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深水盐下钻井液漏失控制配方设计与堵漏策略

许成元 钟江城 朱海峰 项明 林志强 杨洁 陈家旭

许成元,钟江城,朱海峰,等. 深水盐下钻井液漏失控制配方设计与堵漏策略[J]. 钻井液与完井液,2025,42(0):1-12
引用本文: 许成元,钟江城,朱海峰,等. 深水盐下钻井液漏失控制配方设计与堵漏策略[J]. 钻井液与完井液,2025,42(0):1-12
Xu Chengyuan, Zhong Jiangcheng, Zhu Haifeng, et al.Formulation design of drilling fluid loss control and plugging strategies in deepwater subsalt reservoirs[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(0):1-12
Citation: Xu Chengyuan, Zhong Jiangcheng, Zhu Haifeng, et al.Formulation design of drilling fluid loss control and plugging strategies in deepwater subsalt reservoirs[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(0):1-12

深水盐下钻井液漏失控制配方设计与堵漏策略

基金项目: 国家自然科学基金面上项目《深层裂缝封堵层细观力链网络结构承压演化规律与强化机理研究》(52274009),四川省自然科学基金杰出青年科学基金《超深裂缝性地层井漏高效控制基础研究》(2025NSFJQ0009)
详细信息
    作者简介:

    许成元,教授,博士生导师,1988年生,毕业于西南石油大学,主要从事储层保护、防漏堵漏、颗粒物质力学领域的科研与教学工作。地址:四川省成都市新都区新都大道8号,邮政编码:610500。E-mail:chance_xcy@163.com

    通讯作者:

    chance_xcy@163.com

Formulation Design of Drilling Fluid Loss Control and Plugging Strategies in Deepwater Subsalt Reservoirs

  • 摘要: 全球范围内的盐下油气资源十分丰富,其中巴西深水海域有着丰富的油气资源。Mero油田属于典型的深水盐下油气资源,位于巴西东南部海域桑托斯盆地,储层埋深>5000 m,上覆盐膏层150~3000 m,盐下储层主要为下白垩统BVE和ITP组碳酸盐岩。Mero油田的Mero3区块漏失情况最为严重,漏失总量达17 105 m3。通过地质资料和钻井资料分析了漏失的主要原因,包括断层和天然裂缝的发育、地层薄弱以及地层的强非均质性,这些因素共同导致了封堵层承压能力差,易发生反复漏失。本研究收集了Mero油田常用的堵漏材料,开展了粒度分布、摩擦系数、抗压能力、配伍性等性能评价实验,建立了堵漏材料性能参数数据库,并优选出了适用于深水盐下储层防漏堵漏作业的高性能堵漏材料。基于不同漏失速度根据高效架桥和致密填充的设计方法设计了三套防漏堵漏配方,并细化了防漏堵漏配方的应用流程。同时,提出了精细调控钻井工艺和坚持防漏堵漏结合的策略,在易漏地层加强井筒ECD的精细控制,降低井下正压差,减少诱导裂缝的产生。研究成果在Mero3区块NW8井现场堵漏施工中取得了显著效果,针对不同漏失速度的情况,均能够有效减缓漏失速度,为巴西Mero油田乃至其他类似盐下储层的油气开发提供有效的技术支持,促进安全、高效的油气资源开采。

     

  • 图  1  巴西桑托斯盆地盐下构造分区与油气田分布[8]

    图  2  Mero油田地质构造

    图  3  天然裂缝发育

    图  4  Mero3区块物性参数

    图  5  部分堵漏材料形貌

    图  6  LCM-G1(左)和LCM-G3(右)在蒸馏水中分散情况

    图  7  封堵层结构失稳模式与堵漏材料性质需求

    图  8  深水盐下防漏堵漏配方应用流程

    图  9  防漏堵漏技术思路

    图  10  NW8井漏失情况统计

    图  11  堵漏作业前后的漏失速度

    表  1  Mero3区块漏失情况统计

    井号漏失次数/次漏失量/m3漏失损失时间/h
    NW2A24544.780
    NW844873.752.5
    NW122953.736
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    表  2  堵漏材料粒度分析结果

    材料编号D90/μmD 50/μmD 10/μm
    LCM-D14504.323884.163412.18
    LCM-D23716.663330.272950.67
    LCM-D34363.413384.59182.15
    LCM-D43223.022338.171915.56
    LCM-D52149.921702.281420.45
    LCM-E1388.714209.63441.137
    LCM-E2219.35049.0096.689
    LCM-F11348.690570.43348.578
    LCM-F26043.263576.251940.85
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    表  3  堵漏材料摩擦系数评价指标

    摩擦系数 μ≤0.5 0.5<μ≤0.8 0.8<μ≤1.1 1.1<μ≤1.4 μ>1.4
    摩擦系数级别 中等偏低 中等 中等偏高
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    表  4  堵漏材料摩擦系数评价结果

