大港油田页岩油水平井钻井液技术

田增艳 杨贺卫 李晓涵 尹丽 王信 黄臣

田增艳, 杨贺卫, 李晓涵, 尹丽, 王信, 黄臣. 大港油田页岩油水平井钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(4): 59-65. doi: 10.11911/syztjs.2021012
引用本文: 田增艳, 杨贺卫, 李晓涵, 尹丽, 王信, 黄臣. 大港油田页岩油水平井钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(4): 59-65. doi: 10.11911/syztjs.2021012
TIAN Zengyan, YANG Hewei, LI Xiaohan, YIN Li, WANG Xin, HUANG Chen. Drilling Fluid Technology for Horizontal Shale Oil Wells in the Dagang Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(4): 59-65. doi: 10.11911/syztjs.2021012
Citation: TIAN Zengyan, YANG Hewei, LI Xiaohan, YIN Li, WANG Xin, HUANG Chen. Drilling Fluid Technology for Horizontal Shale Oil Wells in the Dagang Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(4): 59-65. doi: 10.11911/syztjs.2021012

大港油田页岩油水平井钻井液技术

doi: 10.11911/syztjs.2021012
基金项目: 天津市科技计划项目“非常规和深层油气资源开发钻井液关键技术研究”(编号:19PTSYJC00120)
详细信息
    作者简介:

    田增艳(1967—),女,天津人,1989年毕业于天津大学石油分校钻井工程专业,高级工程师,主要从事钻井液技术研究工作。E-mail:tianzy1994@163.com

  • 中图分类号: TE

Drilling Fluid Technology for Horizontal Shale Oil Wells in the Dagang Oilfield

  • 摘要: 针对大港油田沧东凹陷和歧口凹陷页岩油水平井水平段钻进过程中存在的井壁易失稳、井眼清洁效果差、摩阻和扭矩高等技术难点,在分析页岩油地层地质特征的基础上,制定了增强钻井液抑制性、封堵性和携岩性的技术对策,通过优选封堵剂、润滑剂等关键处理剂,形成了BH-KSM-Shale和BH-WEI-Shale强抑制强封堵高性能水基钻井液。性能评价结果表明,BH-KSM-Shale和BH-WEI-Shale强抑制强封堵高性能水基钻井液具有良好的抑制性能、携岩性能和封堵性能,能降低页岩渗透率,阻止压力传递,保证井壁稳定。大港油田36口页岩油水平井使用BH-KSM-Shale和BH-WEI-Shale强抑制强封堵高性能水基钻井液钻进水平段,平均井径扩大率6.8%,未发生与钻井液有关的井下故障。这表明,BH-KSM-Shale和BH-WEI-Shale强抑制强封堵高性能水基钻井液能解决大港油田页岩油水平井水平段钻进过程中的技术难点,可为大港油田页岩油水平井钻井提供技术支撑。
  • 图  1  页岩地层岩样扫描电镜分析结果

    Figure  1.  SEM images of rock samples from shale formation

    图  2  页岩油水平井水基钻井液润滑性评价结果

    Figure  2.  Lubricities of the water-based drilling fluids used in horizontal shale oil wells

    图  3  人造岩心膨胀率曲线

    Figure  3.  Expansion rate curves of artificial cores

    图  4  页岩油水平井水基钻井液的压力传递试验曲线

    Figure  4.  Pressure transfer curves of the water-based drilling fluids used in horizontal shale oil wells

    表  1  页岩阳离子交换容量分析结果

    Table  1.   Results of cation exchange capacity (CEC) in shale

    岩样
    编号
    亚甲基蓝溶液
    消耗量/mL
    阳离子交换容量/
    (mmol·kg–1
    膨润土当量/
    (g·kg–1
    12.52535.71
    21.51521.43
    31.01014.29
    41.51521.43
    52.02028.57
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    表  2  页岩油水平井水基钻井液封堵性能评价结果

    Table  2.   Plugging results of the water-based drilling fluids used in horizontal shale oil wells

