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南海西部油页岩低芳烃气制油基钻井液技术

刘智勤 崔应中 徐超 余意 彭巍

刘智勤,崔应中,徐超,等. 南海西部油页岩低芳烃气制油基钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):705-712 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.001
引用本文: 刘智勤,崔应中,徐超,等. 南海西部油页岩低芳烃气制油基钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):705-712 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.001
LIU Zhiqin, CUI Yingzhong, XU Chao, et al.Technology of low aromatic oil-based gas-to-liquid drilling fluid for oil shale in western south China sea[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):705-712 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.001
Citation: LIU Zhiqin, CUI Yingzhong, XU Chao, et al.Technology of low aromatic oil-based gas-to-liquid drilling fluid for oil shale in western south China sea[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):705-712 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.001

南海西部油页岩低芳烃气制油基钻井液技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.001
基金项目: 中海石油(中国)有限公司重大科技项目“南海西部油田上产2000万方钻完井关键技术研究”(CNOOC-KJ135ZDXM38ZJ05ZJ)部分研究成果。
详细信息
    作者简介:

    刘智勤,高级工程师,2014年获得澳大利亚新南威尔士大学海洋油气井工程专业硕士学位,现在主要从事海洋钻井完井技术研究与相关管理工作。E-mail:34374216@qq.com

    通讯作者:

    崔应中,高级工程师,2008年获得长江大学石油与天然气开发专业工程硕士学位,现在从事钻井液方面的研究工作。电话(0716)8326974;E-mail:my01god@163.com

  • 中图分类号: TE254.3

Technology of Low Aromatic Oil-based Gas-to-liquid Drilling Fluid for Oil Shale in Western South China Sea

  • 摘要: 北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组二段储层为油页岩,微裂缝高度发育、脆性矿物含量高,前期直井钻探使用PLUS/KCl水基钻井液进行作业,井壁失稳情况严重、频繁遇阻卡钻。室内分析了该区域使用的水基和柴油基钻井液存在的问题,在现场柴油基钻井液配方基础上通过引入低黏度低芳烃气制油和级配优选微纳米封堵剂材料,构建了一套高性能低芳烃气制油基钻井液体系,该体系活度0.62,活度更低、岩屑回收率高达98%、300 μm微裂缝封堵无漏失、沉降因子小于0.51,抑制性和封堵性更佳,且高温性能稳定。气制油基钻井液在8口页岩油大斜度勘探井进行了应用,井径扩大率小于2%,与柴油基钻井液体系相比,最大漏斗黏度和塑性黏度分别下降了54%、41%,日损耗减少50%,综合工程成本累计节省约20%。该技术为加快开发海上页岩油资源提供了有力的钻井液技术支持。

     

  • 图  1  电镜扫描下的油页岩微裂缝

    图  2  前期作业返出的油页岩掉块

    图  3  大斜度井Φ304.8 mm井眼钻井返出岩屑

    表  1  油页岩全岩矿物分析

    井深/m全岩矿物组分/%
    黏土矿物黄铁矿方解石石英白云石斜长石
    3625.525355899
    3639.7178601144
    3658.228653588
    3738.922556982
    3827.520563666
    3958.623755788
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    表  2  油页岩黏土矿物分析

    井深/m 黏土矿物组分的相对含量/%
    伊利石 伊/蒙混层 绿泥石 高岭石 混层比
    3625.5 56 31 6 7 18
    3639.7 59 41 18
    3658.2 67 33 18
    3738.9 58 32 8 2 18
    3827.5 67 33 18
    3958.6 60 40 18
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    表  3  油页岩微裂缝分析数据表

    顶部深度/
    m
    底部深度/
    m
    层厚度/
    m
    最大微裂缝
    宽度/μm
    微裂缝
    数量
    3625.5 3637.0 11.5 166.7 16
    3639.7 3653.2 13.5 187.5 9
    3658.2 3678.2 20.0 198.6 13
    3738.9 3755.7 16.8 220.8 15
    3827.5 3841.3 13.8 270.2 12
    3958.6 3973.2 14.6 315.3 17
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    表  4  活度性能数据记录表

    钻井液体系活度钻井液体系活度
    油页岩0.77柴油基0.65
    PLUS/KCl水基0.91气制油0.62
    无固相有机盐0.85
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    表  5  不同钻井液体系的抑制性能

