水”替“油”解難題 ——江漢油田頁(yè)巖超滑水基鉆井液開(kāi)發(fā)紀(jì)實(shí) 水基鉆井液由荊州嘉華科技有限公司提供技術(shù)服務(wù)
據(jù)中國(guó)石化報(bào)2023年8月14日?qǐng)?bào)道，“近日，焦頁(yè)11平臺(tái)的多口井順利完井，連續(xù)刷新頁(yè)巖水基鉆井液施工井段最長(zhǎng)3378米、水平段最長(zhǎng)2790米、位移最長(zhǎng)4181.35米3項(xiàng)中石化紀(jì)錄，標(biāo)志著我們新研發(fā)的頁(yè)巖超滑水基鉆井液取得成功?！苯瓭h油田工程技術(shù)管理部鉆井室主任易爭(zhēng)利說(shuō)。
針對(duì)傳統(tǒng)油基鉆井液配制成本高、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題，近年來(lái)，江漢油田工程技術(shù)管理部牽頭，研發(fā)了綠色環(huán)保的頁(yè)巖超滑水基鉆井液，降低了頁(yè)巖氣井鉆井危廢產(chǎn)生量，縮減了鉆后治理成本，同時(shí)降低了涪陵工區(qū)頁(yè)巖氣水平井的鉆井作業(yè)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
難解的“油基”困境
頁(yè)巖氣儲(chǔ)存于頁(yè)巖中，開(kāi)采難度大，長(zhǎng)水平井開(kāi)發(fā)能最大限度提高導(dǎo)通能力。但長(zhǎng)水平井鉆井面臨著井下摩阻高、井眼清潔難度大等一系列難題。這就要求鉆井液有較強(qiáng)的潤(rùn)滑性能，有效降低鉆具與地層之間的摩擦。
為了避免井壁垮塌，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣水平井鉆井作業(yè)，基本上全部采用油基鉆井液，但在應(yīng)用過(guò)程中存在安全環(huán)保等較多風(fēng)險(xiǎn)。
代永波說(shuō)，油基鉆井液的主要成分是柴油，占比超80%，柴油價(jià)格高，增加了油基鉆井液成本。鉆具在鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的大量巖屑，經(jīng)油基鉆井液浸泡后成為油基巖屑，屬于危險(xiǎn)廢物，處理成本較高。同時(shí)，各地方政府對(duì)石化企業(yè)一年危廢處理總量也有嚴(yán)格控制。
“水”替“油”解決問(wèn)題
2016年，江漢油田依托國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)示范工程，組織科研骨干與大專(zhuān)院校、荊州嘉華科技有限公司聯(lián)合開(kāi)展新型頁(yè)巖水基鉆井液的研究與開(kāi)發(fā)，提出用水基鉆井液代替油基鉆井液的研究思路，圍繞抑制防塌劑、高效裂縫封堵劑和高效潤(rùn)滑劑等方面進(jìn)行研究，通過(guò)優(yōu)化配比材料，成功研制出頁(yè)巖超滑水基鉆井液。
頁(yè)巖超滑水基鉆井液成功解決了頁(yè)巖膨脹問(wèn)題，提高了對(duì)頁(yè)巖的抑制性。頁(yè)巖超滑水基鉆井液具有納米材料特性，可有效封堵頁(yè)巖內(nèi)微小的孔隙，就好比給頁(yè)巖表層覆蓋了一層高度致密的膜，使頁(yè)巖超滑水基鉆井液中的水無(wú)法通過(guò)“膜”滲透進(jìn)入頁(yè)巖。這就穩(wěn)定了頁(yè)巖地層，避免了頁(yè)巖遇水膨脹，井壁垮塌等問(wèn)題。
同時(shí)，頁(yè)巖超滑水基鉆井液還含有高效潤(rùn)滑劑，提高了潤(rùn)滑性，降低井下摩阻扭矩，提升了井眼延伸能力。
2020年，頁(yè)巖超滑水基鉆井液初步研制成功，同年10月在焦頁(yè)11號(hào)平臺(tái)應(yīng)用成功，基本上達(dá)到了與使用油基鉆井液一樣的效果。
“改良版”再獲成功
頁(yè)巖超滑水基鉆井液初步研制成功后，在后續(xù)推廣應(yīng)用過(guò)程中，又遇見(jiàn)了很多難題，經(jīng)過(guò)科研人員努力攻關(guān)，全部予以解決。
科研人員研制頁(yè)巖超滑水基鉆井液時(shí)，其潤(rùn)滑能力只能滿(mǎn)足水平段2000米以?xún)?nèi)的井，后來(lái)在涪陵氣田不斷推廣應(yīng)用時(shí)，面對(duì)鉆井作業(yè)水平段越來(lái)越長(zhǎng)，70%達(dá)到2500米以上，出現(xiàn)井下扭矩摩阻大，起下鉆通井困難，被迫提前完鉆等情況。
同時(shí)，頁(yè)巖超滑水基鉆井液在研制成功后，缺乏大規(guī)模應(yīng)用，重復(fù)利用率比較低。“油基鉆井液的重復(fù)使用率為70%，而頁(yè)巖超滑水基鉆井液的重復(fù)使用率僅為30%，導(dǎo)致大量水基鉆井液老漿長(zhǎng)期存放，無(wú)法使用需進(jìn)行處理，無(wú)形中增加了水基鉆井液成本?！币谞?zhēng)利說(shuō)。
面對(duì)上述問(wèn)題，科研人員積極改良頁(yè)巖超滑水基鉆井液通過(guò)加強(qiáng)高速離心機(jī)的使用，調(diào)整多功能基液的用量，增強(qiáng)潤(rùn)滑性。此外，針對(duì)頁(yè)巖超滑水基鉆井液缺乏大規(guī)模應(yīng)用的問(wèn)題，科研人員在已經(jīng)使用過(guò)的頁(yè)巖超滑水基鉆井液中再添加藥劑，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，使用率得到較大提升。
今年7月，經(jīng)過(guò)改良的頁(yè)巖超滑水基鉆井液在涪陵頁(yè)巖氣田焦頁(yè)11平臺(tái)應(yīng)用，取得試驗(yàn)成功。
下一步，油田將持續(xù)研究和探索超滑水基鉆井液在深層高密度頁(yè)巖地層和陸相頁(yè)巖地層的適用性，提高其解決復(fù)雜井眼軌跡和復(fù)雜地質(zhì)條件下的作業(yè)能力，擴(kuò)展及推廣頁(yè)巖氣水基鉆井液的應(yīng)用范圍。
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