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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(5):575-586 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.002
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(5):575-586 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.002
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(5):575-586 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.002
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(5):575-586 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.002

深水盐下钻井液漏失控制配方设计与堵漏策略

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.002
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。E-mail:chance_xcy@163.com。

  • 中图分类号: TE254.4

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,储层埋深大于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3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
    NW2A24544.780.0
    NW844873.752.5
    NW122953.736.0
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    表  2  堵漏材料粒度分析结果

    材料编号 D90/μm D50/μm D10/μm
    LCM-D1 4504.32 3884.16 3412.18
    LCM-D2 3716.66 3330.27 2950.67
    LCM-D3 4363.41 3384.59 182.15
    LCM-D4 3223.02 2338.17 1915.56
    LCM-D5 2149.92 1702.28 1420.45
    LCM-E1 388.714 209.634 41.137
    LCM-E2 219.350 49.009 6.689
    LCM-F1 1348.690 570.433 48.578
    LCM-F2 6043.26 3576.25 1940.85
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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  5  堵漏材料抗压能力评价标准

    D90降级率/% DDR>30 20<DDR≤30 10<DDR≤20 5<DDR≤10 DDR≤5
    抗压能力 中等偏低 中等 中等偏高
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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  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-D1 86.41 90.14
    LCM-D2 82.21 87.35
    LCM-D3 8.65 18.11
    LCM-D4 100.00 100.00
    LCM-D5 100.00 100.00
    LCM-E1 44.91 65.27 中等偏高
    LCM-E2 43.39 62.34 中等偏高
    LCM-F1 55.84 73.74 中等偏高
    LCM-F2 16.76 26.53 中等偏低
    LCM-G1 2.52 7.23
    LCM-G2 67.09 79.31 中等偏高
    LCM-G3 26.71 41.30 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-D1 4504.320 中等偏高 中等偏高 中等偏差 --
    LCM-D2 3716.660 中等偏高 中等 --
    LCM-D3 4363.410 中等偏高 中等 --
    LCM-D4 3223.020 中等偏低 中等 --
    LCM-D5 2149.920 中等偏低 --
    LCM-E1 388.714 中等 -- 中等偏差 -- 中等偏高
    LCM-E2 219.350 中等偏高 -- -- 中等偏高
    LCM-F1 1348.690 中等偏高 中等 中等偏好 -- 中等偏高
    LCM-F2 6043.260 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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  • [1] CHRISTOPHER J M, EUGENE R B. Postrift sequence stratigraphy paleogeography and fill history of the deep-water Santos basin offshore southeast Brazil(Article)[J]. AAPG Bulletin, 2004, 88(7): 923-945. doi: 10.1306/01220403043
    [2] GOMESA J P, BUNEVICHB R B, TEDESCHIB L R, et al. Facies classification and patterns of lacustrine carbonate deposition of the Barra Velha formation, Santos basin, Brazilian pre-salt[J]. Marine and Petroleum Geology, 2020, 113: 104176. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2019.104176
    [3] 蒋德鑫, 张厚和, 李春荣, 等. 全球深水-超深水油气勘探历程与发展趋势[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(10): 1-12.

    JIANG Dexin, ZHANG Houhe, LI Chunrong, et al. Global deep- and ultra-deep-water oil and gas exploration: review and outlook[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(10): 1-12.
    [4] WARREN J K. Evaporites: sediments, resources and hydrocarbons[M]. Berlin: Springer, 2006.
    [5] 黄文松, 徐芳, 刘成彬, 等. 深水盐下湖相碳酸盐岩缝洞地震预测 ——以巴西桑托斯盆地F油田为例[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(2): 445-455,488.

    HUANG Wensong, XU Fang, LIU Chengbin, et al. Seismic prediction of fractures and vugs in deep-water sub-salt lacustrine carbonates: taking F oilfield in Santos basin, Brazil as an example[J]. Oil & Gas Geology, 2022, 43(2): 445-455,488.
    [6] 何文渊, 史卜庆, 范国章, 等. 巴西桑托斯盆地深水大油田勘探实践与理论技术进展[J]. 石油勘探与开发, 2023, 50(2): 227-237. doi: 10.11698/PED.20220776

    HE Wenyuan, SHI Buqing, FAN Guozhang, et al. Theoretical and technical progress in exploration practice of the deep-water large oil fields, Santos basin, Brazil[J]. Petroleum Exploration and Development, 2023, 50(2): 227-237. doi: 10.11698/PED.20220776
    [7] 何保生, 张钦岳. 巴西深水盐下钻完井配套技术与降本增效措施[J]. 中国海上油气, 2017, 29(5): 96-101. doi: 10.11935/j.issn.16731506.2017.05.013

