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微泡沫钻井液是一种新型、可循环使用、成本较低的低密度钻井液。这种微泡沫体系就是采用某些表面活性剂与聚合物结合在一起产生一种微泡沫体系,被称为微泡沫钻井液,形成一种可以阻止或延缓钻井液侵入地层的微泡沫网络,适合用于严重漏失的地层,衰竭油层和其他低压地层钻井。但它所具有的独特的特点,在多油层多压力体系的油田钻井中,有着更为广阔的应用前景,本文着重这一方面开展应用研究。
论文分析了大庆油田陆相沉积环境生成的砂岩油藏,具有多油层、非均质的特点以及油田投入注水开发后,地层孔隙压力分布的规律发生了很大的变化,由原来的静止状态,变成了运动状态。调整井钻井,一口井钻遇多个高压层、低压层、水淹层。这些地层压力的变化会引发钻井井喷、井漏等复杂情况。本文研究了微泡沫钻井液在多油层多压力体系下钻井的地质背景。
本文研究了微泡沫钻井液在多油层多压力体系中的防塌防漏的机理,结果显示,微泡沫钻井液可以根据地层压力的不同,自动的选择地层,通过自身携带的气泡来使层内的压力得到平稳的过渡。微泡沫减少了对油层的冲击,防止了地层的坍塌,减少了对油层的侵泡损害,屏蔽效果好,微泡具有独特的粘度结构和尺寸,随滤失作用能在近井筒地带形成一层暂堵带,阻止和延缓钻井液进入地层,具有较好的防漏和保护油气层效果,讨论了泡沫钻井液技术考核指标,微泡沫钻井液泡沫质量、半衰期等问题,对于大庆油田的多油层多压力体系特别适用。
本论文提出了可变密度钻井液和蓄能钻井液的概念。由于该钻井液的密度随钻遇地层压力的不同可以自行改变,遇到高压层,钻井液被压缩,密度升高,当钻遇低压层时,压力降低,气泡被释放,钻井液压力降低,这种特性开创了可变密度钻井液应用的新的时代。
本论文首次提出了动平衡钻井的概念。在多油层多压力体系下,层间存在很大的压差,用微泡沫钻井可以较好的平衡各层的压力,从而实现动平衡钻井,对于普通钻井液,在多油层多压力体系的情况下,无法做到平衡各个油层的压力,无法兼顾高压层和低压层并存的情况,高低压层的压力差往往会超过低压层的静压力一倍以上,层间的压差大于单个油层的压力,因此单独使用任何一种方法都很难实现比较理想的综合钻井效果,微泡沫钻井可以达到比较好的平衡压力的效果。
对微泡沫钻井液的理论研究和实验结果表明,在适合表面活性剂和其他添加剂的共同作用下,可以生成比较稳定,可以和普通泥浆相互转化,可以转化为满足多油层多压力体系的钻井要求的微泡沫钻井液。微泡沫钻井液技术不需要添加额外设备,现场的常规设备基本上满足微泡沫钻井施工的要求,该项技术是一种可以大面积使用、方便、投资不高的新型实用钻井技术。