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
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。
国外页岩气钻井液技术新进展_邸伟娜
将 2# 配方在 204 ℃下静态老化 48 h，测量其流 变和滤失性能，结果见表 3[10]。作为定制过程中的关 键部分，用于研究的 LGS 是由 Haynesville 和 Bossier 页岩的钻屑制成的，D50 小于 10 µm。用于以上研究 的是 50%Haynesville 钻屑和 50%Bossier 钻屑的混合 物。表 3 中数据表明，定制的钻井液能很好地解决 高温问题，没有样品出现凝胶问题，甚至是含有 CO2 的样品 ；考虑到钻井液的老化效应和固体含量，钻 井液的塑性黏度和剪切强度仍然非常低 ；在含有高 达 12% 的 LGS 时，钻井液仍然保持有功能特性 ；而 且钻井液的 API 和高温高压滤失量非常低。证明通 过定制化方法能够研发形成一种热力学稳定、抗 CO2 污染、且具有高低固相容量的水基钻井液。
近年，非常规页岩气储层钻井活动急剧增加。页 岩气储层钻井液的选择经常是油基钻井液（NAF）。 虽然 NAF 具有页岩稳定性和润滑性好及抗污染等优 点，但是在环境影响和附带成本方面存在严重问题， 使作业者寻求用水基钻井液（WBM）进行非常规页 岩气储层钻井。哈里伯顿的 Jay P. Deville 等人利用页 岩矿物学和井底温度等非常规页岩气储层中的关键因 素，打破“用一种水基钻井液来实现全球页岩气开发” 的思想，提出基于给定页岩参数详细分析的客制化服 务 [9]。分析不仅包括页岩形态和岩性，还包括钻井方 案、环境因素和其它储层专用考虑因素。
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
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。
中石化工程院钻井液技术新进展
形成“三北一川一海外”的技术支持格局，2012年技术服务10口 （其中伊朗5口，新疆3口，页岩气水平井2口）；堵漏井12口。
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
钻井液技术新进展—创新性技术
2 改善高密度钻井液流变性关键技术
在元坝107井、中原文古4井进行了现场实验
该技术在元坝107井陆相地层进行现场应用，改善 钻井液流变性效果明显，顺利完成高密度井段 （2.33～2.35 g/cm3）施工。
高密度盐水钻井液体系在中原文古4井三开井段应用 （盐度达饱和，密度2.14g/cm3），效果良好。
工程院结构框架
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
钻井液队伍
队伍情况
大陆架公司 海外中心
钻井液所
战略规划所 实验中心
钻井液领域从业人员超过50人，教授 高工7人，享受国务院政府津贴专家1人
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
模拟出的腔体内物质吸收功率的分布
✓ 对彭水、顺9等地区的含油钻屑样品的油、水含量进行了分析，表明样品油 含量从9.1％~12.4%，水含量为1.3％~4.3％。
✓ 在微波功率3.5kW下处理100s柴油基钻屑，钻屑中的油含量由原来的9.64 ％降低到0.36％，且回收的油样性质没有变化，可以循环使用。
形成了化学、机械相结合的固相控制和重晶石回收技术方案
钻井液技术新进展
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]。
中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议
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
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。
国内油基钻井液技术进展评述
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。
国内外钻井液技术新进展060516
有机酸盐加重泥浆体系
