Estado de desarrollo de fluidos de perforación de pozos profundos extranjeros
La perforación de pozos ultraprofundos en el extranjero comenzó temprano. En 1984, la antigua Unión Soviética perforó el primer pozo ultraprofundo del mundo, cγ-3, en la península de Kola, con una profundidad de 12.260 m. El segundo pozo desviado fue de 1991 a 12.869 m. Todavía mantiene el récord del pozo más profundo del mundo. . En Estados Unidos se han perforado con éxito varios pozos con una profundidad de 9000m, como el Rogers 1, con una profundidad de 9583m; se ha registrado el Pozo 1, con una profundidad de 9159m; el Pozo Francci 1-9, con una profundidad de 9043m; ; el pozo Zmmalon 2, con una profundidad de 9029 m, perforación científica profunda del KTB de Alemania, la profundidad del pozo es de 9101 metros.
3.1.2 Temperatura de perforación
Pozo Cγ-3 en la península de Kola de la antigua Unión Soviética, la temperatura del fondo del pozo es de 215 °C en la perforación científica geotérmica de alta temperatura; Salton Lake en los Estados Unidos, la profundidad es de 3200 m, la temperatura de 353 ° C; la perforación científica alemana KTB, la temperatura del pozo es de 280 ° C. El pozo WD-1A en la zona caliente de Kudzu en Japón, con una profundidad de pozo de 3729 m, ha encontrado ultra -formaciones de alta temperatura de 500°C.
3.1.3 Agente de tratamiento de alta temperatura
La perforación de pozos profundos y ultraprofundos en el extranjero comenzó antes. En la década de 1960, se desarrolló con éxito un reductor de viscosidad de sal de hierro y cromo que era resistente a la sal, al calcio y a temperaturas de 150 a 170 °C. En la década de 1970 se desarrollaron con éxito el lignito sulfonado, los taninos sulfonados, las resinas fenólicas sulfonadas y sus condensados con lignito sulfonado. La resistencia a la temperatura de estos agentes de tratamiento se encuentra principalmente entre 180 y 200 ℃. Al mismo tiempo, también se han desarrollado poliacrilatos de bajo peso molecular que mejoran la reología a alta temperatura y poliacrilatos de peso molecular medio que reducen la pérdida de filtración a alta temperatura. Dado que los productos de lignito se oxidan y degradan térmicamente a altas temperaturas, el fluido de perforación se espesa después de ser contaminado con sal y calcio, y el efecto de reducción de la pérdida del filtro se reduce; el poliacrilato no contiene cromo y tiene buena estabilidad térmica, pero tiene poca tolerancia al mismo. cationes divalentes; la resina fenólica sulfonada debe usarse junto con el lignito sulfonado para lograr resultados significativos, pero su resistencia a la temperatura y a la sal es limitada. Con este fin, el personal extranjero ha llevado a cabo investigaciones extensas y profundas desde la década de 1980 y ha desarrollado muchos agentes de tratamiento de lodos de alta temperatura que pueden soportar temperaturas superiores a 200°C.
Dickert desarrolló dos aditivos de pérdida de fluidos resistentes a altas temperaturas utilizando AMPS, AM y N-vinil-N-alquilamida (NVNAAM) como materias primas. Ambos tienen un buen rendimiento cuando la temperatura supera los 200 °C. El efecto de reducción de la pérdida del filtro. El sistema de fluido de perforación compuesto por ellos tiene el mejor rendimiento integral en el rango de pH de 8 ~ 11,5.
Patel en Estados Unidos utiliza AMPS como monómero polimerizado y N, N′-metilenbisacrilamida (MBA) como agente de reticulación. Al controlar la reticulación, forma un aditivo de pérdida de fluido a alta temperatura. para fluidos de perforación a base de agua. Este aditivo para pérdida de fluidos tiene buena resistencia a la temperatura y excelente resistencia al calcio y al magnesio a 400 ℉ (205 ℃). Es un excelente aditivo para pérdida de fluidos para fluidos de perforación a base de agua a alta temperatura.
Thaemlitz et al. desarrollaron dos nuevos polímeros de perforación y los utilizaron como agente principal para obtener un nuevo sistema de fluido de perforación de polímero a base de agua, respetuoso con el medio ambiente y resistente a altas temperaturas. Este sistema se utiliza principalmente para perforación a alta temperatura y alta presión, con una resistencia a temperaturas de hasta 232°C.
