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近油基钻井液体系研究与应用

司西强 王中华

司西强,王中华. 近油基钻井液体系研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):310-323 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.003
引用本文: 司西强,王中华. 近油基钻井液体系研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):310-323 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.003
SI Xiqiang, WANG Zhonghua.Research on and application of near-oil-based drilling fluid system[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):310-323 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.003
Citation: SI Xiqiang, WANG Zhonghua.Research on and application of near-oil-based drilling fluid system[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):310-323 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.003

近油基钻井液体系研究与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.003
基金项目: 中国石化集团公司科技攻关项目“烷基糖苷衍生物基钻井液技术研究”(JP16003)、“改性生物质钻井液处理剂的研制与应用”(JP17047)、“抗高温聚多糖水基钻井液技术研究”(JP22300);中石化中原石油工程公司科技攻关项目“近油基钻井液应用研究”(2019201)、“近油基钻井液深化研究”(2022202)联合资助。
详细信息
    作者简介:

    司西强,1982年生,博士,研究员,2010年毕业于中国石油大学(华东)化学工程与技术专业,现主要从事钻井液处理剂及钻井液体系的研究及推广工作。电话 15039316302;E-mail:sixiqiang@163.com

  • 中图分类号: TE254

Research on and Application of Near-Oil-Based Drilling Fluid System

  • 摘要: 针对目前油基钻井液配制成本高、含油钻屑后处理压力大等问题,开展了近油基钻井液技术研究。在“近油基”设计理念的指导下,研制出近油基基液ZYBL,其具有吸附成膜阻水、低水活度反渗透吸水、超强抑制、高润滑等特性。以20%近油基基液为基础和连续相,配套流型调节剂、降滤失剂、封堵剂、抑制增强剂、固壁剂等不同功能处理剂,构建并优化形成了机理与油基钻井液相近、性能与油基钻井液相当、且绿色环保的近油基钻井液体系,开展了钻井液性能系统评价及现场规模应用。钻井液密度在1.15~2.55 g/cm3范围内可调,密度为1.15 g/cm3时,钻井液水活度为0.651,钻井液抗温达180 ℃;岩屑一次回收率为99.80%;极压润滑系数为0.034,泥饼黏附系数为0.0524;中压滤失量为0 mL,高温高压滤失量为6.6 mL;抗污染及储层保护效果突出;EC50值为139 700 mg/L,无生物毒性。近油基钻井液在抑制、润滑、储层保护等方面的性能与油基钻井液相当,配制成本明显低于油基钻井液,且具有油基钻井液所不具备的环保优势。截至目前,近油基钻井液已在新疆、川渝、中原、东北等工区现场应用55口井,表现出突出的井壁稳定、润滑防卡、提高钻速、循环降温、综合成本低等效果。近油基钻井液代表了国内外水基钻井液的主流发展方向,适用于高温深井超深井、页岩油气长水平井、强水敏性泥岩水平井等复杂工况,实现绿色、安全、经济、高效钻井,可加快“水替油”技术目标实现,经济效益和社会效益显著,推广应用前景广阔。

     

  • 图  1  不同含量近油基基液水溶液的水活度

    图  2  近油基基液水活度对黏度的影响

    图  3  近油基基液水活度对相对抑制率影响

    图  4  近油基基液水活度对极压润滑系数的影响

    图  5  清水、对比浆和近油基钻井液中的岩屑回收率

    图  6  页岩岩心在不同体系中浸泡不同时间的膨胀高度

    图  7  膨润土柱在不同体系中180 ℃滚动16 h后的外观

    图  8  松页油2HF井钻进过程中返出泥岩钻屑外观形貌

    表  1  清水及不同水活度近油基基液中泥球质量随时间变化

    清水及基液
    水活度
    初始
    质量/g
    浸泡1 d
    质量/g
    浸泡1 d
    脱水量/g
    浸泡3 d
    质量/g
    浸泡3 d
    脱水量/g
    1.000 19.14 28.18 −9.04 / /
    0.880 19.77 20.14 −0.37 20.36 −0.59
    0.838 19.80 20.00 −0.20 20.08 −0.28
    0.746 20.09 19.95 0.14 20.03 0.06
    0.682 20.12 19.45 0.67 19.50 0.62
    0.648 19.57 18.24 1.33 18.28 1.29
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    表  2  不同密度近油基钻井液性能评价结果

    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    Gel/
    Pa/Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    润滑系数 黏附系数 pH
    1.15 46.5 35 11.5 0.329 2.0/7.5 0 6.6 0.034 0.0524 9.0
    1.40 47.5 36 11.5 0.319 3.0/6.5 0 6.4 0.047 0.0612 9.0
    1.70 52.5 40 12.5 0.313 4.0/7.5 0 6.0 0.064 0.0787 9.0
    2.00 63.5 49 14.5 0.296 5.0/7.0 0 5.4 0.078 0.1228 9.0
    2.50 71.5 55 16.5 0.300 5.5/8.5 0 4.6 0.097 0.1228 9.0
    2.55 77.0 60 17.0 0.283 5.5/12.5 0 2.8 0.127 0.1228 9.0
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    表  3  膨润土柱在不同介质中高温滚动后的回收率

    介质种类 热滚前膨润
    土柱质量/g
    热滚后膨润
    土柱回收质量/g
    膨润土柱
    回收率/%
    清水 20.33 3.14 15.45
    对比浆 20.32 8.97 44.14
    近油基钻井液 20.33 20.86 102.61
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    表  4  不同老化温度下近油基钻井液的性能

