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一种强抑制植物油基钻井液体系

肖华 王广财 张云达 刘万成 任运 万事兴 王小龙

肖华,王广财,张云达,等. 一种强抑制植物油基钻井液体系[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):713-720 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.002
引用本文: 肖华,王广财,张云达,等. 一种强抑制植物油基钻井液体系[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):713-720 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.002
XIAO Hua, WANG Guangcai, ZHANG Yunda, et al.A highly inhibitive vegetable oil-based drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):713-720 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.002
Citation: XIAO Hua, WANG Guangcai, ZHANG Yunda, et al.A highly inhibitive vegetable oil-based drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):713-720 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.002

一种强抑制植物油基钻井液体系

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.002
基金项目: 中国石油吐哈油田分公司科研项目“重点勘探开发区域钻井提速提效关键技术研究及应用”(2023E-03-01)。
详细信息
    作者简介:

    肖华 ,高级工程师,在读博士研究生,1980年生,2003 年毕业于江汉石油学院石油工程专业。E-mail:xiaohua1@petrochina.com.cn

    通讯作者:

    王广财,高级工程师,在读博士研究生,1985年生,2006 年毕业于长江大学机械设计制造及其自动化专业,现在从事钻井液技术研究相关工作。E-mail:wangguangcaith@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE254

A Highly Inhibitive Vegetable Oil-Based Drilling Fluid

  • 摘要: 为探索更环保、高效的油基钻井液,降低成本与环境影响,提升钻井作业安全性与质量,为钻井液领域提供新的绿色解决方案。以花生油、大豆油、蓖麻油等植物油作为基液的植物油钻井液生态毒性小、润滑性好、黏土稳定性高,可以较好地代替柴油基钻井液。以改性棉籽油作为基液,搭配油基钻井液用处理剂,形成一套植物油基钻井液体系。经评价,植物油基钻井液具有较强的抑制黏土水化膨胀能力和高温稳定性及强的抗盐、抗膨润土污染能力,并且具有良好的储层保护效果。该体系在吐哈油田成功应用2井次,应用结果表明,钻井液现场使用表现出良好性能,具有井壁稳定、井眼净化和安全环保等特点;植物油基钻井液解决了井壁垮塌,保障了优快钻完井和施工安全,且钻屑检测结果达标。形成的植物油基钻井液性能与柴油基钻井液相当,未来可逐步替代传统油基钻井液。

     

  • 图  1  钻井液润湿剂与悬浮重晶石体积的关系曲线

    图  2  不同钻井液的泥页岩膨胀对比实验结果

    图  3  萨10井应用植物油基钻井液井径

    图  4  萨10井灰色泥岩岩屑

    图  5  奇103H井二开实钻井径

    表  1  不同油水比对油基钻井液性能的影响

    油水比 AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa FLHTHP/mL ES/V
    70∶30 71 49 22 2.0 486
    80∶20 52 38 14 3.2 573
    90∶10 40 15 25 5.5 746
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    表  2  氯化钙不同加量下钻井液的活度测试结果

    盐水浓度/% AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa 活度
    0 1
    20 22 18 4 0.830
    25 30 21 9 0.745
    30 44 29 15 0.645
    40 50 35 15 0.403
     注:基液油∶氯化钙水溶液=80∶20;在20℃测试。
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    表  3  乳化剂浓度对钻井液流变性能的影响

    主乳化剂∶辅乳化剂 测定条件 AV/mPa·s PV/mPa·s ES/V
    2∶1 老化前 39.5 32.0 275
    150℃、16 h 40.0 33.5 247
    2∶2 老化前 41.5 33.0 753
    150℃、16 h 42.0 34.5 691
    1∶2 老化前 37.0 34.0 215
    150℃、16 h 39.5 34.5 229
     注:配方为:改性棉籽油∶30%氯化钙盐水(80∶20)+主乳化剂+辅乳化剂+1%有机土。
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    表  4  降滤失剂改性沥青树脂加量对钻井液流变性的影响

    降滤失剂/% 反应条件 AV/mPa·s PV/mPa·s FLHTHP/mL
    0 老化前 41.5 33.0
    150℃、16 h 42.0 34.5 13.2
    1 老化前 42.0 33.5
    150℃、16 h 43.0 35.0 10.6
    2 老化前 43.5 34.5
    150℃、16 h 44.5 36.0 8.4
    3 老化前 49.0 39.5
    150℃、16 h 51.5 42.5 8.1
     注:配方:改性棉籽油∶30%氯化钙盐水(80∶20)+2%主乳化剂+2%辅乳化剂+1%有机土+2%润湿剂+降滤失剂。
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    表  5  封堵剂与植物油基钻井液配伍性评价实验