La American Soric Company y la German Heier Company utilizaron vinilamina (VA) y ácido vinilsulfónico (VS) como materias primas y obtuvieron una nueva generación de productos de reducción de pérdidas en filtros de alta temperatura con una resistencia a la temperatura superior a 230ºC. °C hasta ** polimerización Agente Hostadrill 4706. Las pruebas en interiores han demostrado que este aditivo para la pérdida de fluidos con una masa molecular relativa de 5×105 ~ 10×105 tiene una excelente resistencia a la sal (todavía tiene un buen rendimiento en salmuera saturada) y puede mejorar significativamente la reología de los fluidos de perforación.
Polydrill es un agente de pérdida de fluidos a alta temperatura introducido por la alemana BASF (anteriormente SKW), y Baker Hughes vende productos similares en los Estados Unidos. Es un polímero sulfonado con una masa molecular relativa de aproximadamente 2×105 y una resistencia a temperaturas de hasta 260°C. Polydrill no solo puede mantener estable la reología del fluido de perforación o del sistema de fluido de terminación, sino que también resiste la influencia de diversos contaminantes en el rendimiento del fluido de perforación. La resistencia a las sales de Polydrill también es excepcional y puede resistir la saturación de KCl y NaCl, calcio; y contenido de magnesio hasta 4,5×104 ~ 10×104μg/g
Mil-Tem es un agente de pérdida de fluido resistente a altas temperaturas producido por ARCO Company. Está compuesto de estireno sulfonado (SS) y anhídrido maleico (MA). Su peso molecular es relativamente pequeño, oscilando entre 1000 y 5000, y su resistencia a la temperatura puede alcanzar los 229 °C.
Pyro-Trol y Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. Seal de Japón son dos aditivos de pérdida de fluido para fluidos de perforación a alta temperatura desarrollados por Baker Hughes Company, y ambos son productos patentados de la empresa. Pyro-Trol es un polímero * * * de AMPS y AM, mientras que Kyoto Electronics Seal es un polímero * * * de AMPS y N-alquilacrilamida (NAAM). Usualmente se usan juntos. Los resultados de las aplicaciones de campo muestran que ambos tienen buena estabilidad a altas temperaturas y pueden usarse en formaciones a altas temperaturas de 260°C.
M-I Drilling Fluids Company ha desarrollado un nuevo polímero que es un eficaz reductor de la pérdida de fluido bajo altas temperaturas y presiones. Hostadrill 4706 es un aditivo de pérdida de fluido desarrollado a base de vinilsulfonato y vinilaminocompuestos. Su estabilidad a la temperatura es de hasta 230°C.
3.1.4 Sistema de fluido de perforación
3.1.4.1 Sistema de fluido de perforación para perforación científica en la antigua Unión Soviética
La antigua Unión Soviética utilizaba principalmente dos fluidos de perforación sistemas, a saber, sistema de fluido de perforación de polímero de baja densidad y alta temperatura y sistema de fluido de perforación de polímero de alta densidad resistente a altas temperaturas.
(1) Sistema de fluido de perforación de polímero de baja densidad y resistente a altas temperaturas
El pozo ultraprofundo Cγ-3 en la península de Kola utiliza un sistema de polímero de baja densidad y resistente a altas temperaturas para perforar roca cristalina. Los componentes del sistema se muestran en la Tabla 3.1.
Tabla 3.1 Componentes del sistema de lodo polimérico de baja fase sólida utilizados en la península de Kola
(2) Sistema de fluido de perforación de polímero de alta densidad resistente a altas temperaturas
TK Well SG -6 tiene 7502 metros de profundidad, con una temperatura de pozo de 205°C a 7025 metros y una presión de formación anormal de 1,85 gramos/centímetro cúbico. Se utiliza un sistema de fluido de perforación de polímero de alta densidad y resistente a altas temperaturas, y su composición se muestra en la Tabla 3.2.
Desde que comenzaron las perforaciones científicas profundas en la antigua Unión Soviética, muchos aditivos excelentes, como los polímeros, aún no se han utilizado en la industria de la perforación. Por lo tanto, para adaptarse a condiciones geológicas complejas, como la profundidad y la alta temperatura del pozo, su sistema de lodo tiene las características de un alto contenido de fase sólida, muchos tipos de aditivos y grandes dosis.
Tabla 3.2 Composición del sistema de lodo polimérico de alta densidad para pozos ultraprofundos TNK
3.1.4.2 Sistema de fluido de perforación científico alemán KTB
Fluido de perforación para Pozos KTB Divididos en pozos piloto y pozos principales. En el pozo piloto se utiliza fluido de perforación deshidratado y libre de sólidos a alta temperatura. El D-HT es un compuesto de silicato con reología estable a altas temperaturas, pero pierde mucha agua y es altamente corrosivo. Sobre esta base, se añadió arcilla hectorita artificial Hostadrill 3118 al orificio principal, que se denomina sistema D-HT/HOE. Una vez que la profundidad del pozo alcanza los 7.100 metros, el rendimiento del lodo se deteriora. La viscosidad del lodo disminuye a altas temperaturas, lo que dificulta el transporte de recortes y el pozo se expande. Después de una investigación realizada por la Universidad de Krasztel, se transformó en el sistema D-H/HOE/Pyrodrill, cuya composición se muestra en la Tabla 3.3.
