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油基钻井液防漏堵漏技术

文档作者：钱志伟1 鲁政权1 白洪胜2 李建成1 关键1 孙振旭1 文档来源： 1．中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院 2．中国石油集团长城钻探工程有限公司东部HSE监督中心		点击数：	更新时间： 2023年08月15日
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2017年12月
第36卷第6期
大庆石油地质与开发
Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing
Dec．，2017
V01．36 No．6
DOI：10．19597／J．ISSN．1000．3754．201610058
油基钻井液防漏堵漏技术
钱志伟1 鲁政权1 白洪胜2 李建成1 关键1 孙振旭1
(1．中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院，辽宁盘锦124010；
2．中国石油集团长城钻探工程有限公司东部HSE监督中心，辽宁盘锦124010)
摘要：油基钻井液因稳定性高并能抑制页岩水化膨胀和分散而被认为是高活性页岩、油页岩及致密岩地层的
“黄金选项”。但高成本及比水基的更易漏失等因素制约了油基钻井液使用。从油基钻井液漏失机理出发，通过
机理评价及漏失原因分析，研发了适用于该钻井液堵漏的纳米封堵剂，并通过粒度分析及突破压力实验等方法
对其进行了表征。结果表明：研发的具有弹性的油基钻井液纳米封堵剂有合理粒度级配(60-500 Ixm)，与油基
钻井液有良好配伍性，突破压力达10 MPa以上。牛94井施工成功封堵了地层裂缝，避免了井漏进一步发生。
该研究成果为油基钻井液在泥页岩、油页岩及细砂岩地层应用提供了技术保障。
关键词：油基钻井液；堵漏剂；井漏；油页岩；辽河油田
中图分类号：TE355．6 文献标识码：A 文章编号：1000—3754(2017)06—0101—04
LEAK RESISTING AND PLUGGING TECHNIQUES FOR
oIL．BASED DRILL矾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
基金项目：国家科技重大专题项目(2011ZX05021—004)、中国石油天然气集团公司重点科技攻关项目(201 1F一29)。
作者简介：钱志伟，男，1985年生，工程师，从事钻井液技术研究与技术支持。 ·102· 大庆石油地质与开发
Key words：oil，base／based drilling fluid；plugging agent；well leakage；oil shale；Liaohe Oilfield
钻探页岩油气，钻井液的技术难题有井壁稳
定、微一纳米级孔一缝的封堵、井漏及储层损害等，
其中前2者是核心问题、1～。。为解决上述难题，目
前围内外主要采用油基钻井液技术钻探页岩油气
井¨。5j。但是，相比于水基钻井液，油基钻井液更
易漏失，虽然油基钻井液对水敏性地层有良好的抑
制性，但水基钻井液却能产生更有效的膜，而使其
在漏失方面比油基钻井液优越。有证据表明，油基
钻井液流体渗透到一些页岩的孑L喉或微裂缝比水基
钻井液更容易∞。o。没有一个有效的膜，流体就能
够更容易地进入地层，并极大地削弱地层层理面、
导致分散。在水平井段，则普遍使用油基钻井液；
在致密岩层和页岩层，更是如此。
油基钻井液漏失机理
1．1漏失机理
油基钻井液与水基的相比具有良好的润滑性，
更容易进入岩石弱面、产生水力学劈裂，井壁的亲
油通道表面流动阻力小，漏失后更不易堵住。进入
岩石微裂缝中的流体在静液柱压力作用下产生压力
传递，导致井壁失稳；若压力过大，形成诱导裂缝
而压开地层，裂缝不断扩展，达到漏失的程度。
1．2漏失机理评价
岩心压裂实验方法评价了不同钻井液体系下岩
心的破裂压力¨4 J。实验结果表明：油基钻井液比水
基的破裂压力低，更易压裂岩石、发生井漏；超细钙
类封堵剂能够提高油基钻井液破裂压力，但低于水
基钻井液封堵体系的破裂压力(图1)。配方：①水
基钻SMP-II+2％SMC；②水
图1水基与油基钻井液压裂岩心
的破裂压力对比曲线
Fig．1 Comparing curves of the fracture pressure
for the fracturing cores in the water
基封堵剂浆，4％膨润土浆+3％SMP—II+2％SMC+
5％碳酸钙(1 000目)；③油基钻井液，白油+3％有
机土+5％有机褐煤；④油基封堵浆，白油+3％有机
土+5％有机褐煤+5％碳酸钙(1 000目)。
1．3堵漏失败原因分析
没有合适的堵漏剂是油基钻井液堵漏失败的主
要原因，发生漏失时，一般加入水基堵漏剂进行堵
漏。水基堵漏剂因其疏油性不能很好地分散，油基
钻井液中润湿剂和增黏剂不足而导致堵漏材料沉
降；堵漏材料因其光滑的表面在低磨阻的油膜表面
滑脱导致堵漏失败。若堵漏成功，说明堵漏材料分
散性好(亲油性好)、表面润滑性差(亲油性差)，
这又产生矛盾。因此，应用油基钻井液堵漏成功的
关键在于研发出适用于油基钻井液的堵漏剂。
2油基钻井液用封堵剂研制
2．1封堵剂研制
以刚性单体(苯乙烯)、柔性单体(丙烯酸酯
类、丙烯酸、丁二烯和丙烯腈)为主单体，以改
性石英粉为凝结核，在引发剂过硫酸钾一亚硫酸氢
钠和偶氮二异丁脒盐酸盐作用下，通过乳液聚合，
研制油基钻井液纳米封堵剂。影响封堵率的主要因
素除了弹性和刚性外，封堵剂还应具有与岩石裂缝
匹配的尺寸。在合成过程中，应控制好反应条件。
2．2封堵剂粒度分析
钻井液中，合理粒度大小及级配范围有助于体
系流变性和失水造壁性的调控，形成致密泥饼和封
堵层，阻止流体进入裂缝造成井壁失稳和漏失。研
制的油基封堵剂粒度为60—500 Ixm，粒度大小、级
配合理{有助于形成致密泥饼和封堵微裂缝(图2)。●IJ r
粒度／u”
图2封堵剂粒度分布
Fig．2 Grain size distribution
ofthe plugging agent

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