适用于渤海大斜度探井的环保型合成基钻井液体系研制与性能评价

郭东红¹，汤柏松²，张 博²，赵 杰²，林 海²

^1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津，300452

^2.中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津  300450

摘  要：大斜度探井在钻井过程中会面临高摩阻扭矩、井壁失稳等风险，传统水基钻井液很难克服这一难题，油基钻井液又面临环保的压力。为解决这一困难，综合考虑可降解性、润滑性、抗污染性等方面，开展了环保型合成基钻井液的研发，并对该体系钻井液的流变性、抗污染能力、储层保护性能、环保性能进行了评价，结果表明该钻井液体系性能优异。通过在渤海油田垦利某大斜度探井中的成功试用，表明该钻井液体系适用于渤海大斜度探井的钻探。本文为未来合成基钻井液体系在渤海大斜度探井的推广使用提供借鉴。

关键词：渤海油田；大斜度探井；合成基钻井液；性能评价

Exploration and application of the environmentally-friendly synthetic base drilling fluid in highly-deviated wells in Bohai sea

Guodonghong，TANG Baisong，zhangbo，zhaojie，LIN Hai

1.CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin，300452，China

2.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin 300450，China

Abstract：In the drilling process of highly deviated exploration wells, high friction and torque, wellbore instability and other risks are encountered. Traditional water-based drilling fluids are difficult to overcome these problems, and oil-based drilling fluids are also faced with environmental problems. To solve this difficulty, comprehensive consideration of biodegradable, non-toxic, non-corrosive, etc, to carry out the research and development of environmentally friendly synthetic based drilling fluid, and the system of the rheological properties of drilling fluid performance, ability to resist pollution, reservoir protection and environmental protection performance was evaluated. The drilling fluid system performance by Kenli in Bohai oilfield, a successful trial in high Angle Wells, Results show that the drilling fluid system has excellent performance. The successful trial in Kenli exploration well of Bohai oilfield shows that this drilling fluid system is suitable for drilling in exploration well of Bohai oilfield.  This paper provides valuable reference for the application of biodegradable synthetic drilling fluid system in offshore oil fields.

Key words：Bohai oilfield; highly-deviated exploration well；synthetic based drilling fluid； performance evaluation

引言

随着渤海油田的勘探开发逐步向深层、边际油田迈进，大斜度探井的部署逐年增加。而井眼轨迹的复杂、作业周期的延长使得在钻井过程中不得不面对摩阻扭矩高、井壁稳定性差等因素带来的作业风险。其中，在大斜度井段，钻柱与井壁之间的作用力增大，从而摩阻扭矩增加；较长钻井周期下导致缩径、坍塌的情况增多及岩屑床的形成，容易导致卡钻事故的发生，降低作业效率[1]。因此，大斜度探井对钻井液性能提出了更高的要求[2]。传统的水基钻井液在耐高温性、润滑性方面存在明显不足，而油基钻井液成本高，且会面临环保方面的压力。合成基钻井液体系具备保护储层、抑制性强、润滑性好等优点[3, 4]，是攻克难度井首选的钻井液体系，近年来在深井及复杂地层的钻探中应用逐渐增多[5]。

自20世纪80年代初，美国、英国、挪威等国外石油公司为了解决合成基钻井液对环境的污染问题而能保留其优异特性，先后研制成功了各自的合成基钻井液。进入90年代后，由于深入的研究和发展，使该类体系日趋完善，并开始大量在特定地区进行现场推广使用，尤其是墨西哥湾和北海地区[6]。2008年以后，合成基钻井液基液基本全部更换为更环保的气制油或类似合成油[7-10]，但进口基液价格高，经济优势不明显，且对渤海大斜度井的适应性不强。本文经过一系列室内试验、性能评价，研发了一种适用于渤海油田大斜度探井的BIODRILL S合成基钻井液体系，现场应用表明，该钻井液体系在钻探过程中表现出了优异的性能，对于渤海大斜度探井的安全高效钻探具有一定的推广应用意义。

1 钻井液体系的研制

考虑到渤海新进系地层泥岩容易发生水化膨胀，从而导致井壁失稳；同时内海环保要求高，对应用的钻井液体系有严格的选择标准，因此基础液必须具有较好的流变和环保性能。通过大量室内实验目前可获得4种满足渤海要求的基液，其中SARALINE185气制油运动粘度均低于白油既有利于提高机械钻速，又能使钻井液在不同温度下流变性能变化平稳，此外该钻井液基液黏度低，无多环芳烃，生物降解能力强，能满足环境保护要求，被选为合成基基础液。添加高效乳化剂、润湿剂、亲油胶体等配制而成的油包水钻井液，最终配置出BIODRILL S合成基钻井液体系，主要配方如表1：

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