泥页岩含量高、井壁失稳严重、微裂缝发育等地层。
仿生钻井液
以仿生固壁剂、仿生抑制剂、仿生微纳米封堵剂、仿生键合型润滑剂等为主要处理剂,具有抑制页岩水化分散、稳定井壁、润滑性与油基钻井液相当的高性能水基钻井液体系。
- 英文名称
- bionic drilling fluid system
- 所属学科
- 石油与天然气工程
包括:①仿生固壁剂(GBFS-1)。GBFS-1与贻贝足丝蛋白的化学结构相似,具备较强的水下黏附特性,能够与水下自发地在泥页岩表面交联固化,形成具有较强内聚力和黏附性的水凝胶膜“仿生壳”,封堵岩石的微孔隙和裂缝,并一定程度上提高岩石的强度。②仿生抑制剂(YZFS-1)。YZFS-1分子能够嵌入黏土的片层结构之间,YZFS-1分子可以聚合成具有类似于双层石墨烯结构的聚合物,该聚合物与相邻的黏土表面之间形成强度远高于普通氢键的强氢键(在150℃的高温下也不会断裂),通过桥接作用将相邻黏土片层紧密束缚在一起,起到“微观”加固井壁的作用。③仿生微纳米封堵剂(FDFS-1)。FDFS-1是通过模仿细菌的结构、功能与特点研发成功的,它可以有效封堵微纳米孔缝,阻止压力传递,并阻止钻井液中液相和固相在正压差作用下进入近井壁岩石内部,保持井壁稳定。④仿生键合型润滑剂(JHJFS-1)。通过模仿蚯蚓分泌黏液降低摩阻的原理,发明的JHJFS-1通过与井壁岩石的键和作用,改变井壁岩石化学组成、润湿性等,提高井壁岩石的润滑性。
仿生钻井液将仿生学与钻井液化学的有机结合,研制了能够在井壁表面形成具有较强内聚力和黏附性的凝胶“仿生壳”,以提高岩石强度和润滑性为主的仿生井眼强化型钻井液体系。
包括:①钻井液体系的基础配方。清水+2.50%钠膨润土+0.15%碳酸钠(Na2CO3)+YZFS-1+GBFS-1+降滤失剂(SMP-Ⅱ或SPNH)+增黏剂(PAC-LV)。②优化后的仿生钻井液体系配方。清水+2.50%纳膨润土+0.15%Na2CO3+0.60%YZFS-1+1.00%GBFS-1+1.00%JHJFS-1+3.00%FDFS-1+氢氧化钠(NaOH)(将pH调为8)。
包括:①具有强抑制泥页岩水化分散的作用。②通过在井壁表面形成仿生壳,增加了岩石的内聚力,从内因上解决了井壁失稳的问题。③能够减低摩阻,大幅度提高钻速,避免井下复杂情况的发生,节约钻井成本等。
扩展阅读
- 龚佳宁.石油工程仿生学应用现状及展望.石化技术,2016,23(11):192.
- 刘伟,宣扬,何劲.仿生钻井液在磨溪119井的应用研究.钻采工艺,2016,39(5):77-79+105.