由于其活度很低，泥浆抑制粘土水化能力 成倍提高 又使粘土容量限大大提高 同时减轻对高温降粘剂的压力，又能稳定 井壁和保护油层。 这样辅之以降粘剂的抑制性及稀释性，则 可达到预期效果。
新型钻井液体系
甲基葡糖酐钻井液
甲基葡糖酐(MEG)钻井液是最近开发的、不 污染环境的水基钻井液 其性能与油基钻井液接近，能稳定泥页岩， 具有良好的润滑性和滤失控制性能 MEG是葡萄糖的衍生物，从玉米淀粉制得， 无毒性，且易生物降解 MEG是含4个羟基和1个甲基的两排环状结 构
MEG钻井液的特点 --强的抑制性与封堵作用
国内专家对井壁不稳定机理 的新认识
当采用过平衡钻井钻进页岩、泥岩和粘土岩 等类地层时，如井壁上没有有效的封隔层， 那么钻井液就会渗入地层，即便渗入极少量 的滤液也会导致近井地带孔隙压力大量增加， 从而可能导致井壁的不稳定 室内试验证实，采用封堵和化学固壁，可以 完全控制住钻井液与地层之间的压力传递
国内专家对井壁不稳定机理 的新认识
最好的抑制剂亦不可能将泥页岩的膨胀压降为零 对于不同粘土矿物，抑制剂降低膨胀压的效果不 相同 例如钾离子能有效地降低含蒙皂石地层的膨胀压 力；而对于伊利石而言，几乎没有影响；对于高 岭石反而使膨胀压力增加
国内专家对井壁不稳定机理 的新认识
钻井液液相进入地层，引起地层孔隙压力增高、 膨胀压力的增高、降低岩石强度、改变其力学性 能是造成井壁不稳定的主要原因之一 泥页岩中压力传递比溶质和离子扩散快12个数 量级，后者又比钻井液的滤液的达西流快1 2个 数量级 正是由于抑制性的溶质和离子滞后于压力传递， 从而不能阻止钻井液压力穿透作用所引起的地层 破坏。因而稳定井壁必须采用抑制剂与控制压力 穿透同步进行才有效
中国石化非常规油气水平井钻完井及分段压裂技术进展
一、水平井钻完井技术进展-中石化
1. 完善常规导向钻井技术、引进应用旋转导向系统，具备了水平位移2000m 水平井钻井施工能力
➢常规导向技术不断完善：建南HF-1、涪页 HF-1、渤页-平1等井 泌页2HF ，采用Φ139.7mm钻杆、Φ210mm 中空螺杆，定向段缩短64d，钻速提高21%
➢引进旋转导向钻井技术见到效果： 泌页HF-1井，一趟钻完成水平井段，进尺 1121m，机械钻速14.84m/h； 彭页HF-1井，旋转导向系统入井9次，进 尺1422m，机械钻速 5.59m/h。
钻井液体系 建井费用
万美元
15.5
水基（80%） 油基（20%）
300-400
45-50
油基（95%） 水基（5%）
650-850
20
油基（90%） 水基（10%）
350-450
16-18
水基为主 油基（部分复杂地层）
300-400
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
非常规油气地质各向异性突出、油气储藏模式特殊、提高单井产 能技术复杂，开发过程中对石油工程技术进步需求迫切，需要针对不同 的地质特点应用合适的技术体系。
中国石化在研究借鉴国外技术的基础上，通过技术引进、技术 配套和自主研发相结合，在非常规储层评价、高效钻完井技术、水 平井分段改造技术、重大装备工具研发以及现场应用试验等方面取 得了较大进展。
为最大限度提高水平井段储层钻遇率，设计轨道“缩短靶前距、提高造斜率”。
（1）“井工厂”丛式井平台地 面布井方式 （2）“井工厂”三维井眼轨道 优化设计 （3）丛式井组防碰、钻柱摩阻 扭矩和套管下入能力分析 （4）特殊井眼轨迹控制工艺
中国石化钻井液技术进展及发展方向
求 ，且 提 速 降本 增 效对 石 油工 程 技术 的依赖 性 越 来 越 强 ，作 为 钻井 工 程 “ 血 液 ” 的钻井 液 技术 在 其 中 起 着 极其 重 要 的作 用 ，其 水平 的高低 直 接 决定 着 钻
井 能否 顺利 进 行与 勘探 开发 能否 实 现 。 中 国 石 化 集 团 公 司 十 分 重 视 钻 井 液 技 术 的 发 展 。按 照 中国石 化集 团公 司油 气 勘探 开 发部 署 与 发
邮政编码 １ ０ ０ １ ０ １；电话 （ ０ １ ０）８ ４ ９ ８ ８ １ ９ ０； Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ｈ ｉ ｂ ｚ ． ｓ ｒ ｉ ｐ ｅ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｍ。
７ ８
钻 井 液 与 完 井 液
２ ０ １ ３年 ３月
