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油基鉆井液防漏堵漏技術(shù)

文檔作者：錢(qián)志偉1 魯政權(quán)1 白洪勝2 李建成1 關(guān)鍵1 孫振旭1 文檔來(lái)源： 1．中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院 2．中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司東部HSE監(jiān)督中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年08月15日
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2017年12月
第36卷第6期
大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)
Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing
Dec．，2017
V01．36 No．6
DOI：10．19597／J．ISSN．1000．3754．201610058
油基鉆井液防漏堵漏技術(shù)
錢(qián)志偉1 魯政權(quán)1 白洪勝2 李建成1 關(guān)鍵1 孫振旭1
(1．中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，遼寧盤(pán)錦124010；
2．中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司東部HSE監(jiān)督中心，遼寧盤(pán)錦124010)
摘要：油基鉆井液因穩(wěn)定性高并能抑制頁(yè)巖水化膨脹和分散而被認(rèn)為是高活性頁(yè)巖、油頁(yè)巖及致密巖地層的
“黃金選項(xiàng)”。但高成本及比水基的更易漏失等因素制約了油基鉆井液使用。從油基鉆井液漏失機(jī)理出發(fā)，通過(guò)
機(jī)理評(píng)價(jià)及漏失原因分析，研發(fā)了適用于該鉆井液堵漏的納米封堵劑，并通過(guò)粒度分析及突破壓力實(shí)驗(yàn)等方法
對(duì)其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：研發(fā)的具有彈性的油基鉆井液納米封堵劑有合理粒度級(jí)配(60-500 Ixm)，與油基
鉆井液有良好配伍性，突破壓力達(dá)10 MPa以上。牛94井施工成功封堵了地層裂縫，避免了井漏進(jìn)一步發(fā)生。
該研究成果為油基鉆井液在泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖及細(xì)砂巖地層應(yīng)用提供了技術(shù)保障。
關(guān)鍵詞：油基鉆井液；堵漏劑；井漏；油頁(yè)巖；遼河油田
中圖分類(lèi)號(hào)：TE355．6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000—3754(2017)06—0101—04
LEAK RESISTING AND PLUGGING TECHNIQUES FOR
oIL．BASED DRILL礬G FLUID
QIAN Zhiweil。LU Zhengquanl，BAI Hongshen92，LI Jianchen91，GUAN Jianl，SUN Zhenxul
(1．Research Institute ofEngineering and Technology，PetroChina Great Wall Drilling Co Ltd．，Panjin 124010I
China；2．Eastern HSE Monitoring Center，PetroChina Great Wall Drilling Co Ltd．，Panfin 124010，China)
Abstract：Thanks to the high stability and inhibiting the hydration&amp;amp;expansion dispersion of the shale。oil—base
drilling fluids have been regarded as the“gold option”of highly active shale-oil shale and compact rock formation．
However，comparing with the water—based one，the factors of their high cost and ease to leak and SO on restrict
their application．From the viewpoint of the loss mechanism of the oil—based drilling fluid，the evaluation of the
leakage mechanism and analyses of the leakage causes，the nano—plugging agent for the oil—based drilling fluids was
developed，by means of the methods such as the particle size analysis and breakthrough pressure test etc．，the a·
gent was characterized．The achievements show that the developed nano—plugging agent with a certain elasticity for
the oil—based drilling fluids possesses the reasonable grain size distribution(60—500斗m)，which has much better
compatibility with the oil—based drilling fluids and furthermore the breaking pressure is up to 10 MPa or more．In
