留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

超高温深井油基钻井液用两亲性流型调节剂

彭江浩 高斌 王燕 邓正强 祝琦 李新亮

彭江浩,高斌,王燕,等. 超高温深井油基钻井液用两亲性流型调节剂[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):366-373 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.009
引用本文: 彭江浩,高斌,王燕,等. 超高温深井油基钻井液用两亲性流型调节剂[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):366-373 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.009
PENG Jianghao, GAO Bin, WANG Yan, et al.An amphiphilic flow pattern regulator for oil-based drilling fluids used in ultra-high temperature deep wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):366-373 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.009
Citation: PENG Jianghao, GAO Bin, WANG Yan, et al.An amphiphilic flow pattern regulator for oil-based drilling fluids used in ultra-high temperature deep wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):366-373 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.009

超高温深井油基钻井液用两亲性流型调节剂

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.009
基金项目: 国家自然科学基金青年基金项目“笼状纳米粒子杂化聚合物调控超高温高盐水基钻井液流变性机理研究”(52404006)。
详细信息
    作者简介:

    彭江浩,在读硕士研究生,1997年生,主要研究方向为油田化学功能材料等。E-mail:1535556346@qq.com

    通讯作者:

    李新亮,博士,副教授,1992年生,2021年毕业于中国石油大学(北京),主要从事钻完井液领域的研究工作。E-mail:petroleumliang@126.com

  • 中图分类号: TE254.4

An Amphiphilic Flow Pattern Regulator for Oil-Based Drilling Fluids Used in Ultra-High Temperature Deep Wells

  • 摘要: 深井及超深井钻探过程中,油基钻井液在超高温且长时循环工况下易出现切力衰减、悬浮性能不足等流变性恶化问题,进而导致重晶石沉降、卡钻、井塌等复杂情况或事故。基于此,以妥尔油脂肪酸、脂肪烷基多胺和马来酸酐为原料,通过高温酰胺化反应制备出一种抗超高温的两亲性低聚物类流型调节剂,并对其流变调节性能和机理进行了详细探究。实验结果表明,该流型调节剂可显著改善油基钻井液的流变性与沉降稳定性;230 ℃下,0.5% 的流型调节剂可使油包水乳液动切力从 0.5 Pa 提升至 4.5 Pa,破乳电压由 323 V 增至 509 V;油基钻井液体系动切力从 6.5 Pa 提高至 22.5 Pa,破乳电压由 1014 V 升至 1315 V。现场井浆经热滚 1 d并恒温静置 5 d后,该流型调节剂仍可使钻井液保持良好的切力、沉降稳定性和乳液稳定性,为抗超高温油基钻井液体系研发提供了技术参考。

     

  • 图  1  流型调节剂分子结构示意图(R为长碳链)

    图  2  流型调节剂的红外光谱

    图  3  流型调节剂的热失重变化

    图  4  添加流型调节剂现场井浆状态和靠壁现象

    图  5  不同体系界面膜强度曲线

    图  6  加入流型调节剂前(a)后(b)乳液的显微镜图

    表  1  不同流型调节剂加量下乳液性能变化

    流型
    调节剂/%
    条件 AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    ES/
    V
    0老化前11.010.01.00.5/0.5324
    230 ℃、16 h18.518.00.50.5/1.0323
    0.2老化前15.011.04.02.5/4.5470
    230 ℃、16 h24.022.02.00.5/1.5291
    0.5老化前19.014.05.04.0/6.5697
    230 ℃、16 h31.527.04.53.5/10.5509
    0.8老化前20.516.04.53.5/5.0824
    230 ℃、16 h23.521.52.00.5/3.0323
    下载: 导出CSV

    表  2  不同流型调节剂加量下钻井液的性能

    流型调节剂/% 条件 AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    ES/
    V
    沉降情况
    0老化前38.032.55.53.5/5.0865
    230 ℃老化16 h51.545.06.53.0/8.01014软沉,易搅动
    230 ℃恒温静置3 d45.542.03.53.5/8.01013玻璃棒不到底,硬沉,不易搅动
    230 ℃恒温静置5 d44.043.01.02.0/5.0848玻璃棒不到底,硬沉,不易搅动
    0.5老化前70.546.024.510.0/14.01472
    230 ℃老化16 h89.567.022.58.5/22.51315无沉降,易搅动
    230 ℃恒温静置3 d50.544.56.04.5/9.51180玻璃棒可触底,软沉,易搅动
    230 ℃恒温静置5 d41.038.03.02.5/5.5901玻璃棒可触底,软沉,易搅动
    1.0老化前60.546.014.56.5/9.5959
    230 ℃老化16 h67.059.08.05.0/11.51001无沉降,易搅动
    230 ℃恒温静置3 d47.542.55.04.0/8.51507玻璃棒可触底,软沉,易搅动
    230 ℃恒温静置5 d40.538.52.02.5/5.01255玻璃棒可触底,软沉,易搅动
    下载: 导出CSV

