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大位移水平井高性能卤水基钻井液体系

文飞 许明标 徐鹏 李宗玮 可点

文飞,许明标,徐鹏,等. 大位移水平井高性能卤水基钻井液体系[J]. 钻井液与完井液,2026,43(4):460-469 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.004
引用本文: 文飞,许明标,徐鹏,等. 大位移水平井高性能卤水基钻井液体系[J]. 钻井液与完井液,2026,43(4):460-469 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.004
Wen Fei, Xu Mingbiao, Xu Peng, et al.High-performance brine-based drilling fluid system for extended-reach horizontal wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(4):460-469 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.004
Citation: Wen Fei, Xu Mingbiao, Xu Peng, et al.High-performance brine-based drilling fluid system for extended-reach horizontal wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(4):460-469 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.004

大位移水平井高性能卤水基钻井液体系

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.04.004
基金项目: 湖北省重点研发计划项目“抗高温非磺化环保水基钻井液研究与应用”(2023BCB070)。
详细信息
    作者简介:

    文飞,1983年生,总工程师(高级工程师),2007年毕业于长江大学石油工程专业,现在主要从事钻完井液技术管理及技术工作。电话 (022)25973288;E-mail:wenfei@cnpc.com.cn

    通讯作者:

    许明标,1962年生,教授,博士,1983年毕业于西南石油学院,现在主要从事钻井液、水泥浆及化学合成方面的研究工作。E-mail:xmb62@163.com

  • 中图分类号: TE254

High-performance Brine-based Drilling Fluid System for Extended-reach Horizontal Wells

  • 摘要: 针对大位移井钻井过程中水基钻井液井眼清洁困难、摩阻扭矩高、井壁稳定性差的技术瓶颈,研制了一套高性能卤水基钻井液体系。该体系基于氯化钾-甲酸盐复合卤水,通过引入自主研发的星型聚胺抑制剂HIB和纳米复合减阻剂SLIP,并优化流型调节与多级封堵技术,实现了抑制、润滑、携岩及稳定性能的协同提升。与常规KCl聚合物体系及商业聚胺体系、润滑剂的全面对比表明:HIB通过“吸附-包覆-疏水”机制,其抑制性(岩屑滚动回收率为93.6%,16 h线性膨胀率为1.0%)显著优于常规聚胺抑制剂;SLIP通过“微球滚动-吸附成膜”机制,极压润滑系数(0.064)及抗磨承载能力(10 kg)优于现有润滑剂。室内评价表明,该体系经150 ℃高温老化后动塑比不小于0.5 Pa/mPa·s,API滤失量小于4 mL,砂床承压大于 MPa,抗污染能力强,岩心渗透率恢复大于86.3%。在国内多个海域区块12口大位移井的应用表明,起下钻摩阻降低30%以上,复杂事故率下降65%,为大位移井安全高效钻井提供了可靠的技术选择。

     

  • 图  1  星型聚胺抑制剂HIB的作用机理图

    图  2  在膨润土浆中加入不同抑制剂溶液的粒径分析

    图  3  纳米复合减阻剂SLIP的扫描电镜图

    图  4  纳米复合减阻剂SLIP的热重分析图

    图  5  纳米复合减阻剂SLIP的作用机理图

    图  6  不同润滑剂的抗磨性能对比

    图  7  不同钻井液体系润滑性能对比(150 ℃老化后)

    图  8  不同钻井液体系的储层保护性能

    图  9  X1井与邻井起钻摩阻对比

    图  10  12口井现场应用综合效益对比

    表  1  不同体系处理后的Zeta电位与接触角

    处理条件 ζ/mV 接触角/(°)
    空白(去离子水) −32.4 18
    7% KCl溶液 −18.7 25
    3%HUIB(市售) −5.2 43
    1.5%HIB(自制) +8.1 72
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    表  2  不同润滑剂纯剂的润滑性能对比(150 ℃老化后)

    润滑剂极压润滑系数抗磨承载/kg钢球磨痕大小/mm
    去离子水0.32000.85
    PF-LUBE0.03260.62
    LUBE-1670.01140.58
    SLIP0.005160.32
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    表  3  不同体系高温高压流变性能对比(150 ℃、3.5 MPa)

    配方 老化
    条件
    模拟环空的
    中等剪切速率
    φ100读数
    模拟沉沙池的
    低剪切速率
    φ3读数
    低剪切黏度
    保持率/%
    A 老化前 15.5 4.2
    150 ℃、16 h 14.5 3.9 92.9
    B 老化前 12.0 2.5
    150 ℃、16 h 11.0 1.8 72.0
    C 老化前 13.8 3.2
    150 ℃、16 h 13.0 2.6 81.3
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    表  4  不同体系裂缝封堵承压能力对比

