方案； 循环利用能大幅度降低综合成本； 减少水中的垢离子和微生物； 遵循当地最严格的环境法规； 降低运输成本； 减少环境影响； 提高水利用效率； 控制水质量，增加产量。,中央水处理厂,过滤、沉淀、脱盐、脱色等程序。,八、钻井液废弃物处理技术,污染钻井液处理技术,该技术可处理钻井过程中污染的钻井液，可连续处理污染钻井液，分为沿海模块和海上模块。与分批处理系统相比，该系统的处理量大大提高。提供化学和力学分离系统，回收钻井完井液。可用于分离水相和船载清洁服务。在海上钻井时，可回收水相和其他基液，否则这些流体都将运回岸上处理。 可处理被水或盐水污染的油基、合成基、柴油基钻井液； 可处理被油基、合成基、柴油基钻井液污染的水相或盐水