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渤海浅层大位移井合成基钻井液自适应高承压封堵剂

刘宝生 汤柏松 霍宏博 张俊 侯欣欣 贺垠博 王奕杰

刘宝生,汤柏松,霍宏博,等. 渤海浅层大位移井合成基钻井液自适应高承压封堵剂[J]. 钻井液与完井液,2025,42(5):587-593 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.003
引用本文: 刘宝生,汤柏松,霍宏博,等. 渤海浅层大位移井合成基钻井液自适应高承压封堵剂[J]. 钻井液与完井液,2025,42(5):587-593 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.003
LIU Baosheng, TANG Baisong, HUO Hongbo, et al.A Self-adaptable high pressure bearing plugging agent for synthetic-based doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.003
Citation: LIU Baosheng, TANG Baisong, HUO Hongbo, et al.A Self-adaptable high pressure bearing plugging agent for synthetic-based doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.003

渤海浅层大位移井合成基钻井液自适应高承压封堵剂

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.05.003
基金项目: 中海石油(中国)有限公司科技项目“渤海油田稳产3000万吨,上产4000万吨关键技术研究”子课题“莱州湾浅层6000米大位移井钻完井技术研究与示范”(CNOOC-KJ135ZDXM36TJ06TJGD202201)部分研究成果。
详细信息
    作者简介:

    刘宝生, 博士, 高级工程师, 主要从事海上油气工程技术研究及管理工作。 E-mail:liubsh@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE254.4

A Self-Adaptable High Pressure Bearing Plugging Agent for Synthetic-Based Drilling Fluid in Shallow Extended-Reach Well Drilling in Bohai

  • 摘要: 通过对渤海浅层大位移井井漏情况分析,明确了大位移井合成基钻井液自适应高承压封堵剂针对性优化方向:井下地层非均质性强,孔隙、裂缝的尺寸分布具有盲目性,材料需针对未知尺寸孔隙形成有效封堵;钻遇地层微裂缝极其发育,承压能力弱,材料需具有较高抗压强度。针对上述难点,以甲基丙烯酸甲酯为主链,配合多种不同碳链长度的单不饱和脂肪酸酯单体材料,合成了一种吸油膨胀自适应高承压封堵剂OBR-1。实验结果表明,OBR-1在高弹态时的体积膨胀能力强,且吸油后仍具有较高弹性模量,广谱封堵效果好,承压能力强。含2%OBR-1的合成基乳液封堵10~120 μm砂盘承压均能达10 MPa。以OBR-1为核心所构建的高承压封堵合成基钻井液体系封堵20~80目砂床承压达20 MPa,具有良好的承压能力和封堵性能,可为海上大位移井安全高效钻进提供保障。

     

  • 图  1  OBR-1的微观形貌及分子结构图

    图  2  OBR-1的FT-IR光谱图(a)与OBR-1的DSC曲线(b)

    图  3  150℃下 不同目数OBR-1的体积膨胀变化曲线

    图  4  合成基钻井液对40~60目砂床的堵漏效果(a)与加入2%OBR-1 钻井液封堵随机目数砂床的最大承压和累计漏失量(b)

    图  5  在合成基钻井液体系中加入不同封堵材料封堵后砂床状态

    图  6  加入2%OBR-1前后乳液封堵砂盘形成封堵层的冷冻扫描电镜图

    图  7  封堵剂OBR-1的封堵机理

    表  1  不同温度下OBR-1的吸油膨胀性能

    T测试/
    m1/
    g
    m2/
    g
    d1/
    mm
    d2/
    mm
    w/
    g·g−1
    v/
    mm3·mm−3
    弹性
    模量/MPa
    室温 1.03 1.22 1 1.14 0.18 1.48 28.96
    120 1.02 1.31 1 1.22 0.28 2.22 20.65
    150 1.03 3.93 1 1.67 2.81 4.65 19.95
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    表  2  在合成基乳液中加入不同封堵材料的封堵性能

    封堵材料 FLHTHP/
    mL
    砂盘孔径/
    μm
    累计漏失/
    mL
    最大承压/
    MPa
    0 50.4 120 全漏 2
    90 全漏 2
    20 全漏 2
    10 全漏 2
    10~120 全漏 2
    2%OBR-1 21.6 120 25.0 10
    90 21.0 10
    20 8.4 10
    10 4.8 10
    10~120 2.2 10
    2%OSD 18.4 120 58 4
    90 55 6
    20 5 10
    10 5.6 10
    10~120 7.4 6
     注:合成基乳液:340 mL 1-十八烯+8%乳化剂+2%有机土+3%CaO+60 mL盐水(30%CaCl2溶液)+4%超细钙;FLHTHP在150℃、3.5 MPa下测定;实验测试温度为150℃。
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    表  3  在井浆中加入2%OBR-1前后的流变参数

    OBR-1/
    %
    实验
    条件
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    TYS/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    ES/
    V
    EP FLHTHP/
    mL
    0 老化前 20 17 13.30 13/14 1257 0.11
    150℃、16 h 25 14 7.15 8/9 711 0.10 7.2
    2 老化前 21 17 13.30 13/14 923 0.09
    150℃、16 h 27 13 7.15 7.5/9 839 0.09 3.8
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    表  4  在井浆中加入OBR-1前后不同渗透率岩心的封堵率(%)

    OBR-1/% F150~250 F350~450 F550~650 F750~850 F950~1050 F平均
    0 71.55 78.34 79.26 80.25 81.30 78.14
    2 95.97 95.21 93.34 91.55 91.43 93.50
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-04-06
  • 修回日期:  2025-05-14
  • 刊出日期:  2025-09-30

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