    配方 裂缝宽度/
    mm
    承压能力/
    MPa
    封堵层厚度/
    mm
    滤液侵入深度/
    mm
    A 0.5 >8.0 1.5 2.0
    1.0 7.8 2.0 3.5
    1.5 7.7 2.5 5.0
    2.0 7.6 3.0 6.5
    B 0.5 6.5 0.8 8.0
    1.0 5.8 1.0 12.0
    1.5 4.2 突破
    2.0 突破
    C 0.5 7.2 1.2 4.0
    1.0 6.8 1.5 6.0
    1.5 6.5 2.0 8.5
    2.0 5.5 2.2 15.0
     注:① 采用裂缝封堵仪测试,裂缝宽度0.5~2.0 mm,测试压差逐级升高,直至发生突破或达到仪器量程上限(8.0 MPa);② 封堵层厚度为稳定承压后裂缝内形成的封堵带厚度;③ 滤液侵入深度为封堵完成后裂缝壁面滤液渗透距离;④ “突破”表示在该裂缝宽度下体系无法形成有效封堵,承压能力低于起始测试压力(2.0 MPa);⑤ “—”表示未测试或无法形成有效封堵层。
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    表  5  不同钻井液体系流变与热稳定性能

    配方 条件 PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    FLAPI/
    mL
    A 滚前 27.0 11.5 0.43 3.6
    150 ℃、16 h 24.0 12.0 0.50 3.2
    B 滚前 20.0 8.0 0.40 4.4
    150 ℃、16 h 21.0 7.0 0.35 5.0
    C 滚前 24.0 11.0 0.46 3.8
    150 ℃、16 h 22.0 10.0 0.45 4.2
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    表  6  不同抑制剂对页岩的抑制性能对比

    配方 抑制剂/% 滚动回收率/% 16 h线性膨胀率/%
    空白(清水) 70.6 8.5
    A 1.5 93.6 1.0
    B 3.0 91.1 2.0
    C 7.0 88.2 3.5
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    表  7  不同钻井液体系润滑性能对比(150 ℃老化后)

    配方极压润滑系数抗磨承载/kg四球磨斑直径/mm
    A0.064100.805
    B0.11550.847
    C0.08871.117
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    表  8  不同钻井液体系抗污染性能对比(150 ℃老化后)

    配方 污染物 AV/
    mPa·s
    YP/PV/
    Pa/mPa·s
    FLAPI/
    mL
    极压润滑
    系数
    A 36.0 0.50 3.2 0.064
    20%水 33.0 0.48 3.5 0.072
    10%NaCl 36.0 0.45 3.6 0.078
    1%CaCl2 34.0 0.42 3.8 0.082
    20%劣质土 54.0 0.43 4.2 0.096
    B 28.0 0.33 5.0 0.115
    20%劣质土 58.0 0.25 8.5 0.180
    C 32.0 0.45 4.2 0.088
    20%劣质土 60.0 0.30 6.8 0.145
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  • [1] 张海山. 中国海洋石油大位移井钻井技术现状及展望[J]. 石油钻采工艺, 2023, 45(1): 1-11.

    Zhang Haishan. Status and prospect of CNOOC's extended reach well drilling technologies[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(1): 1-11.
    [2] 陈士奎, 解赤栋, 姜政华, 等. 武隆浅层页岩气大位移水平井钻井关键技术[J]. 钻探工程, 2025, 52(5): 106-112. doi: 10.12143/j.ztgc.2025.05.014

    Chen Shikui, Xie Chidong, Jiang Zhenghua, et al. Key drilling technologies for large-displacement horizontal wells in shallow shale gas reservoirs of Wulong[J]. Drilling Engineering, 2025, 52(5): 106-112. doi: 10.12143/j.ztgc.2025.05.014
    [3] 史配铭, 倪华峰, 石崇东, 等. 苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056

    Shi Peiming, Ni Huafeng, Shi Chongdong, et al. Key technologies for drilling and completing horizontal wells with Ultra-Long horizontal sections in the Sulige tight gas reservoirs[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056
    [4] 宋兆辉. 高性能水基钻井液处理剂研究进展及发展趋势[J]. 化学通报, 2024, 87(7): 831-837. doi: 10.14159/j.cnki.0441-3776.20240527.001

    Song Zhaohui. Research progress and trend in high-performance water-based drilling fluid additives[J]. Chemistry, 2024, 87(7): 831-837. doi: 10.14159/j.cnki.0441-3776.20240527.001
    [5] 李小瑞, 张宇, 李宝军, 等. 大位移井高效携岩水基钻井液实验研究[J]. 陕西科技大学学报, 2018, 36(4): 87-91, 101. doi: 10.19481/j.cnki.issn2096-398x.2018.04.016

