[00130714]页岩水平井用低粘高切油基钻井液技术

本项目是中国石化科技开发部项目,属石油勘探开发技术领域,钻井工程学科。近年来,随着常规油气资源开采量的下降,我国不断加大页岩气等非常规能源的勘探开发力度。页岩气开发通常采用长水平井开发模式以提高单井产量,并且页岩储层硬脆型矿物含量高、层理和微裂隙均发育,因此水平段井壁失稳问题突出,井眼清洁和井下润滑技术难度大。国内传统油基钻井液流变性能差、井眼清洁效果不佳、防漏堵漏技术缺乏,难以保障页岩气水平井的钻井施工安全,而国外油基钻井液配制维护成本高,这严重制约了我国页岩气勘探开发进程。因此,开发自主高性能油基钻井液技术是保障页岩气等非常规能源经济高效开发的关键。 针对上述重大技术难题,中国石化工程技术研究院组织相关人员,经过5年持续攻关,形成了完全自主的低粘高切油基钻井液技术,具体创新性成果如下： 1)针对国内页岩水平井地质与工程施工特征,基于页岩井壁稳定性理论及现场施工需求,提出了页岩气藏水平井用油基钻井液体系的设计思路与构建方法。 2)从物理化学、界面化学、胶体化学等方面剖析体系构建的关键材料,基于界面膜理论、Gibbs界面吸附理论、HydropHile- LipopHile Balance理论,通过分子设计自主研发了油基钻井液用多活性点高效乳化剂SMEMUL-1、SMEMUL-2和流型调节剂SMHSFA,并实现了工业化放大生产。同等加量下关键材料性能达到国外产品技术指标,成本降低60%-70%。 3)开发了具有完全自主知识产权的柴油基、矿物油基LVHS OBM钻井液体系,该体系具有突出的性能：低粘高切流变性能,适用于页岩水平井、定向井钻井施工;稳定性能优异,破乳电压在800～2000V;油水比在90/10～65/35范围内可调,可大幅度降低油基钻井液成本;抗温性能好（可达180℃）,适用密度范围宽（0.96～2.20g/cm3）。 4)针对低粘高切油基钻井液体系特点及现场施工需求,编制了高温高压流变参数预测和当量循环密度计算模块,编写了现场作业规程,形成配套防漏堵漏技术,制定了回收再利用技术和废弃物处理措施,最终建立了一套完整的页岩气水平井用低粘高切油基钻井液技术。 本成果共获得知识产权有发明专利7项和实用新型1项,申报中石化专有技术4项（DJ2013-243-1～4）,制定企业标准1项（Q/SH 3580 0050-2014）,编制工艺规程1项（Q/GF 002-2014）。公开发表论文6篇,培养博士5人。 本项目的研究成果低粘高切油基钻井液（LVHS OBM）技术,先后在中国石化重点页岩气彭水区块与涪陵区块、致密油白平区块共87口水平井实现了规模化工业应用与推广,保证了页岩气水平井安全、快速的钻井施工要求。在与国外先进油基钻井液技术整体性能相当的前提下,钻井液成本降低20%以上,在彭水区块应用井平均漏失量降低54%,在涪陵区块减少钻井液日常消耗降低5%以上,累计创造经济效益1.0074亿元。低粘高切油基钻井液综合性能指标达到国外同类体系水平,经中国石化科技部鉴定,项目整体达到国际先进水平,提升了中国石化油基钻井液技术整体技术水平,确保我国彭水、涪陵等页岩气重点区块的经济高效开发,推动行业科技进步作用明显。