the operation of Well N94，the agent successfully blocked the formation cracks and avoid the further occurrence of
the well leakage．These achievements have provided a certain technical assurance for the application of this kind of
the oil—base drilling fluid in the mud shale。oil shale and thin sandstone formations．
收稿日期：2016-10—05 改回日期：2017·04-12
基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專(zhuān)題項(xiàng)目(2011ZX05021—004)、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(201 1F一29)。
作者簡(jiǎn)介：錢(qián)志偉，男，1985年生，工程師，從事鉆井液技術(shù)研究與技術(shù)支持。 ·102· 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)
Key words：oil，base／based drilling fluid；plugging agent；well leakage；oil shale；Liaohe Oilfield
鉆探頁(yè)巖油氣，鉆井液的技術(shù)難題有井壁穩(wěn)
定、微一納米級(jí)孔一縫的封堵、井漏及儲(chǔ)層損害等，
其中前2者是核心問(wèn)題、1～。。為解決上述難題，目
前圍內(nèi)外主要采用油基鉆井液技術(shù)鉆探頁(yè)巖油氣
井¨。5j。但是，相比于水基鉆井液，油基鉆井液更
易漏失，雖然油基鉆井液對(duì)水敏性地層有良好的抑
制性，但水基鉆井液卻能產(chǎn)生更有效的膜，而使其
在漏失方面比油基鉆井液優(yōu)越。有證據(jù)表明，油基
鉆井液流體滲透到一些頁(yè)巖的孑L喉或微裂縫比水基
鉆井液更容易∞。o。沒(méi)有一個(gè)有效的膜，流體就能
夠更容易地進(jìn)入地層，并極大地削弱地層層理面、
導(dǎo)致分散。在水平井段，則普遍使用油基鉆井液；
在致密巖層和頁(yè)巖層，更是如此。
油基鉆井液漏失機(jī)理
1．1漏失機(jī)理
油基鉆井液與水基的相比具有良好的潤(rùn)滑性，
更容易進(jìn)入巖石弱面、產(chǎn)生水力學(xué)劈裂，井壁的親
油通道表面流動(dòng)阻力小，漏失后更不易堵住。進(jìn)入
巖石微裂縫中的流體在靜液柱壓力作用下產(chǎn)生壓力
傳遞，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)；若壓力過(guò)大，形成誘導(dǎo)裂縫
而壓開(kāi)地層，裂縫不斷擴(kuò)展，達(dá)到漏失的程度。
1．2漏失機(jī)理評(píng)價(jià)
巖心壓裂實(shí)驗(yàn)方法評(píng)價(jià)了不同鉆井液體系下巖
心的破裂壓力¨4 J。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：油基鉆井液比水
基的破裂壓力低，更易壓裂巖石、發(fā)生井漏；超細(xì)鈣
類(lèi)封堵劑能夠提高油基鉆井液破裂壓力，但低于水
基鉆井液封堵體系的破裂壓力(圖1)。配方：①水
基鉆SMP-II+2％SMC；②水
圖1水基與油基鉆井液壓裂巖心
的破裂壓力對(duì)比曲線(xiàn)
Fig．1 Comparing curves of the fracture pressure
for the fracturing cores in the water
基封堵劑漿，4％膨潤(rùn)土漿+3％SMP—II+2％SMC+
5％碳酸鈣(1 000目)；③油基鉆井液，白油+3％有
機(jī)土+5％有機(jī)褐煤；④油基封堵漿，白油+3％有機(jī)
土+5％有機(jī)褐煤+5％碳酸鈣(1 000目)。
1．3堵漏失敗原因分析
沒(méi)有合適的堵漏劑是油基鉆井液堵漏失敗的主
要原因，發(fā)生漏失時(shí)，一般加入水基堵漏劑進(jìn)行堵
漏。水基堵漏劑因其疏油性不能很好地分散，油基
鉆井液中潤(rùn)濕劑和增黏劑不足而導(dǎo)致堵漏材料沉
降；堵漏材料因其光滑的表面在低磨阻的油膜表面
滑脫導(dǎo)致堵漏失敗。若堵漏成功，說(shuō)明堵漏材料分
散性好(親油性好)、表面潤(rùn)滑性差(親油性差)，
這又產(chǎn)生矛盾。因此，應(yīng)用油基鉆井液堵漏成功的
關(guān)鍵在于研發(fā)出適用于油基鉆井液的堵漏劑。
2油基鉆井液用封堵劑研制
2．1封堵劑研制
以剛性單體(苯乙烯)、柔性單體(丙烯酸酯
類(lèi)、丙烯酸、丁二烯和丙烯腈)為主單體，以改
性石英粉為凝結(jié)核，在引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀一亞硫酸氫
鈉和偶氮二異丁脒鹽酸鹽作用下，通過(guò)乳液聚合，
研制油基鉆井液納米封堵劑。影響封堵率的主要因
素除了彈性和剛性外，封堵劑還應(yīng)具有與巖石裂縫
匹配的尺寸。在合成過(guò)程中，應(yīng)控制好反應(yīng)條件。
2．2封堵劑粒度分析
鉆井液中，合理粒度大小及級(jí)配范圍有助于體
系流變性和失水造壁性的調(diào)控，形成致密泥餅和封
堵層，阻止流體進(jìn)入裂縫造成井壁失穩(wěn)和漏失。研
制的油基封堵劑粒度為60—500 Ixm，粒度大小、級(jí)
配合理{有助于形成致密泥餅和封堵微裂縫(圖2)?！馡J r
粒度／u”
圖2封堵劑粒度分布
Fig．2 Grain size distribution
ofthe plugging agent

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