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一种页岩气疏水强封堵水基钻井液

康圆 孙金声 吕开河 刘敬平 张文超 滕宇翔 修卓洋 黄宁

康圆,孙金声,吕开河,等. 一种页岩气疏水强封堵水基钻井液[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):442-448 doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2021.04.007
引用本文: 康圆,孙金声,吕开河,等. 一种页岩气疏水强封堵水基钻井液[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):442-448 doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2021.04.007
KANG Yuan, SUN Jinsheng, LYU Kaihe, et al.Research on a water-based drilling fluid for shale gas drainage and strong blocking[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):442-448 doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2021.04.007
Citation: KANG Yuan, SUN Jinsheng, LYU Kaihe, et al.Research on a water-based drilling fluid for shale gas drainage and strong blocking[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):442-448 doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2021.04.007

一种页岩气疏水强封堵水基钻井液

doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2021.04.007
基金项目: 国家自然科学基金”富伊利石页岩气地层水化失稳机理及化学物理耦合控制方法研究”(ZX20190201)
详细信息
    作者简介:

    康圆,1989年生,现为中国石油大学(华东)石油与天然气工程专业在读研究生,主要从事钻井液技术相关的研究工作。电话 18811748037;E-mail:124622504@qq.com

    通讯作者:

    孙金声,1965年生,中国工程院院士,长期从事油气井化学工程理论与技术研究。E-mail:sunjsdri@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE254.4

Research on A Water-based Drilling Fluid for Shale Gas Drainage and Strong Blocking

  • 摘要: 四川龙马溪组页岩地层水敏性强、微裂缝及裂缝发育,钻井过程中井壁坍塌事故频发,严重制约了页岩气的高效开发。为解决上述难题,引入了一种既能抑制页岩水化膨胀与分散,又能封堵孔隙、微裂缝及裂缝,同时使页岩表面疏水的改性二氧化硅封堵剂。并以该封堵剂为核心,优选降滤失剂、润滑剂等,研制了一种疏水强封堵水基钻井液。该钻井液既具有良好的流变性、降滤失性,又具有优异的抑制、封堵、疏水和抗污染能力。该钻井液的页岩回收率达90.2%,对40~60目砂床渗入深度仅为1.5 cm,密度为2.2 g/cm3时高温高压滤失量为7.2 mL。

     

  • 图  1  疏水改性二氧化硅FD的扫描电镜

    图  2  页岩片在不同条件下浸泡后的接触角

    图  3  膨润土在不同抑制剂溶液的膨胀率

    图  4  页岩在不同抑制剂溶液的膨胀率

    图  5  页岩在不同抑制剂溶液中的回收率(120 ℃)

    图  6  含不同浓度FD基浆的砂盘滤失量(120 ℃)

    图  7  不同封堵剂入口压力曲线

    图  8  岩心核磁共振分析

    图  9  页岩在不同钻井液中浸泡后的接触角

    图  10  不同钻井液120 ℃老化后抑制膨润土水化膨胀性能

    注:钻井液密度均为1.4 g/cm3

    图  11  页岩在不同钻井液中的回收率(120 ℃、16 h)

    图  12  不同钻井液封堵砂床实验

    表  1  页岩全岩分析

    %
    石英斜长石方解石铁白云石黄铁矿黏土矿物
    66217717
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    表  2  页岩黏土矿物分析

    %
    高岭石绿泥石伊利石伊/蒙混层混层比
    63642720
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    表  3  不同密度疏水强封堵钻井液性能(120 ℃、16 h)

    ρ/
    g/cm3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    mPa·s
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    1.4423753.06.0
    1.65138133.26.2
    1.86241213.26.2
    2.07242304.46.8
    2.28141405.07.2
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    表  4  疏水强封堵钻井液的抗污染实验(120 ℃、16 h)

    污染物实验条件AV/mPa·sPV/mPa·sYP/mPa·sCel/(Pa/Pa)FLAPI/mLFLHTHP/mL
    5%氯化钠老化前37.532.05.54/113.6
    老化后27.523.04.53/113.08.4
    5%膨润土老化前57.544.013.510/294.4
    老化后49.043.06.04/153.28.2
    5%钻屑老化前51.044.07.06/153.4
    老化后40.036.04.03/122.89.0
    10%钻屑老化前59.048.011.06/133.6
    老化后45.538.07.54/143.29.8
    20%钻屑老化前74.557.017.511/214.6
    老化后49.544.05.54/154.010.2
    下载: 导出CSV
  • [1] TIAN Gong. My country's dependence on foreign gas exceeds 45%[J]. Natural Gas Industry, 2019.
    [2] 常宏. 中国页岩气勘探开发现状与展望[J]. 西部探矿工程,2018,030(8):55-56.