Tabla 3. Composición del sistema de fluido de perforación 3D-H/Hoe/pyro.
Después de la transformación, la viscosidad de bajo corte del lodo aumenta, la pérdida de agua a alta temperatura es se reduce y se mejora la capacidad de transporte de viruta, pero la viscosidad del embudo y la viscosidad de alto cizallamiento aumentan a niveles inaceptables (FV≥240 s hasta que cesa el flujo).
Al principio, el administrador del fluido de perforación del pozo KTB sólo prestó atención a la estabilidad reológica y utilizó fluido de perforación de silicato modificado sin sólidos D-HT. Durante las operaciones de perforación, el rendimiento se deterioró, las paredes del pozo colapsaron y fue difícil transportar los recortes. El sistema de fluidos de perforación tuvo que modificarse para controlar la pérdida de agua a altas temperaturas. Los polímeros sulfonados y los polímeros ** se utilizan ampliamente. A altas temperaturas (280°C), la reología del sistema se desequilibra, la capacidad de transportar recortes se vuelve deficiente, la fase sólida no se puede controlar y la pared del pozo se contrae seriamente (los geólogos lo interpretan como un flujo de rocas). Finalmente, el pozo se cerró anticipadamente a 9101 m (profundidad del pozo diseñado 10 000 m).
Fluido de perforación American Scientific Drilling 3.1.4.3.
En 1974, Estados Unidos perforó el pozo más profundo del mundo: el pozo Rogers 1 en Oklahoma, con una profundidad de 9583 m. Debido a la densidad anormal del lodo, perdió el control de la presión en el pozo. provocando una explosión El fluido de formación era principalmente azufre, el cual se solidifica rápidamente dentro del pozo, terminando el pozo. En 1985, se realizó una perforación científica (plan SSSDP) centrada en el estudio de la energía geotérmica de alta temperatura en el pozo S2-14 en Salton. La profundidad del pozo era de 3220 my la temperatura del suelo era de 353 °C. El pozo Bayes de 1988 tiene una longitud de 1762 m y la temperatura del fondo del pozo es de 295 °C. Los fluidos de perforación utilizados en la perforación de pozos de alta temperatura en los Estados Unidos incluyen principalmente:
1) Sistema de fluido de perforación de polisulfonato, como el sistema de fluido de perforación a base de agua DURATHERM resistente a altas temperaturas proporcionado por Magcobar Company, que se compone principalmente de arcilla, PAC, XP-20 (está compuesto de lignito modificado) y Resiner (resina especial), con un valor de pH de 10,5 ~ 11,5.
2) Fluido de perforación de polímero de sepiolita: Al utilizar tierra de sepiolita en lugar de arcilla, la resistencia a la temperatura mejora significativamente.
3) Sistema de fluido de perforación de lignito-polímero disperso: Desarrollado por Chewaughn Services Company, se perforaron con éxito 7178,04 metros en aguas de Mississippi con una temperatura de fondo de pozo de 212,8°C.
4) Fluido de perforación para perforación científica en Japón
Según el “Deep Drilling Mud” de Japón (Hisuhiro Sano), Japón básicamente utiliza un sistema de dispersión en lugar de componentes poliméricos. Se recomienda utilizar lodo de lignosulfonato, que se caracteriza por su resistencia a altas temperaturas, una fuerte inhibición y una gran capacidad de carga de fase sólida (esquejes). Sus principales componentes se muestran en la Tabla 3.4.
Tabla 3.4 Sistemas de lodo utilizados en la perforación de pozos geotérmicos de alta temperatura en Japón
Este sistema tiene muy buena resistencia a la temperatura, pero los materiales que contienen iones de cromo en los componentes tienen un impacto en la ambiente.
En los últimos años, Japón ha investigado y utilizado fluidos de perforación a base de agua con temperaturas superiores a 265.438+00 ℃. El fluido de perforación se compone principalmente de dos materiales para temperaturas ultraaltas, Therma Vis y G-500S, además de un agente formador de paredes, un agente de pérdida de fluidos para altas temperaturas, un estabilizador de paredes de pozo y un lubricante para altas temperaturas. Con este sistema se perforó un pozo de 6.300 metros de profundidad en la base "Tres Islas", con una temperatura de fondo de 225°C.