    表  3  流型调节剂加量对现场井浆长效稳定性的影响

    流型调节剂/
    %
    实验
    条件
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    ES/
    V
    沉降情况
    0 老化前 59.5 54 5.5 2.5/3.5 745 -
    200 ℃老化1 d 55.0 53 2.0 2.0/3.0 644 -
    200 ℃恒温静置3 d 54.0 49 5.0 2.0/3.0 842 玻璃棒不到底,约6 cm软沉,搅拌阻力较大
    2 老化前 68.5 55 13.5 7.0/8.0 1266 -
    200 ℃老化1 d 58.5 53 5.5 3.5/4.5 808 -
    200 ℃恒温静置3 d 58.5 50 8.5 3.5/4.5 1035 玻璃棒靠壁,约4 cm软沉,易搅拌
    4 200 ℃老化1 d 51.5 45 6.5 2.5/3.5 791 -
    200 ℃恒温静置3 d 63.5 55 8.5 4.0/5.0 808 玻璃棒触底靠壁,软沉,易搅拌
    200 ℃恒温静置5 d 61.0 52 9.0 3.5/4.5 1133 玻璃棒触底靠壁,软沉,易搅拌
    5 200 ℃老化1 d 52.0 46 6.0 3.0/4.0 902 -
    200 ℃恒温静置3 d 65.0 54 11.0 4.0/5.0 862 玻璃棒触底不靠壁,软沉
    200 ℃恒温静置5 d 61.0 50 11.0 4.5/5.5 1194 玻璃棒触底靠壁,软沉,易搅拌
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘锋报, 孙金声, 王建华. 国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势[J]. 新疆石油天然气, 2023, 19(2): 34-39.

    LIU Fengbao, SUN Jinsheng, WANG Jianhua. A global review of technical status and development trend of drilling fluids for deep and ultra-deep wells[J]. Xinjiang Oil & Gas, 2023, 19(2): 34-39.
    [2] 孙金声, 王韧, 龙一夫. 我国钻井液技术难题、新进展及发展建议[J]. 钻井液与完井液, 2024, 41(1): 1-30.

    SUN Jinsheng, WANG Ren, LONG Yifu. Challenges, developments, and suggestions for drilling fluid technology in China[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2024, 41(1): 1-30.
    [3] 王中华. 国内钻井液处理剂研究进展、现状分析与发展建议[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(1): 1-19.

    WANG Zhonghua. Research progress, current situation analysis and development suggestions of drilling fluid treatment agents in China[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(1): 1-19.
    [4] 李阳, 薛兆杰, 程喆, 等. 中国深层油气勘探开发进展与发展方向[J]. 中国石油勘探, 2020, 25(1): 45-57.

    LI Yang, XUE Zhaojie, CHENG Zhe, et al. Progress and development directions of deep oil and gas exploration and development in China[J]. China Petroleum Exploration, 2020, 25(1): 45-57.
    [5] 孙金声, 王建华. 深地塔科1井钻井液技术[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(2): 155-166.

    SUN Jinsheng, WANG Jianhua. Drilling fluid technology for deep subsurface Tako-1 well[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(2): 155-166.
    [6] 徐毅, 何涛, 王君, 等. 亚洲最深直井——蓬深6特超深井钻井液技术[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(2): 180-186.

    XU Yi, HE Tao, WANG Jun, et al. Drilling fluid technology for the deepest vertical well in Asia-the ultra-deep well Pengshen-6[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(2): 180-186.
    [7] 汪海阁, 黄洪春, 毕文欣, 等. 深井超深井油气钻井技术进展与展望[J]. 天然气工业, 2021, 41(8): 163-177.

    WANG Haige, HUANG Hongchun, BI Wenxin, et al. Deep and ultra-deep oil/gas well drilling technologies: progress and prospect[J]. Natural Gas Industry, 2021, 41(8): 163-177.
    [8] 赵邦六, 董世泰, 曾忠, 等. 中国石油“十三五”物探技术进展及“十四五”发展方向思考[J]. 中国石油勘探, 2021, 26(1): 108-120.

    ZHAO Bangliu, DONG Shitai, ZENG Zhong, et al. Geophysical prospecting technology progress of PetroChina in the 13th Five-Year Plan period and development direction consideration in the 14t Five-Year Plan period[J]. China Petroleum Exploration, 2021, 26(1): 108-120.
    [9] 王星媛, 陆灯云, 吴正良. 抗220 ℃高密度油基钻井液的研究与应用[J]. 钻井液与完井液, 2020, 37(5): 550-554,560.

