川西地区油基钻井液井壁强化技术

王星媛 陆灯云 袁志平

王星媛, 陆灯云, 袁志平. 川西地区油基钻井液井壁强化技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(1): 34-40. doi: 10.11911/syztjs.2020116
引用本文: 王星媛, 陆灯云, 袁志平. 川西地区油基钻井液井壁强化技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(1): 34-40. doi: 10.11911/syztjs.2020116
WANG Xingyuan, LU Dengyun, YUAN Zhiping. Borehole Strengthening Technology with Oil-Based Drilling Fluid in the Western Sichuan Basin[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(1): 34-40. doi: 10.11911/syztjs.2020116
Citation: WANG Xingyuan, LU Dengyun, YUAN Zhiping. Borehole Strengthening Technology with Oil-Based Drilling Fluid in the Western Sichuan Basin[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(1): 34-40. doi: 10.11911/syztjs.2020116

川西地区油基钻井液井壁强化技术

doi: 10.11911/syztjs.2020116
基金项目: 国家科技重大专项“四川盆地大型碳酸盐岩气田开发示范工程”(编号:2016ZX05052)、川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院科技项目“220 ℃抗高温高密度油基钻井液技术研究与应用”(编号:ZCY-19-01)联合资助
详细信息
    作者简介:

    王星媛(1989—),女,四川南充人,2011年毕业于西南石油大学应用化学专业,2014年获西南石油大学化学工程专业硕士学位,工程师,主要从事钻井液与完井液方面的技术研究工作。E-mail:wangxy_zcy@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE254+.4

Borehole Strengthening Technology with Oil-Based Drilling Fluid in the Western Sichuan Basin

  • 摘要: 钻进川西地区深部地层时,井漏、井眼垮塌和卡钻问题频发,如采用油基钻井液钻进,则不易形成厚滤饼且滤饼致密性差,井筒压力穿透能力强。针对该问题,根据钻井液成膜机理,采用核壳结构设计,以苯乙烯、丙烯酸酯类等为原料,合成了一种适用于该地区深井钻井中地层温度≤150 ℃中部层位的致密膜护壁剂CQ-NFF;根据风险地层的地质特性、工程特性分析结果和d90规则,选用超细碳酸钙、弹性石墨、高强度树脂和高分散纤维复配形成了内充填封堵剂。采用扫描电镜分析了钻井液的成膜机理及形貌,通过高温高压滤失、高温渗透失水、高温渗透失油试验评价了钻井液的成膜效应,通过高温高压砂床滤失试验评价了充填材料的承压封堵能力。结果表明,CQ-NFF可在油包水乳状液和油基钻井液中形成致密薄膜,并有效吸附在滤饼表面,薄膜承压封堵能力达到2.0 MPa;将内填充封堵剂加入油基钻井液后,内滤饼的承压能力可提高至3.5 MPa以上。以上述处理剂为核心的川西地区油基钻井液井壁强化技术,在双探6井和中江2井进行了现场试验,深层井漏、井眼垮塌、卡钻等井下故障时间大幅缩短,试验效果显著。
  • 图  1  CQ-NFF的分子结构式

    Figure  1.  Molecular structure of CQ-NFF

    图  2  CQ-NFF颗粒粒径分布

    Figure  2.  Particle size distribution of CQ-NFF

    图  3  CQ-NFF在油包水乳状液中所形成膜的微观结构

    Figure  3.  Microstructure of the film formed by CQ-NFF in water-in-oil emulsion

    图  4  CQ-NFF在油基钻井液滤饼上的成膜效应

    Figure  4.  Film-forming effect of CQ-NFF on oil-based drilling fluid filter cake

    图  5  内充填封堵剂颗粒粒径分布

    Figure  5.  Particle size distribution of inner-filling plugging agent

    图  6  双探6井ϕ241.3和ϕ149.2 mm井段与邻井钻井数据对比

    Figure  6.  Comparison of drilling data of ϕ 241.3 mm and ϕ 149.2 mm sections in Well Shuangtan 6 and adjacent wells

    表  1  CQ-NFF在油包水乳状液中的成膜封堵效应评价结果

    Table  1.   Evaluation results of the film-forming plugging effect of CQ-NFF in water-in-oil emulsion

    CQ-NFF加量,%高温高压
    滤失量/mL
    高温渗透
    失油量/mL
    高温渗透
    失水量/mL
    高温渗透失油最大
    承压能力/MPa
    高温渗透失水最大
    承压能力/MPa
    0 击穿击穿击穿0.5 MPa击穿0.5 MPa击穿
    1.05.5击穿击穿0.50.5 MPa击穿
    2.02.028.4击穿1.50.5
    3.02.413.627.01.50.5
    4.00.5 8.219.22.01.0
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    表  2  CQ-NFF对油基钻井液基本性能的影响

    Table  2.   The effect of CQ-NFF on basic properties of oil-based drilling fluid

    CQ-NFF加量,%表观黏度/
    (mPa·s)
    塑性黏度/
    (mPa·s)
    动切力/
    Pa
    静切力/Pa破乳电压/
    V
    高温高压
    滤失量/ mL
    滤饼厚度/
    mm
    高温渗透
    失水量/mL
    高温渗透
    失油量/mL
    初切终切
    0 706553.0 8.01 4187.01.5击穿击穿
    1.0756693.510.51 4670.21.537.44.6
    2.0938211 5.515.51 4170.21.528.23.4
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    表  3  内充填封堵剂对油基钻井液流变性的影响

    Table  3.   Effect of inner-filling plugging agent on rheological properties of oil-based drilling fluid

    内充填封堵剂表观黏度/
    (mPa·s)
    塑性黏度/
    (mPa·s)
    动切力/Pa六速黏度计读数静切力/Pa破乳电压/V
    Φ6Φ3初切终切
    未加入60.054 6.0 5 43.5 7.0918
    加入95.58015.511107.016.5987
     注:内充填封堵剂的具体配方为3.0%400目超细碳酸钙+2.0%弹性石墨+1.0%高强度树脂+0.1%高分散纤维。下同。
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    表  4  内充填封堵剂承压封堵能力评价结果

    Table  4.   Evaluation results of the pressure resisting and plugging capacity of the inner-filling plugging agent

    内充填封堵剂砂床滤失量/mL砂床强化后清水承压能力/MPa砂床强化后白油承压能力/MPa
    未加入14.8 0.5 0.5
    加入0 ≥3.5 ≥3.5
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    表  5  中江2井与川西火山岩层钻井故障情况对比

    Table  5.   Comparison of the drilling failures of Well Zhongjiang 2 and volcanic layers in western Sichuan Basin

    井名火山岩岩性井下故障类型井下故障时间/h井下故障时间占比(同开次),%
    大深001-X1井凝灰岩、杏仁状玄武岩垮塌、卡钻导致侧钻1 034.9923.25
    大深001-X3井凝灰岩、杏仁状玄武岩垮塌、卡钻导致侧钻1 077.2538.69
    大深001-X4井凝灰岩、杏仁状玄武岩垮塌 239.5915.03
    莲探1井凝灰岩、杏仁状玄武岩垮塌、卡钻导致侧钻6 044.8590.93
    永探1井凝灰岩、灰绿岩、杏仁状玄武岩井漏、垮塌 80.48 2.73
    中江2井凝灰岩、杏仁状玄武岩 00
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-07
  • 修回日期:  2020-08-16
  • 网络出版日期:  2020-10-19
  • 刊出日期:  2021-01-30

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