    钻井液
    体系
    膨胀率/
    %
    回收率/
    %
    钻井液
    体系
    膨胀率/
    %
    回收率/
    %
    637.2柴油基1583
    PLUS/KCl水基3861.0气制油1398
    无固相有机盐3369.0
     注:膨胀性实验条件:150℃、0.7 MPa、120 h;回收率实验条件:150℃×16 h。
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    表  6  钻井液封堵性能数据记录

    钻井液体系 FL /
    mL
    微裂缝30 min滤失量/mL
    100 μm 200 μm 300 μm
    PLUS/KCl水基 12.6 0 0 持续漏失
    无固相有机盐 13.0 0 持续漏失 持续漏失
    柴油基 4.5 0 0 1.2
    气制油基 0.9 0 0 0
     注:实验条件:150℃×3.5 MPa。
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    表  7  低芳烃气制油基钻井液体系的基本性能

    ρ/
    g·cm−3
    油水
    测试
    条件
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    1.30 85∶15 滚前 24 5.5 980
    滚后 26 6.5 2.5/4.0 1.5 1180
    75∶25 滚前 27 7.0 890
    滚后 29 7.5 2.5/5.5 1.0 970
    1.60 85∶15 滚前 31 8.0 1130
    滚后 32 9.0 3.0/5.5 1.6 1240
    75∶25 滚前 36 10.0 1080
    滚后 37 10.0 5.5/8.0 1.3 1290
    1.90 95∶5 滚前 32 11.0 1020
    滚后 33 12.0 8.5/13.0 1.8 1180
    85∶15 滚前 36 13.5 1030
    滚后 38 14.0 12.0/18.0 1.0 1160
     注:热滚条件:200℃×16 h;高温高压滤失测定条件:150℃、3.5 MPa。
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    表  8  模拟地层水污染试验数据记录表

    模拟地
    层水/%
    测试
    条件
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    0 滚前 33 12.5 1650
    滚后 34 13.5 11.0/15.0 1.0 2000
    5 滚前 36 13.0 1590
    滚后 38 14.5 11.5/15.5 1.5 1960
    10 滚前 41 16.0 1510
    滚后 46 17.0 12.5/16.5 1.9 1890
    15 滚前 44 16.5 1470
    滚后 49 17.5 13.5/17.0 2.4 1820
     注:老化条件:200℃×16h;高温高压滤失测定条件:150℃×3.5 MPa。
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    表  9  钻屑污染试验数据记录表

    钻屑/
    %
    测定
    时间
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    0 滚前 33 12.5 1650
    滚后 34 13.5 11.0/15.0 1.0 2000
    5 滚前 35 13.0 1710
    滚后 37 15.0 13.0/16.0 1.1 1950
    10 滚前 38 14.0 1670
    滚后 43 15.0 14.5/17.0 1.2 1910
    15 滚前 45 16.5 1620
    滚后 47 18.0 16.0/17.5 1.4 1850
     注:老化条件:200℃×16 h ;高温高压滤失测定条件:150℃×3.5 MPa。
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    表  10  钻屑污染试验数据记录表

    ρ钻井液/(g·cm−3 ρ/(g·cm−3 ρ/(g·cm−3 沉降因子SF
    1.800 1.790 1.809 0.503
    1.901 1.893 1.907 0.502
    2.002 1.992 2.011 0.502
    2.201 2.197 2.215 0.502
     注:养护条件为200℃×72 h。
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    表  11  低芳烃气制油基钻井液现场性能

    井号 ρ/
    g·cm−3
    FV/
    s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Gel/
    Pa/Pa
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    NWD1 1.85 41 31 11.0 10/13 1.1 1720
    NWD2 1.88 43 31 11.0 10/13 1.0 1750
    NWD3 1.80 46 31 11.5 11/15 1.1 1790
    NWD4 1.86 47 32 11.5 11/15 1.0 1835
    NWD5 1.85 48 32 12.5 13/16 1.0 1882
    NWD6 1.90 49 33 12.0 13/16 1.0 1960
    NWD7 1.89 50 33 12.5 13/16 1.0 1990
    NWD8 1.91 50 34 12.0 13/16 1.0 2000
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-06-20
  • 修回日期:  2025-08-05
  • 网络出版日期:  2025-12-08
  • 刊出日期:  2025-12-08

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