中石化工程院钻井液技术新进展

中国石化页岩气油基钻井液技术进展与思考林永学;王显光【摘要】围绕着页岩油气资源和复杂地层常规油气资源勘探开发对钻井液技术的需求，介绍了中国石化近年来油基钻井液技术研究进展与应用情况，包括油基钻井液技术难点、关键处理剂的研发、柴油基和矿物油基等多套油基钻井液体系的研制、配套工艺技术及现场应用等多个方面。

同时根据国内外油基钻井液技术的对比和技术发展的需求，探讨了中国石化页岩油气资源钻井液技术的发展方向。

%Drilling fluid is critical for exploration and development of shale oil /gas and conventional oil/gas in complex reservoirs .In this paper ,Sinopec’s research and application of oil-based drilling fluid in recent years were introduced in several aspects ,such as technical difficulties ,R & D of key agents ,develop-ment of diesel oil or mineral oil based drilling fluid system ,and supporting processes and techniques .More-over ,future development of such techniques in Sinopec was discussed based on the comparison of oil-based drilling fluid techniques in China and abroad ,and technical demand .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】7页(P7-13)【关键词】中国石化;油基钻井液;钻井液添加剂;钻井液性能【作者】林永学;王显光【作者单位】中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE254+.32009年以来，中国石化集团公司大幅增加了非常规油气资源[1］的勘探投入，并开始建成我国第一个年产50×109 m3页岩气的焦石坝页岩气田，拉开了我国页岩油气开发的序幕。

中国石化深部钻探钻井工程技术新进展
中国石化深部钻探钻井工程技术新进展
张进双*，牛新明，张金成，孙连忠
【摘要】我国深地层蕴含着丰富的油气资源，近年来深井超深井数量不断增加。

深部油气钻探面临复杂地层岩性、复杂地层压力和复杂地层流体，地层参数精确求取难度大、井身结构优化设计困难，井下工具仪器抗温抗压能力要求、钻井过程中复杂问题多、作业风险高。

中国石化针对重点探区超深井钻井技术难题，“十二五”期间系统开展了工程地质特征精细描述、井身结构优化设计、深部硬地层提速、超深水平井井眼轨迹控制等关键技术攻关，形成了深井超深井钻井配套技术系列，机械钻速逐年提高、钻井周期不断缩短，为深层油气资源勘探开发提供了工程技术保障。

【期刊名称】西部探矿工程
【年(卷),期】2017(029)009
【总页数】4
【关键词】中国石化；深层钻探；钻井技术；新进展
1 深部钻探面临技术挑战
深部地层钻井是一项复杂的系统工程，需要科学的理论、先进的技术及装备、高素质人才队伍和科学管理，是一个国家钻井技术水平高低的重要标志之一。

中国石化深部地层钻井面临的工程地质环境条件复杂，给优快钻井带来了一系列严峻挑战，主要表现在∶（1）工程地质条件复杂，多地层压力系统下井身结构优化设计困难。

（2）深部地层岩石压缩性强，地层可钻性差、机械钻速慢、钻井周期长。

（3）深部硬地层水平井面工具面控制困难，井下工具仪器要求耐温抗压性能要。

钻井液技术新进展摘要：钻井液技术的革新对加强石油勘探开发，提高石油采收率具有重要作用。

本文介绍了国外钻井液技术的新进展，包括井壁稳定、防漏堵漏、抗高温钻井液、提高机械钻速的钻井液、低密度钻井液流体、储层保护等技术，同时介绍了国内钻井液技术的相关进展，通过分析比较，指出开发新型钻井液技术的关键在于研发新的处理剂，为钻井液技术的发展指明了方向。

关键词：水基钻井液；油基钻井液；钻井液处理剂；纳米技术油气井工作液指在钻井、完井、增产等作业过程中所使用的工作流体，包括钻井液、钻井完井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、砾石充填液、修井液、压裂液、酸液及驱替液等。

近年来，钻井液在保障钻井井下安全、稳定井壁、提高钻速、保护储层等方面的作用日益突出，随着当前复杂地层深井、超深井及特殊工艺井越来越多，对钻井液技术提出了更高的要求。

为此，国内外对应用基础理论和新技术方面进行了广泛的研究，取得了一系列的研究成果和应用技术，有效的解决了钻井过程中迫切的难题，并为钻井液技术的进一步发展奠定了基础指明了方向。