    CHANG Hong. Current status and prospects of shale gas exploration and development in China[J]. West China Exploration Engineering, 2018, 030(8):55-56.
    [3] 鲁娇,方向晨,王安杰,等. 国外聚胺类钻井液用页岩抑制剂开发[J]. 现代化工,2012,32(4):1-5.

    LU Jiao, XIANG Xiangchen, WANG Anjie, et al. Development of shale inhibitors for polyamine drilling fluids abroad[J]. Modern Engineering, 2012, 32(4):1-5.
    [4] 刘敬平,孙金声. 川滇页岩气水平井水基钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2017,34(2):9-14.

    LIU Jingping, SUN Jinsheng. Water-based drilling fluid technology for horizontal shale gas wells in Sichuan and Yunnan[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2017, 34(2):9-14.
    [5] 冷朝君. 强抑制性聚合醇钻井液体系在水平井钻井中的应用[J]. 西部探矿工程,2019,31(10):77-79. doi: 10.3969/j.issn.1004-5716.2019.10.027

    LENG Chaojun. Application of strong inhibitory polyalcohol drilling fluid system in horizontal well drilling[J]. Western Exploration Engineering, 2019, 31(10):77-79. doi: 10.3969/j.issn.1004-5716.2019.10.027
    [6] 孙俊,艾加伟,舒义勇,等. FDM-1成膜封堵剂的实验评价及应用[J]. 钻井液与完井液,2020,37(1):54-58.

    SUN Jun, AI Jiawei, SHU Yiyong,et al. Experimental evaluation and application of FDM-1 film-forming plugging agent[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2020, 37(1):54-58.
    [7] 徐博韬,向兴金,舒福昌,等. 钻井液用成膜封堵剂HCM的性能评价及现场应用[J]. 化学与生物工程,2012,29(9):72-74.

    XU Botao, XIANG Xingjin, SHU Fuchang, et al. Performance evaluation and field application of film-forming plugging agent HCM for drilling fluid[J]. Chemistry and Biology Engineering, 2012, 29(9):72-74.
    [8] 张殿印, 吕开河, 吴艳艳. 纳米碳酸钙表面改性方法及在钻井液中的应用. 中国化学会. 中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集——第二分会: 功能微纳米材料[C]. 中国化学会: 中国化学会, 2017: 10.

    ZHANG Dianyin, LYU Kaihe, WU Yanyan. Surface modification method of nano-calcium carbonate and its application in drilling fluid. Chinese Chemical Society. Abstracts of the 16th Chinese Chemical Society Colloid and Interface Chemistry Conference——Second Session: Functional micro-nano materials[C]. Chinese Chemical Society: Chinese Chemical Society, 2017: 10.
    [9] 刘国然. 三种新型堵漏剂[J]. 石油知识,1994(2):23-23.

    LIU Guoran. Three new plugging agents[J]. Petroleum Knowledge, 1994(2):23-23.
    [10] 李佳,蒲晓林,戎克生,等. 一种小阳离子有机胺页岩抑制剂的合成及性能研究[J]. 现代化工,2017,37(1):128-131.

    LI Jia, PU Xiaolin, RONG Kesheng, et al. Synthesis and performance of a small cationic organic amine shale inhibitor[J]. Modern Engineering, 2017, 37(1):128-131.
    [11] 刘敬平,孙金声. 钻井液活度对川滇页岩气地层水化膨胀与分散影响[J]. 钻井液与完井液,2016,33(2):31-35.

    LIU Jingping, SUN Jinsheng. Impact of drilling fluids activity on hydration expansion and dispersion in gasshale formations in Chuan or Dian[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2016, 33(2):31-35.
    [12] EDWIN A R, HACKETT J L. A laboratory technique for screening shale swelling inhibitors[C]. SPE 11117-MS, 1982.
    [13] ZHANG J G, CHENEVERT M E, BAZALI T A, et al. A new gravimetric-swelling test for evaluating water and ion uptake in shales[C]. SPE 89831-MS, 2004.
    [14] BAKLY O, AHMED S. Custom designed water-based mud systems help minimize hole washouts in high temperature wells-case history from western desert, Egypt[C]. SPE 108292-MS, 2007.
    [15] 康长瑞,王玲玲. 纳米二氧化硅溶胶粒子的制备研究[J]. 信息记录材料,2012,13(3):8-10.

    KANG Changrui, WANG Lingling. Preparation study of nanosize silica sol[J]. Information Recording Materials, 2012, 13(3):8-10.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-10
  • 网络出版日期:  2023-11-09
  • 刊出日期:  2021-07-31

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