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新型环保钻井液在套管开窗侧钻井的研究与应用

刘波 高龙 陈明勇 孙欢 黄旭平 赵瑛

刘波,高龙,陈明勇,等. 新型环保钻井液在套管开窗侧钻井的研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2023,40(2):202-208 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.008
引用本文: 刘波,高龙,陈明勇,等. 新型环保钻井液在套管开窗侧钻井的研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2023,40(2):202-208 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.008
LIU Bo, GAO Long, CHEN Mingyong, et al.Study and application of a new environmentally friendly drilling fluid in through-casing sidetrack drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(2):202-208 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.008
Citation: LIU Bo, GAO Long, CHEN Mingyong, et al.Study and application of a new environmentally friendly drilling fluid in through-casing sidetrack drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(2):202-208 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.008

新型环保钻井液在套管开窗侧钻井的研究与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.008
基金项目: 中国石油集团川庆钻探项目“伊陕-渭北过渡带宜黄恶性漏失区块安全钻完井技术研究与应用”(CQ2019B-20-2-3)资助
详细信息
    作者简介:

    刘波,1981年生,现在主要从事钻井液方面研究与现场应用。电话 18089289384;E-mail:zjdxjliub@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE254.3

Study and Application of a New Environmentally Friendly Drilling Fluid in Through-Casing Sidetrack Drilling

  • 摘要: 针对苏里格气田二叠系“双石组”硬脆泥岩段掉块剥落,山西组煤系地层、黑色泥岩井壁失稳及水平段滑动钻进加压困难等现象,传统的防塌抑制剂因环保要求受到一定限制,前期钻井过程中已出现了长时间划眼、填井侧钻等复杂情况。文中通过对半纤维素衍生物进行化学改性研制出了环保型改性纤维素为抑制剂CQYZJ-3,形成了一套适用于苏里格气田套管开窗侧钻水平井环保钻井液体系HCG-1,并对该体系进行室内评价。结果表明:钻井液体系流变性能稳定,具有良好的抑制性、润滑性、抗污染能力、缓蚀能力,属无毒、易降解环保钻井液体系。HCG-1钻井液体系在苏里格区块施工的10余口井均获得成功。现场应用表明:HCG-1钻井液体系稳定,防塌抑制性强,润滑性好,电测下套管一次成功,无井下复杂事故发生,同时可实现钻井液的重复利用,取得了较好的应用效果。

     

  • 图  1  半纤维素衍生物化学改性原理

    图  2  膨润土压片在不同溶液中的抑制性能

    图  3  膨润土压片在不同溶液中的膨胀性能

    图  4  HCG-1钻井液体系石盒子振动筛钻屑

    图  5  HCG-1钻井液体系的粒径分布

    图  6  采用HCG-1环保钻井液钻井在 不同井中上提下放摩阻情况

    表  1  HCG-1环保型钻井液的常规性能

    老化
    条件
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    常温1872.0/3.03.016.0
    100 ℃、16 h1782.5/3.03.516.2
    120 ℃、16 h1772.0/3.03.516.3
      注:FLHTHP在100 ℃,3.5 MPa、30 min下测定
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    表  2  页岩岩屑在不同钻井液中的滚动回收率

    钻井液一次回收率%二次回收率%相对回收率%
    聚合物63.9825.7840.29
    聚磺69.4758.3083.92
    饱和盐95.1288.4092.93
    HCG-194.4587.5292.66
      注:热滚条件为120 ℃、16 h
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    表  3  不同钻井液的润滑系数

    钻井液极压润滑系数黏附系数摩擦系数
    聚合物0.1250.15210.1051
    聚磺0.1400.16480.1317
    HCG-10.1100.07900.0601
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    表  4  HCG-1环保钻井液抗岩屑污染性能评价

    钻屑/
    %
    φ600φ300φ200φ100φ6φ3PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    pH
    04931211332186.52/33.016.29
    24931211332186.52/33.016.49
    85032251432187.02/33.016.29
    145132261642196.53/42.816.09
    186037291853237.04/62.815.89
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    表  5  环保型HCG-1钻井液的抗钙能力

    Ca2+/%AV上升率/%Ca2+/%AV上升率/%
    0.51.111.52.86
    1.02.382.05.65
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    表  6  钻井液经过防腐处理静置后钻井液性能变化

    t放置/
    d
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    ρ/
    g·cm−3
    pH
    0181356.01.128.0
    2181356.01.128.0
    4181356.01.128.0
    6191366.01.129.5
    8181356.01.129.5
    10191367.01.129.0
    12191367.51.119.0
    14201467.51.119.0
      注:加入0.1%烧碱
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    表  7  HCG-1钻井液对金属挂片的腐蚀速率

    挂片
    组号
    Wa/
    g
    Wt/
    g
    A/
    mm2
    $ \nu $/
    mm/a
    $ \overline \nu $/
    mm/a
    34110.760610.760412.7970.000 7270.000 737
    38210.990010.989812.7900.000 727
    30610.644210.644012.2750.000 758
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    表  8  自来水对金属挂片的腐蚀速率

    挂片
    组号
    Wa/
    g
    Wt/
    g
    A/
    mm2
    $ \nu $/
    mm/a
    $ \overline \nu $/
    mm/a
    34110.760310.757112.7960.011 6280.011 42
    38210.989710.986612.7900.011 269
    30610.643010.640012.2750.011 363
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    表  9  采用低密度HCG-1钻井液钻井的井的泥岩统计

    井号水平
    段长/m
    钻遇泥
    岩率/%
    最长泥
    岩段
    岩性
    描述
    伽马
    苏36-20-
    11CH
    100015120深灰色、
    黑色泥岩
    160~250
    苏6-1-
    3CH
    8001072灰色、
    黑色泥岩
    160~250
    苏14-10-
    21CH
    9001263深灰色、
    黑色泥岩
    180~270
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-10
  • 修回日期:  2022-12-28
  • 刊出日期:  2023-03-30

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