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OBM-1油基钻井液用聚合物微球

张蔚 邱士鑫 张硕 马佳蓥 王龙燕 杨丽丽 蒋官澄

张蔚,邱士鑫,张硕,等. OBM-1油基钻井液用聚合物微球[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):711-717 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.003
引用本文: 张蔚,邱士鑫,张硕,等. OBM-1油基钻井液用聚合物微球[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):711-717 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.003
ZHANG Wei, QIU Shixin, ZHANG Shuo, et al.A polymeric microsphere OBM-1 for oil based drilling fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):711-717 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.003
Citation: ZHANG Wei, QIU Shixin, ZHANG Shuo, et al.A polymeric microsphere OBM-1 for oil based drilling fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):711-717 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.003

OBM-1油基钻井液用聚合物微球

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.003
基金项目: 中国石油集团西部钻探工程有限公司横向成果转化-技术服务“油基钻井液用聚合物微球”(HX20210652)。
详细信息
    作者简介:

    张蔚,高级工程师,1973年生,1996年7月毕业于伊犁师范大学化学专业,主要从事钻井液与完井液的研究工作。E-mail:113469708@qq.com

    通讯作者:

    杨丽丽,副教授,1988年生,2015年毕业于中国科学院化学研究所高分子化学与物理专业,主要从事油气井化学与工程研究。E-mail:yangll@cup.edu.cn

  • 中图分类号: TE254.4

A Polymeric Microsphere OBM-1 for Oil Based Drilling Fluids

  • 摘要: 目前的堵漏材料大多针对水基钻井液来研发,对油基钻井液的适用性不强。采用反相乳液聚合方法,通过引入亲油组分,合成了一种油基钻井液用聚合物微球OBM-1。OBM-1基本呈球形,粒径分布处于1~100 μm之间,在油基钻井液中具有良好的分散能力。加入3%OBM-1后,能够保持油基钻井液流变性能稳定,有效降低高温高压滤失量和封闭滤失量。高温高压滤失实验表明,OBM-1可使120 ℃的高温高压滤失量降低50%,其抗温可达150 ℃;封堵承压实验表明,OBM-1能够封堵5~40 μm砂盘,承压达15 MPa;封闭漏失实验表明,OBM-1能够有效封堵20 ~ 40目石英砂制备的砂床。现场应用结果表明,OBM-1可有效降低漏失量,试验井段每米油基钻井液消耗量同比下降30.3%,很大程度节约了钻井成本。该研究为使用油基钻井液进行安全高效钻进提供了有力的技术支持。

     

  • 图  1  合成后的聚合物微球

    图  2  合成后的聚合物微球微观形貌

    图  3  聚合物微球的红外图谱

    图  4  聚合物微球的热重分析

    图  5  聚合物微球的FBRM分析

    图  6  在空白体系中加入OBM-1对 不同尺寸砂盘的封堵能力

    图  7  加重体系中的复配产品的封堵承压能力性能

    图  8  加重体系中的复配产品的封闭滤失量性能

    表  1  OBM-1对空白体系性能的影响

    配方T老化/
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    φ6/φ3ES/
    V
    FLHTHP/
    mL

    +3%沥青老化前82.00.25002.0/1.5424
    80113.50.31824.0/3.54827.4
    100104.00.40002.5/2.04507.6
    12082.50.31252.5/2.036911.2
    15072.00.28571.5/1.03198.8
    +3%沥青+
    3%OBM-1
    老化前92.50.27782.0/1.5486
    80115.00.45454.5/4.05695.4
    100132.00.15382.5/2.05275.6
    12093.00.33332.5/2.04125.6
    150103.00.30002.0/1.53937.2
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    表  2  OBM-1与其他常见堵漏材料CaCO3及沥青的复配效果

    序号配方T老化/
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    φ6/φ3ES/
    V
    FLHTHP/
    mL
    1#3%CaCO3 +3%沥青老化前185.50.30564.0/3.0688
    80217.00.33335.0/4.56492.8
    老化前225.00.22734.0/3.0667
    150234.50.19573.0/3.068113.6
    2#3%OBM-1+3%沥青老化前185.00.27784.0/3.5660
    80113.50.31824.0/3.57162.4
    老化前234.00.17394.0/3.0598
    150234.50.19574.0/3.064612.8
    3#3%OBM-1+3%CaCO3老化前183.00.16673.0/2.5726
    80205.50.27505.0/4.57163.0
    老化前234.50.19574.0/3.0587
    150223.50.15903.0/2.069715.2
      注:钻井液密度为1.5 g/cm3,选取40 μm的砂盘。
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    表  3  3口试验井井浆加入2%OBM-1前后的性能对比

    钻井液ρ/
    g/cm3
    FV/
    s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    ES/
    V
    FLHTHP/
    mL
    碱度
    JLHW227井浆1.46823897/94311.62.8
    井浆+2%OBM-11.468440107/124501.42.8
    JLHW287井浆1.5011953146/94192.42.8
    井浆+2%OBM-11.5012555147/114401.82.8
    JLHW286井浆1.47904984/74601.62.6
    井浆+2%OBM-11.479350104/94901.42.6
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    表  4  JLHW227、JLHW286和JLHW287井钻井数据

    井号完钻井
    深/m
    三开钻井
    周期/d
    机械钻
    速/(m·h−1)
    井径扩大率/%
    非油层油层
    JLHW227571025.7511.81.12.18
    JLHW286573232.679.211.02.02
    JLHW287591931.259.621.12.18
    3口井平均578729.8910.081.062.12
    2021年22口井平均544030.769.157.992.29
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    表  5  JLHW227、JLHW286和JLHW287井井下勘探数据

    井号试验井段/m井下复杂率/%复杂类型每口井消耗量/m3每米消耗量/m3漏失量/m3
    JLHW2273380~571001200.051
    JLHW2863380~573202700.114
    JLHW2873410~5919002200.087
    3口井平均239702040.085
    2021年22口井平均18419.72井漏、气侵、井塌、遇阻2550.1223883.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-02
  • 修回日期:  2023-06-11
  • 刊出日期:  2023-12-30

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