    WANG Xingyuan, LU Dengyun, WU Zhengliang. Study and application of a high density oil base drilling fluid with high temperature resistance of 220 ℃[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2020, 37(5): 550-554,560.
    [10] 白彬珍, 曾义金, 葛洪魁. 顺北56X特深水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2022, 50(6): 49-55.

    BAI Binzhen, ZENG Yijin, GE Hongkui. Key technologies for the drilling of ultra-deep horizontal Well Shunbei 56X[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2022, 50(6): 49-55.
    [11] 覃勇, 蒋官澄, 邓正强, 等. 聚酯提切剂的研制及高密度油包水钻井液的配制[J]. 钻井液与完井液, 2015, 32(6): 1-4.

    QIN Yong, JIANG Guancheng, DENG Zhengqiang, et al. Development of polyester gel strength enhancer and high density oil base drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2015, 32(6): 1-4.
    [12] BERN P A, ZAMORA M, SLATER K S, et al. The influence of drilling variables on barite sag[C]//Paper presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Denver, Colorado, 1996: SPE-36670-MS.
    [13] 谢涛, 张磊, 杜明亮, 等. 悬浮稳定关键材料及超高温长效稳定油基钻完井液[J]. 钻井液与完井液, 2024, 41(6): 728-735.

    XIE Tao, ZHANG Lei, DU Mingliang, et al. Key suspension materials and Ultra-High temperature long-term stable oil-based drilling and completion fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2024, 41(6): 728-735.
    [14] 倪晓骁, 史赫, 程荣超, 等. 油基钻井液用改性锂皂石增黏提切剂[J]. 钻井液与完井液, 2022, 39(2): 133-138.

    NI Xiaoxiao, SHI He, CHENG Rongchao, et al. A modified hectorite viscosifier and gelling agent for oil based drilling fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(2): 133-138.
    [15] 史赫, 史海民, 倪晓骁, 等. 一种抗高温高密度无土相油基钻井液提切剂[J]. 钻井液与完井液, 2022, 39(1): 8-14.

    SHI He, SHI Haimin, NI Xiaoxiao, et al. Study on rheological modifier of high temperature high density clay-free oil-based drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(1): 8-14.
    [16] 王星媛, 吴敬恒, 石朝敏. 加重剂对超高温高密度油基钻完井液性能影响研究[J]. 钻采工艺, 2021, 44(2): 81-85.

    WANG Xingyuan, WU Jingheng, SHI Chaomin. Study on the effect of weighting agent on the performance of ultra-high temperature and high-density oil-based drilling and completion fluid[J]. Drilling & Production Technology, 2021, 44(2): 81-85.
    [17] 王国帅. pH响应型乳化剂刺激响应机理及可逆乳化钻井液研究[D]. 北京: 中国石油大学(北京), 2023.

    WANG Guoshuai. Study on stimulus-responsive mechanism of pH-responsive emulsifier and reversible invert emulsion drilling fluid[D]. Beijing: China University of Petroleum(Beijing), 2023.
    [18] HE Y B, DU M L, HE J, et al. An amphiphilic multiblock polymer as a High-Temperature gelling agent for Oil-Based drilling fluids and its mechanism of action[J]. GELS, 2023, 9(12): 966. doi: 10.3390/gels9120966
    [19] 蒋官澄, 史赫, 贺垠博. 生物柴油基恒流变钻井液体系[J]. 石油勘探与开发, 2022, 49(1): 173-182.

    JIANG Guancheng, SHI He, HE Yinbo. The biodiesel-based flat-rheology drilling fluid system[J]. Petroleum Exploration and Development, 2022, 49(1): 173-182.
    [20] 孙金声, 黄贤斌, 蒋官澄, 等. 无土相油基钻井液关键处理剂研制及体系性能评价[J]. 石油勘探与开发, 2018, 45(4): 713-718.

    SUN Jinsheng, HUANG Xianbin, JIANG Guancheng, et al. Development of key additives for organoclay-free oil-based drilling mud and system performance evaluation[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(4): 713-718.
  • 加载中
图(6) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  21
  • HTML全文浏览量:  8
  • PDF下载量:  4
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-01
  • 修回日期:  2026-02-03
  • 网络出版日期:  2026-06-12
  • 刊出日期:  2026-06-12

目录

    /

    返回文章
    返回

    尊敬的作者、读者:

    您好!

    为更好地服务于广大作者和读者,提升期刊编辑部的办公效率和服务质量,本刊编辑部办公地点及联系电话已进行变更。

    新办公地址:天津经济技术开发区第二大街83号中国石油天津大厦A517房间

    新联系电话:022-65278734

                         022-25275527

    我们衷心希望广大作者和读者能够继续支持我们的工作,共同推动期刊的发展和进步。

    再次感谢您对期刊的关注和支持!