    配方砂盘渗
    透率/
    mD
    滤失量/mL封堵滤
    失量/
    mL
    静态滤
    失速率/
    (mL·min−1/2)
    1 min5 min7.5 min15 min25 min30 min
    34000.84.26.08.211.011.823.64.24
    20 0001.65.86.89.011.412.525.04.16
    44000.74.06.08.010.811.422.83.94
    20 0001.65.56.69.011.212.124.24.02
    54000.42.84.05.87.07.815.62.77
    20 0000.63.24.46.07.88.016.02.63
    64000.94.36.18.010.811.623.24.02
    20 0001.75.57.19.211.512.825.64.16
    74000.63.85.87.710.511.523.04.16
    20 0001.55.46.08.811.011.923.84.31
    84000.52.84.25.67.28.016.02.77
    20 0001.03.44.46.27.98.316.62.85
    注: 配方3为 配方1+3%BZ-FFT-I+3%BZ-DFT; 配方4为配方1+3%BZ-FFT-I+4%复合碳酸钙;配方5为配方1+3%BZ-FFT-I+2%BZ-DFT+4%复合碳酸钙;配方6为配方2+3%BZ-FFT-I+3%BZ-DFT;配方7为配方2+3%BZ-FFT-I+4%复合碳酸钙;配方8为配方2+3%BZ-FFT-I+2%BZ-DFT+4%复合碳酸钙。试验条件6.9 MPa,130 ℃。
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    表  3  页岩油水平井水基钻井液的基本性能

    Table  3.   Basic properties of the water-based drilling fluids used in horizontal shale oil wells

    钻井液测试条件密度/
    (kg·L–1
    塑性黏度/
    (mPa·s)
    动切力/
    Pa
    动塑比静切力/
    Pa
    API滤失量/
    mL
    pH值高温高压
    滤失量/mL
    BH-KSM-Shale老化前1.453713.50.363.5/8.02.08.5
    老化后1.453514.50.413.0/5.51.68.07.0
    BH-WEI-Shale老化前1.453916.00.414.0/9.02.29.0
    老化后1.454315.00.352.0/3.01.88.58.8
     注:老化条件在130 ℃下,滚动16 h,下同。
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    表  4  岩油水平井水基钻井液抗岩屑污染试验结果

    Table  4.   Resistance of the water-based drilling fluids used in horizontal shale oil wells to cutting pollution

    钻井液测试
    条件
    塑性
    黏度/
    (mPa·s)
    动切力/
    Pa
    静切力/
    Pa
    API滤
    失量/
    mL
    pH值高温
    高压滤
    失量/
    mL
    BH-KSM-Shale老化前2523.55.5/12.02.28.5
    老化后3524.54.0/7.52.08.08.4
    BH-WEI-Shale老化前2726.06.0/13.03.09.0
    老化后3322.05.0/7.51.88.58.0
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    表  5  部分应用井的钻井技术指标

    Table  5.   Drilling technical indicators in partial wells applied the water-based drilling fluids

    序号井号完钻井深/m水平段长/m钻井液井径扩大率,%钻井周期/d机械钻速/(m·h−1
    1GD1701H5 465.001 984.00BH-KSM-shale55.2113.26
    2GY1-1-4H4 650.001 108.93BH-KSM-shale92.4613.36
    3GY2-1-1H4 508.00 9 76.68BH-KSM-shale6.7456.2510.20
    4GY1-5-1H5 293.001 934.00BH-KSM-shale8.3170.3211.48
    5GY7-3-5H4 502.001 675.00BH-WEI-shale6.3019.8921.96
    6GY2-1-4H4 526.001 403.00BH-KSM-shale7.5525.0016.34
    7GY10-1-1H4 036.001 799.00BH-KSM-shale6.2134.0015.90
    8GY1-1-3H4 888.001 402.00BH-KSM-shale30.9612.19
    9GY1-1-2H5 166.001 750.00BH-KSM-shale7.2242.2113.42
    10GY1-1-9H5 806.001 980.13BH-KSM-shale6.5361.4613.55
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    表  6  GY1-1-9H井三开井段钻井液性能

    Table  6.   Properties of the drilling fluids in the third spud of Well GY1-1-9H

    井深/m密度/(kg·L–1漏斗黏度/s塑性黏度/(mPa·s)动切力/Pa动塑比静切力/PaAPI滤失量/mL高温高压滤失量/mL摩阻系数
    3 019.001.37413012.00.402.0/4.04.28.00.06
    3 769.001.48504217.00.402.5/5.03.87.20.08
    4 201.001.49573114.50.473.0/6.04.06.80.05
    4 623.001.51603115.00.483.5/6.03.67.40.06
    4 979.001.57644021.50.543.5/6.03.47.00.07
    5 472.001.59704825.00.524.5/6.53.26.60.08
    5 617.001.59654623.00.504.0/7.03.86.20.06
    5 806.001.59665023.50.475.0/7.53.67.00.06
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-10
  • 修回日期:  2021-06-05
  • 网络出版日期:  2021-07-14
  • 刊出日期:  2021-08-25

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