南海东部海域大位移井水基低摩阻防塌钻井液技术研究

作     者：雷正勇 

作者单位：长江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许明标

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：南海东部海域 大位移井 水基钻井液体系 高效抗磨减阻剂 阳离子聚合物抑制剂 

摘      要：针对现有海上水基钻井液体系—PLUS/KCl体系自身存在的抑制性能以及抗磨减阻能力不足的问题,本次研究通过对南海海域已有地层资料的分析并结合国内大位移钻井液发展研究现状,确定了大位移井水基钻井液体系优化技术路径。此外,通过相应功能结构设计,于室内研制优选出了适用于大位移水基钻井液体系的两类关键处理剂——改性植物油酰聚醚胺类抗磨减阻剂SLIP-W以及阳离子聚合物抑制剂HIB-3。并以这两种处理剂为基础,对原有海上PLUS/KCl钻井液体系的性能的进行优化改进,以满足南海东部海域大位移井钻进需要,最终形成了一套低摩阻强抑制无土相海水钻井液体系BIOFLUID。该体系基本配方为:海水+0.2%Na OH+0.2%NaCO+0.3%PAC-LV+0.6%PF-PLUS+0.2%BIOVIS+0.5%PF-PLH+2%SLIP-W+3%HIB-3+2.0%PF-FLOTROL+1%PF-Green Seal+3%LSF+5%Na Cl+3%KCl+重晶石。室内经过一系列系统评价实验发现:在滤失造壁性能方面,BILFLUID体系在100℃下测得高温高压滤失量仅为9m L～10m L左右,总体上体系滤失量较低,钻井液在滤失程中能有效形成薄而韧的泥饼,减少泥浆侵入对储层造成的污染,并提高井壁稳定性,间接上也能通过降低泥饼厚度,降低钻进过程中的摩阻扭矩;在体系流变性能方面,BIOFLUID体系的动切力控制在13Pa左右,动塑性比在0.52附近,具有优良的流变性能,有利于钻井液在水平段和大斜度段环空内形成平板型层流推进,在低环空返速下即可实现高效携岩,提高井眼清洁效率;润滑性能方面,仅仅2%加量SLIP-W就可以实现将体系润滑系数降低至0.074附近,具有优秀的抗磨减阻功能,能保障海上大位移井的顺利钻进;总体而言,体系耐钻屑海水侵,盐侵、钙侵等污染的能力比较理想,并对地层具有一定屏蔽封堵效果,能实现有效保护储层,此外在保证满足基本性能要求的前提下,BIOFLUID体系能实现在1.1g/cm至1.5g/cm密度范围内可调。一系列研究结果表明改进BIOFLUID体系能适应南海东部海域大位移井钻进的需要。