    Li Xiaorui, Zhang Yu, Li Baojun, et al. Experimental study of water-based drilling fluid with high cuttings-carrying capacity for extended reach well[J]. Journal of Shaanxi University of Science & Technology, 2018, 36(4): 87-91,101. doi: 10.19481/j.cnki.issn2096-398x.2018.04.016
    [6] 管申, 侯珊珊, 王佳, 等. 大位移井抗高温低摩阻钻井液室内研究[J]. 长江大学学报(自然科学版), 2019, 16(8): 49-52, 7. doi: 10.3969/j.issn.1673-1409.2019.08.011

    Guan Shen, Hou Shanshan, Wang Jia, et al. Laboratory study on high temperature and low friction drilling fuid for extended reach well drillings[J]. Journal of Yangtze University (Natural Science Edition), 2019, 16(8): 49-52,7. doi: 10.3969/j.issn.1673-1409.2019.08.011
    [7] 郭磊, 李模刚, 邓楚娈, 等. 纳米改性材料在水基钻井液中的减阻性能[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(3): 308-317. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.03.005

    Guo Lei, Li Mogang, Deng Chuluan, et al. Drag reducing performance of a nanomodified material in water based drilling fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(3): 308-317. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.03.005
    [8] 王广财, 刘万成, 任运, 等. 一种强抑制低活度卤水基钻井液体系[J]. 钻井液与完井液, 2025, 42(4): 503-508. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.009

    Wang Guangcai, Liu Wancheng, Ren Yun, et al. A highly inhibitive low activity brine-based drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2025, 42(4): 503-508. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.009
    [9] 陈斌, 周姗姗, 赵远远, 等. 适用于大位移井新型水基钻井液室内研究[J]. 钻井液与完井液, 2021, 38(1): 42-46.

    Chen Bin, Zhou Shanshan, Zhao Yuanyuan, et al. Laboratory study on new water base drilling fluid for extended reach wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2021, 38(1): 42-46.
    [10] 雷志永, 郭磊, 耿铁, 等. 环保型可循环利用BIODRILL A水基钻井液评价与应用[J]. 中国海上油气, 2022, 34(3): 139-145. doi: 10.11935/j.issn.1673-1506.2022.03.018

    Lei Zhiyong, Guo Lei, Geng Tie, et al. Evaluation and application of environmentally friendly and recyclable BIODRILL A water-based drilling fluid[J]. China Offshore Oil and Gas, 2022, 34(3): 139-145. doi: 10.11935/j.issn.1673-1506.2022.03.018
    [11] Liu F, Yao H L, Liu Q X, et al. Nano-silica/polymer composite as filtrate reducer in water-based drilling fluids[J]. Colloids and Surfaces A-Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 627: 127168. doi: 10.1016/j.colsurfa.2021.127168
    [12] 张海山, 崔应中, 王荐, 等. 东海高温深井钻井液技术[J]. 中国海上油气, 2023, 35(4): 122-126.

    Zhang Haishan, Cui Yingzhong, Wang Jian, et al. High-temperature deep well drilling fluid technology in the East China Sea[J]. China Offshore Oil and Gas, 2023, 35(4): 122-126.
    [13] 王宗轮, 孙金声, 刘敬平, 等. 耐高温高盐钻井液润滑剂的研制与性能评价[J]. 钻井液与完井液, 2022, 39(5): 538-544.

    Wang Zonglun, Sun Jinsheng, Liu Jingping, et al. Development and performance evaluation of high temperature salt resistant drilling lubricant[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(5): 538-544
    [14] 孔勇. 地层环境响应封堵材料研究与应用[J]. 钻井液与完井液, 2022, 39(6): 677-684.

    Kong Yong. Study and application of formation environment responsive plugging material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(6): 677-684
    [15] 孙欢, 陈华, 贾彦强. 环保水基钻井液用聚合物M-TSP的合成与性能评价[J]. 油田化学, 2021, 38(1): 14-18.

    Sun Huan, Chen Hua, Jia Yanqiang. Synthesis and performance evaluation of polymer M-TSP for environment-friendly water-based drilling fluids[J]. Oilfield Chemistry, 2021, 38(1): 14-18
    [16] 吴若宁, 刘 云, 余海棠, 等. 超浅层大位移水平井“三低”钻井液技术[J]. 非常规油气, 2024, 11(1): 119-127.

    Wu Ruoning, Liu Yun, Yu Haitang, et al. “Three-low” drilling fluid technology for ultra-shallow horizontal well with extended reach[J]. Unconventional Oil & Gas, 2024, 11(1): 119-127
    [17] 马积贺, 耿铁, 宋晓伟, 等. 南海东部恩平21-4油田超深大位移井钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2025, 53(2): 21-29.

    Ma Jihe, Geng Tie, Song Xiaowei, et al. Drilling fluid technology for ultra-deep extended reach wells in Enping 21-4 Oilfield, Eastern South China Sea[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2025, 53(2): 21-29
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-01-22
  • 修回日期:  2026-03-12
  • 刊出日期:  2026-07-30

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