本文在调研近几年国内外钻井液新技术的基础上，对国外和国内钻井液技术的新进展分别进行阐述[1-3]。

1国外钻井液技术新进展1.1井壁稳定技术1.1.1高性能水基钻井液技术国外各大钻井液公司均研发了一种在性能、费用及环境保护方面能替代油基与合成基钻井液的高性能水基钻井液（HPWM）代表性技术有M-I公司的ULTRADRIL体系、哈利伯顿白劳德公司的HYDRO-GUADRTM体系[4-5]。

该钻井液体系中，聚胺盐的胺基易被黏土优先吸附，促使黏土晶层间脱水，减小水化膨胀；铝酸盐络合物进入泥页岩内部后能形成沉淀，与地层矿物基质结合，增强井壁稳定性；钻速提高剂能覆盖在钻屑和金属表面，防止钻头泥包；可变形聚合物封堵剂能与泥页岩微孔隙相匹配，形成紧密填充[6]。

在墨西哥湾、美国大陆、巴西、澳大利亚及中国的冀东、南海等地的现场应用效果表明，高性能水基钻井液具备抑制性强、能提高机械钻速、高温稳定、保护储层及保护环境的特点[7-8]。

第 51 卷 第 4 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023035引用格式：曾义金. 中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：66-73.ZENG Yijin. Novel advancements and development suggestions of cementing technologies for deep and ultra-deep wells of Sinopec [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：66-73.中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议曾义金1,2（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘　要: 我国深层超深层油气井固井面临高温、高压、复杂介质和复杂工况等的挑战，水泥环长效密封完整性难以保证，常规固井技术与装置不能满足需求，亟需理论创新和研究井筒完整性固井新技术。

近年来，中国石化通过科研攻关，完善了固井水泥环密封完整性理论体系，建立了复杂工况条件下的水泥环密封失效控制方法，研发了“防窜、防腐、防漏、防损伤”高性能水泥浆，研制了适用于深层复杂工况环境的固井尾管悬挂器、分级注水泥器及配套附件，提出了固井优化设计新方法，形成了深层复杂油气藏固井新技术。

建议今后进一步完善特色水泥浆技术体系，研发绿色、智能环保材料，攻关固井技术信息化与智能化，持续推进基础理论研究，提高深层超深层复杂油气井固井质量。

关键词: 深井；超深井；固井；水泥浆；尾管悬挂器；技术进展；发展建议；中国石化中图分类号: TE256+.3 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）04–0066–08Novel Advancements and Development Suggestions of Cementing Technologies forDeep and Ultra-Deep Wells of SinopecZENG Yijin1,2(1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development, Beijing, 102206, China;2. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Co., Ltd., Beijing, 102206, China)Abstract: In China, cementing for deep and ultra-deep oil and gas wells faces challenges, e.g. high temperature and pressure, complex formation media, and complex operation conditions, etc. The long-term seal integrity of cement sheath cannot be guaranteed, and conventional cementing technologies and equipment fail to meet the needs. Therefore, new cementing theories and technologies to ensure wellbore integrity are desperately needed. In recent years, Sinopec has improved the theory system of seal integrity of cement sheath for cementing, established seal failure control methodologies of cement sheath under complex operation conditions, and developed high-performance cement slurry with the advantage of anti-channeling, anti-corrosion, anti-leakage, and anti-damage through scientific research. In addition, liner hangers for cementing, multi-stage cement injectors, and associated accessories suitable for deep complex working conditions have been designed, new methods for optimizing cementing design have been established, and new cementing technologies for deep complex oil and gas reservoirs have come into being. In the future, it is suggested to further improve the technical system of characteristic cement slurries, develop green and intelligent environment-friendly materials, strengthen the informatization and intelligence of cementing technology, continuously promote basic theoretical research, and enhance the cementing quality of deep and ultra-deep complex oil and gas wells.Key words: deep well; ultra-deep well; cementing; cement slurry; drilling liner hanger; technical advancement; development suggestion; Sinopec收稿日期: 2023-01-30；改回日期: 2023-02-15。

中国石化石油工程技术新进展与展望摘要：石油工程企业在工作实践中面临着比较大的风险，强调风险管控，这对于企业工作稳定等有积极地意义，因此在实践中，基于企业安全风险分级管控和隐患排查效率提升的目标对实践工作进行分析与讨论，明确实践中需要注意的内容和落实的策略，这能够为当前的实践工作提供有效的指导，从而促进工作获得显著进步，实现企业效益的整体提升。