    材料名称 最大静
    摩擦系数
    最大动
    摩擦系数
    平均动
    摩擦系数
    摩擦系数
    级别
    LCM-D1 1.02 1.40 1.15 中等偏高
    LCM-D2 1.16 1.42 1.13 中等偏高
    LCM-D3 1.34 2.01 1.23 中等偏高
    LCM-D4 2.64 2.77 1.47
    LCM-D5 2.36 2.39 1.51
    LCM-E1 0.97 1.20 0.95 中等
    LCM-E2 1.94 1.94 1.38 中等偏高
    LCM-F1 1.31 1.45 1.20 中等偏高
    LCM-F2 0.78 0.85 0.72 中等偏低
    LCM-G1 0.94 0.98 0.85 中等
    LCM-G2 0.91 0.97 0.89 中等
    LCM-G3 1.00 1.01 0.92 中等
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    表  6  堵漏材料抗压能力评价结果

    材料名称D90降级率/%抗压能力级别
    LCM-D1−5.31中等偏高
    LCM-D2−1.32
    LCM-D34.14
    LCM-D428.75中等偏低
    LCM-D521.33中等偏低
    LCM-F117.04中等
    LCM-F212.34中等
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    表  7  堵漏材料配伍性评价标准

    SF SF≤0.51 0.51<SF≤0.52 0.52<SF≤0.53 0.53<SF≤0.54 SF>0.54
    配伍性 中等偏好 中等 中等偏差
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    表  5  堵漏材料抗压能力评价标准

    D90降级率/%D DR﹥3020< D DR≤3010< D DR≤205< D DR≤10D DR≤5
    抗压能力中等偏低中等中等偏高
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    表  8  堵漏材料配伍性评价实验结果

    材料静置不同时间后的静态沉降因子配伍性级别
    1 h2 h4 h8 h
    LCM-D10.52770.52990.53090.5342中等偏差
    LCM-D20.52610.52600.52930.5299中等
    LCM-D30.51740.51670.51730.5201中等
    LCM-D40.52460.52510.52560.5274中等
    LCM-D50.53870.53970.54220.5412
    LCM-E10.52670.52910.52990.5302中等偏差
    LCM-E20.50610.50470.50600.5078
    LCM-F10.50790.50880.51230.5151中等偏好
    LCM-F20.50970.52550.52610.5261中等
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    表  9  纤维类堵漏材料分散能力评价标准

    分散系数F /% F≤20 20<F≤40 40<F≤60 60<F≤80 F>80
    分散性能 中等偏低 中等 中等偏高
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    表  10  纤维类堵漏材料分散能力评价结果

    材料不同质量加量在蒸馏水中
    分散系数/%
    1.0%质量加量在不同浓度CMC中
    分散系数/%
    分散能力级别
    0.5%1.0%1.5%0.5%1.0%1.5%
    LCM-G192.8695.7198.5795.71100100
    LCM-G210.0018.5724.2918.5724.2977.14中等偏高
    LCM-G37.148.5717.148.5725.7131.43中等偏低
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    表  11  堵漏材料酸溶率评价标准

    酸溶率/% RA≤20 20<RA≤40 40<RA≤60 60<RA≤80 RA>80
    酸溶率级别 中等偏低 中等 中等偏高
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    表  12  酸溶率测试实验结果

    材料酸溶率/%酸溶级别
    土酸盐酸
    LCM-D186.4190.14
    LCM-D282.2187.35
    LCM-D38.6518.11
    LCM-D4100100
    LCM-D5100100
    LCM-E144.9165.27中等偏高
    LCM-E243.3962.34中等偏高
    LCM-F155.8473.74中等偏高
    LCM-F216.7626.53中等偏低
    LCM-G12.527.23
    LCM-G267.0979.31中等偏高
    LCM-G326.7141.3中等
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    表  13  堵漏材料性能参数数据库

    材料名称D90/μm摩擦系数抗压能力配伍性分散能力酸溶率
    LCM-D14504.32中等偏高中等偏高中等偏差--
    LCM-D23716.66中等偏高中等--
    LCM-D34363.41中等偏高中等--
    LCM-D43223.02中等偏低中等--
    LCM-D52149.92中等偏低--
    LCM-E1388.714中等--中等偏差--中等偏高
    LCM-E2219.350中等偏高----中等偏高
    LCM-F11348.690中等偏高中等中等偏好--中等偏高
    LCM-F26043.26中等偏低中等中等--中等偏低
    LCM-G1--中等----
    LCM-G2--中等----中等偏高中等偏高
    LCM-G3--中等----中等偏低中等
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    表  14  堵漏浆设计结果

    配方 堵漏浆配方 承压能力/MPa
    1# 基浆+4 % LCM-D5 + 2.5 % LCM-F1+ 2 % LCM-E2 + 0.6 % LCM-G2 12.24
    2# 基浆+5 % LCM-D4 + 3 % LCM-F1 + 3 % LCM-E2 + 0.6 % LCM-G2 10.33
    3# 基浆+2 % LCM-D1+5 % LCM-D5+3 % LCM-F1 +3 % LCM-E2+0.6 % LCM-G2 10.45
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  • 录用日期:  2025-02-06
  • 网络出版日期:  2025-04-17

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