    封堵剂 实验条件 AV/mPa·s PV/mPa·s FLHTHP/mL
    0 老化前 43.5 34.5
    150℃、16 h 44.5 36.0 8.4
    5%氧化沥青 老化前 56.5 46.0
    150℃、16 h 58.0 48.0 4.2
    2%氧化沥青+
    1%纳米乳液+
    2%超细碳酸钙
    老化前 58.5 48.5
    150℃、16 h 61.0 51.5 2.3
     注:基浆:改性棉籽油∶30%氯化钙盐水(80∶20)+2%主乳化剂+2%辅乳化剂+1%有机土+2%润湿剂+2%降滤失剂。
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    表  6  植物油基钻井液砂盘封堵性评价

    t/
    min
    不同砂盘孔隙下渗透量/mL
    20 μm 40 μm 55 μm 120 μm 150 μm
    1 0.1 0.1 0.1 2.4 3.4
    5 0.1 0.1 0.1 3.0 4.6
    10 0.1 0.1 0.1 3.8 10.7
    15 0.1 0.1 0.1 3.8 19.9
    20 0.1 0.1 0.1 3.8 20.8
    30 0.1 0.1 0.1 3.8 23.9
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    表  7  植物油基钻井液老化前后的钻井液性能对比

    测定条件 ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    Gel/
    Pa/Pa
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    老化前 1.75 64.0 51.5 3.5/7.0 2.0 819
    150℃、16 h 1.75 72.5 58.5 3.0/5.5 2.4 793
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    表  8  钻屑对植物油基钻井液性能的影响

    钻屑/
    %
    测定条件 AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    10 老化前 69.0 55.0 2.2 745
    150℃、16 h 70.5 58.5 2.6 647
    20 老化前 77.5 67.0 3.6 535
    150℃、16 h 80.0 70.5 4.5 505
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    表  9  NaCl盐水浓度对钻井液性能的影响

    盐水/
    %
    测定
    条件
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    FLHTHP/
    mL
    ES/
    V
    10 老化前 66.0 55 2.3 771
    150℃、16 h 70.0 60 2.8 545
    20 老化前 74.5 61 3.0 634
    150℃、16 h 71.0 58 3.4 503
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    表  10  柴油基钻井液和植物油基钻井液污染后岩心的渗透率恢复值

    钻井液 岩心 Ka/
    mD
    Ko/
    mD
    Kd/
    mD
    渗透率
    恢复值/%
    柴油基 1# 138.6 53.2 48.7 91.5
    植物油基 2# 139.8 53.3 48.4 90.8
     注:1#岩心直径24.5 mm,长度35.6 mm;2#岩心直径24.6 mm,长度35.4 mm。
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    表  11  植物油基钻井液环保性能检测结果

    井深/
    m
    pH 水分/
    %
    含油率/
    %
    不同物质含量/(mg·kg−1
    六价铬 苯并芘
    2118 10.8 1.4 1.8 未测出 25.7 未测出 168 43.4 58.0 64.0 未测出
    3030 10.9 2.4 1.9 未测出 24.0 未测出 166 42.5 58.6 62.2 未测出
    3169 10.6 4.3 1.7 未测出 24.2 未测出 170 43.0 58.6 63.5 未测出
    标准值 2.0~12.5 ≤60 ≤2 ≤13 ≤80 ≤20 ≤1500 ≤150 ≤600 ≤600 ≤0.7
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    表  12  奇103H井实测钻井液性能

    井深/m ρ/(g·cm−3 FV/s PV/mPa·s YP/Pa Gel/(Pa/Pa) FLHTHP/mL ES/V 水相Cl/(mg·L−1
    1850 1.31 62 28 10.5 4.5/5.0 2.2 832 24 400
    2257 1.31 60 26 9.5 4.5/5.0 2.2 836 24 500
    2457 1.31 67 30 11.0 4.5/5.0 2.2 780 24 500
    2715 1.30 64 30 10.5 3.5/4.0 2.2 720 24 600
    3108 1.32 64 30 10.5 3.5/4.0 2.2 760 24 600
    3715 1.34 65 32 11.0 3.5/4.0 2.2 720 24 300
    4108 1.34 68 33 11.0 3.5/4.0 2.1 720 23 200
    4320 1.34 64 31 10.5 3.5/4.0 2.2 760 24 100
    4580 1.34 66 34.5 11.5 3.5/4.5 2.2 776 23 200
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  • 收稿日期:  2025-07-12
  • 修回日期:  2025-08-25
  • 网络出版日期:  2025-12-08
  • 刊出日期:  2025-12-08

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