本文对中国石化石油工程技术新进展与展望进行分析，以供参考。

关键词：石油工程；技术进展；展望引言对石油工程企业工作开展分析可知，不同工作环节所面临的风险是不同的，即各个生产环节的安全风险存在着差异性，所以在实践中需要基于不同环节的风险差异做相应的安全控制，这样可以保证风险控制效果，而且还会实现风险控制实践中的成本掌控。

当然，在石油工程企业的具体工作实践中，基于风险控制的实际需要，强调隐患排查是必须的，基于风险分级管控和隐患排查对石油安全工程企业工作中的安全双重预防机制建设和利用进行思考，这对于当前工作实践来讲有突出的现实意义。

1石油工程现场技术分析近年来，基于移动互联网的大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能技术高速发展，极大地改变了人们的生活方式和工作方式，促进了工业技术升级换代。

石油工程专业领域在企业数字化转型、业务智能化发展大背景下，井筒工程数字化、智能化已取得一定成效，研究上总体侧重于基础信息数字化处理、业务流程远程协同高效管理、工程技术人工智能方面，在石油工程现场技术分析和决策支持领域仍需加强工作。

石油工程是根据油气和储层特性建立适宜的流动通道并将地下油气开采到地面的一系列工程和工艺，具有多专业应用、多学科融合、多工艺流程特征。

技术人员进入现场实施石油工程作业，需要进行工程工艺优化设计、工程风险评估与预案制定、作业工况分析与诊断、工程监督与风险管控、工程效果预测与评估等工作。

为此，现场技术人员需开展大量的石油工程技术核查，即针对复杂工况进行工具工艺相关技术标准/规范/规定查询、关键工程工艺参数分析优化、复杂工况分析诊断、工程工艺实施效果评价等，以核实查证工程实施与工程设计/工程预期的符合情况，指导工程作业方案决策与实施。

油基钻井液凭借其良好的抗污染、耐高温性能，以及优异的抑制性、润滑性等优势，适用于强水敏性泥岩、页岩、盐膏层等复杂地层，及高难度定向井、水平井的钻进。

国外在上个世纪六十年代已经开始了油基钻井液的研究与应用，我国近年来也开展了油基钻井液的研究，并在威远、长宁、昭通、涪陵等页岩气示范区得到广泛应用，为顺利钻井提供了有力保障。

虽然国内油基钻井液技术水平有了较大提高，但仍然有许多问题需要解决，比如高成本问题、环境污染问题等。

1 油基钻井液技术研究进展1.1 100%全油基钻井液技术研究进展 张文哲，李伟，王波等[1]专家在研究中将低毒矿物油或者是柴油作为基础油，以有机土、乳化剂与润滑剂等作为处理剂，可有效进行全油基钻井液技术的应用。

此类技术在应用期间，钻井液可承受200℃的温度，具备一定的剪切稀释性特点，流变性较高，可有效增加机械的钻进速度。

在专家的现场试验工作中，平均钻进的速度可以达到每小时50m，最高的钻进速度可以达到每小时85m。

1.2 植物油钻井液的技术研究进展徐跟峰[2]专家在研究中发现，植物油钻井液，主要是将棕桐油作为基础油，研究开发出植物油基钻井液。

此类钻井液在应用的过程中，不会带有芳烃等有毒成分，在自然的环境中就可以降解与排放，对环境所产生的影响很小，甚至比合成基钻井有的影响度小，属于完全性环保的油基钻井液，不仅能够保护环境，还可以他提升钻井工作效果，满足当前的钻井液应用要求。

1.3 零滤失油基钻井液技术研究进展此类技术主要是在油基钻井液中加入纳米级树脂材料与沥青材料，可有效降低滤失量，在120℃的环境之下，高温高压滤失量仅为0.1mL，可有效减少对存储层面所产生的损害，提升钻井工作效果，改善目前的工作现状。

因此，在钻井的过程中应该积极采用零滤失油基钻井液技术，制定完善的工作方案，打破传统工作的局限性，遵循科学化的技术原则，全面提升各方面的技术应用效果，达到预期的工作目标。

1.4 气制油基钻井液技术研究进展 气制油中不含有芳香烃成分，有着一定的生物降解性能，环保性能较好，可以直接进行排放。