    T老化/℃ AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa YP/PV/(Pa/mPa·s) Gel/(Pa/Pa) FLAPI/mL FLHTHP/mL pH
    120 62.0 45 17.0 0.378 4.0/16.0 0 5.2 9.0
    150 54.0 41 13.0 0.317 3.5/13.0 0 5.4 9.0
    170 51.0 39 12.0 0.308 3.5/8.0 0 6.2 9.0
    180 46.5 35 11.5 0.329 2.0/7.5 0 6.6 9.0
    190 32.0 28 4.0 0.143 1.0/1.5 1.6 18.0 8.0
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    表  5  清水、对比浆、近油基钻井液的润滑性能评价结果

    配方 极压润滑仪示数 极压润滑系数 润滑系数降低率/% 泥饼黏附系数 黏附系数降低率/%
    清水 40.0 0.340 / / /
    对比浆 17.0 0.145 / 0.1687 /
    近油基钻井液 4.0 0.034 76.55 0.0524 68.94
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    表  6  近油基钻井液抗污染性能评价结果

    污染源 AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa YP/PV/(Pa/mPa·s) Gel/(Pa/Pa) FLAPI/mL FLHTHP/mL pH
    0 46.5 35 11.5 0.329 2.0/7.5 0 6.6 9.0
    36%NaCl 38.0 30 8.0 0.267 3.0/3.5 0 9.2 8.0
    5%CaCl2 42.5 30 12.5 0.417 3.5/6.0 2.8 18.0 8.0
    30%土 54.0 39 15.0 0.385 7.0/10.0 0.6 9.2 8.5
    25%钻屑 42.0 32 10.0 0.313 4.0/8.5 0.8 10.0 8.5
    30%水 31.0 25 6.0 0.240 1.0/2.0 3.6 15.0 7.5
    20%原油 49.0 40 9.0 0.225 2.0/5.5 1.0 12.0 8.0
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    表  7  清水、对比浆滤液、近油基钻井液滤液表面张力评价结果

    评价样品 表面张力/(mN·m−1 表面张力降低率/%
    清水 72.300 /
    对比浆 36.316 /
    近油基钻井液 25.178 30.67
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    表  8  近油基钻井液污染岩心的渗透率恢复值评价结果

    污染方式 围压/
    MPa
    P前稳/
    MPa
    P后稳/
    MPa
    渗透率
    恢复值/%
    静态污染 6.0 0.355 0.382 92.93
    动态污染 6.0 0.421 0.462 91.13
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    表  9  近油基钻井液与油基钻井液性能对比结果

    钻井液 岩屑回收率/% 极压润滑系数 静态渗透率恢复值/% 动态渗透率恢复值/% EC50/(mg·L−1) 配制成本/元
    近油基钻井液 99.80 0.034 92.93 91.13 139 700 3400~6000
    油基钻井液 100.00 0.043 93.52 90.76 / 7000~8500
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    表  10  近油基钻井液应用过程中取得的高指标统计情况

    应用井 取得的高指标情况
    松页油2HF井 国内第一口水基钻井液打成的页岩油水平井
    丰页1H井 江苏盆地第一口水基钻井液打成的页岩油水平井
    顺北53-2H井 近油基钻井液施工最高温度:177 ℃
    兴隆4井 近油基钻井液施工最高密度:2.12 g/cm3
    兴隆1-1井 水平位移3881.21 m,创当时国内水平位移最大的三高井纪录
    顺北11X井 完钻井深9093 m,创120.65 mm小井眼井深最深亚洲纪录
    焦页8-Z1HF井 水平段长2720 m,创当时国内水基钻井液施工水平段最长、涪陵瘦身井水平段最长等多项纪录
    焦页26-S2HF井 水平段最大井斜95°,水平段长2033 m,仅用20 h完成测井任务
    焦页5-Z7HF井 三开设计钻井周期23 d,实际钻井周期7.65 d,节约钻井周期66.74%
    焦页5-Z6HF井 三开设计钻井周期16 d,实际钻井周期7.56 d;单日进尺630 m,刷新国内陆上页岩水基钻井液单日进尺最高纪录
    焦页12-检1井 中石化首次在页岩压后地层密闭保型取心施工,取心收获率达93.47%,远超85%的设计指标
    焦页66-检3井 未通井情况下连续取心22筒,收获率达99.66%
    焦页66-检5井 中石化首次在页岩压后地层的水平段取心及长水平段施工,地质取心收获率99.91%,工程取心收获率99.80%
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    表  11  近油基钻井液施工的焦页12-Z3HF井与高性能水基及油基钻井液施工的邻井摩阻对比结果

    井号钻井液工况摩阻/t
    水平500 m水平1000 m水平1500 m水平2000 m水平2500 m
    焦页12-Z3HF近油基起钻581016/
    下钻451215/
    焦页26-ZXHF高性能水基起钻1828383642
    下钻1616243842
    焦页10-ZXHF高性能水基起钻10161826/
    下钻10121624/
    焦页171-SXHF油基起钻162427//
    下钻141518//
    焦页19-ZXHF油基起钻14242828/
    下钻10141818/
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-11-12
  • 修回日期:  2025-12-26
  • 网络出版日期:  2026-06-12
  • 刊出日期:  2026-06-12

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