    HE Baosheng, ZHANG Qinyue. Drilling and completion matching technologies and measures for cost reduction in Brazil deep water pre-salt oilfield[J]. China Offshore Oil and Gas, 2017, 29(5): 96-101. doi: 10.11935/j.issn.16731506.2017.05.013
    [8] 何文渊, 黄先雄, 王红平, 等. 南美桑托斯盆地深水区古拉绍-1井油气勘探发现及意义[J]. 石油学报, 2024, 45(2): 339-347. doi: 10.1038/s41401-023-01175-7

    HE Wenyuan, HUANG Xianxiong, WANG Hongping, et al. Hydrocarbon discovery and its significance of Well Gulashao-1 in deep water area of Santos basin, south America[J]. Acta Petrolei Sinica, 2024, 45(2): 339-347. doi: 10.1038/s41401-023-01175-7
    [9] 赵德. 墨西哥湾深水盐下复杂地层钻井技术研究及应用[J]. 中国新技术新产品, 2022(2): 133-135. doi: 10.3969/j.issn.1673-9957.2022.02.041

    ZHAO De. Research and application of drilling technology in complex subsalt formations in deepwater in the Gulf of Mexico[J]. China New Technology and New Products, 2022(2): 133-135. doi: 10.3969/j.issn.1673-9957.2022.02.041
    [10] 何保生, 张钦岳, 冷雪霜. 墨西哥超深水盐下钻井技术及实践[J]. 中国海上油气, 2021, 33(6): 101-109.

    HE Baosheng, ZHANG Qinyue, LENG Xueshuang. Ultra deepwater pre-salt drilling technologies and their practices in Mexico[J]. China Offshore Oil and Gas, 2021, 33(6): 101-109.
    [11] 吕开河, 王晨烨, 雷少飞, 等. 裂缝性地层钻井液漏失规律及堵漏对策[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2022, 46(2): 85-93.

    LYU Kaihe, WANG Chenye, LEI Shaofei, et al. Dynamic behavior and mitigation methods for drilling fluid loss in fractured formations[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2022, 46(2): 85-93.
    [12] 康毅力, 王凯成, 许成元, 等. 深井超深井钻井堵漏材料高温老化性能评价[J]. 石油学报, 2019, 40(2): 215-223.

    KANG Yili, WANG Kaicheng, XU Chengyuan, et al. High-temperature aging property evaluation of lost circulation materials in deep and ultra-deep well drilling[J]. Acta Petrolei Sinica, 2019, 40(2): 215-223.
    [13] XU C Y, YANG X L, LIU C, et al. Dynamic fracture width prediction for lost circulation control and formation damage prevention in ultra-deep fractured tight reservoir[J]. Fuel, 2022, 307: 121770. doi: 10.1016/j.fuel.2021.121770
    [14] 张金波, 鄢捷年. 钻井液中暂堵剂颗粒尺寸分布优选的新理论和新方法[J]. 石油学报, 2004, 25(6): 88-91,95. doi: 10.7623/syxb200406018

    ZHANG Jinbo, YAN Jienian. New theory and method for optimizing the particle size distribution of bridging agents in drilling fluids[J]. Acta Petrolei Sinica, 2004, 25(6): 88-91,95. doi: 10.7623/syxb200406018
    [15] 许成元, 张洪琳, 康毅力, 等. 深层裂缝性储层物理类堵漏材料定量评价优选方法[J]. 天然气工业, 2021, 41(12): 99-109. doi: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.12.011

    XU Chengyuan, ZHANG Honglin, KANG Yili, et al. Quantitative evaluation and selection method of physical plugging materials in deep fractured reservoirs[J]. Natural Gas Industry, 2021, 41(12): 99-109. doi: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.12.011
    [16] 许成元, 阳洋, 蒲时, 等. 基于高效架桥和致密填充的深层裂缝性储层堵漏配方设计方法研究[J]. 油气藏评价与开发, 2022, 12(3): 534-544.

    XU Chengyuan, YANG Yang, PU Shi, et al. Design method of plugging formula for deep naturally fractured reservoir based on efficient bridging and compact filling[J]. Reservoir Evaluation and Development, 2022, 12(3): 534-544.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-03-25
  • 修回日期:  2025-04-26
  • 网络出版日期:  2025-04-17
  • 刊出日期:  2025-09-30

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