钻 井 液 专业 领 域从 业 人 员 ３ ９ ６ ７ 人 ，其 中科研 人员 １ ｌ ｌ ０人 ，生 产 一 线 ２ ８ ５ ７人 。科 研 人 员 中有 硕 士 以上学 历 的 占 ４ ８ ． ４ ％，有 教授 级高工 １ ３ 人 ，高 级 工程 师 ２ ２ ８人 ，其 他 人员 ３ ７ ２ ６人 。人 才结 构 更 趋合 理 ，学 历 和资历 层 次提 高 ，确保 了集 团公 司钻
公 司 ，形 成 了产 学研 一 体化 发 展 格局 ，有 力 地保 障 了钻井 作业 的安 全 高效 实施 。
第一作者简介 ： 石秉 ４ － ，高级工程师 ，１ ９ ６ ６年 生，１ ９ ９ １ 年毕业于长春地质 学院探矿工程专业 ，２ ０ １ ２年获 中国地质 大学 （ 北京 ）博 士学位 ， 现在 主要从事深井与超深井钻井液技术研 究工作 。地 址： 北京 市朝 阳区北辰 东路 ８号北辰 时代 大厦 ５ １ ８室；
快速钻进钻井液技术新进展
文章编号:100125620(2006)0320068203快速钻进钻井液技术新进展屈沅治 孙金声 苏义脑(中国石油勘探开发研究院,北京)摘要 综述了近年来国内外快速钻进钻井液技术的发展现状,分析了添加ROP 增速剂的快速钻进钻井液技术的作用机理。
快速钻进钻井液应有好的流变性、润湿性、低固相含量及合适的分散性。
在水基钻井液中,通过添加ROP 增速剂来提高钻速的机理是在钻井液原有的流变性、固相含量及分散性的基础上,大大改善其润滑性,从而降低扭矩来实现的。
提出了新型快速钻进钻井液设计中应注意的问题。
关键词 水基钻井液 快速钻进 ROP 增速剂 综述中图分类号:TE254.3文献标识码:A0 引言提高钻井速度的途径有3种:一是开发新型快速钻进钻井液技术;二是设计高效钻头,优化钻具结构;三是应用钻井最优化技术。
目前,常将研发新型快速钻进钻井液与高效钻头的优化设计结合起来,协同提高钻速。
在高效钻头的优化设计中最重要的进展是研发了PDC 钻头,并出现了抛光牙轮PDC 钻头。
PDC 钻头与油基、合成基钻井液结合使用,钻泥页岩地层时,因油基或合成基钻井液能降低扭矩,减弱钻柱粘附,防止钻头泥包,保持井壁稳定,其钻速取得了突破。
但添加的油类化合物浓度超过10%,易造成环境污染而受到限制。
当PDC 钻头与水基钻井液结合使用时,特别是钻深层泥页岩地层时,虽不带来环境污染,但存在井壁坍塌、钻头泥包、卡钻、钻速慢等一系列问题,随后,添加萜烷类化合物[1,2],虽其浓度很低就能显著提高钻速,但易富集而污染环境,故也限制了萜烷类化合物添加剂的使用。
为此,迫切需要研发环保型快速钻进钻井液技术,其中最关键的是研制出具有良好配伍性、可生物降解的RO P 增速剂。
1 快速钻进钻井液技术的发展现状国外从上世纪90年代开始研究、现场应用快速钻进钻井液技术,取得了很大的进展,并获得了可观的经济效益。
Hasley 等人[3]开发了一种添加特殊处理剂的水基钻井液,替代柴油基钻井液并成功应用于南得克萨斯Wilcox 地层的井,该钻井液提高了钻速,降低了钻井液及钻屑的处理成本,大幅度减少了开发井的总体成本。
我国钻井液技术难题、新进展及发展建议
DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.001我国钻井液技术难题、新进展及发展建议孙金声1，2，3， 王韧1，3， 龙一夫1，3（1. 中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京 102206；2. 中国石油国家卓越工程师学院, 北京 102208；3. 油气钻完井技术国家工程研究中心, 北京 102206）孙金声，王韧，龙一夫. 我国钻井液技术难题、新进展及发展建议[J]. 钻井液与完井液，2024，41（1）：1-30. SUN Jinsheng, WANG Ren, LONG Yifu.Challenges, developments, and suggestions for drilling fluid technology in China[J].Drilling Fluid & Completion Fluid ，2024, 41（1）：1-30.摘要 系统地梳理了超深/特深层、非常规、深水、干热岩、极地、天然气水合物等复杂地层钻探过程中面临的钻井液技术难题，探讨了关键科学问题与核心工程难题，结合近年来的钻井液技术进展，介绍了钻井液技术最新进展。
针对复杂地层钻井过程中遇到的高温高压高盐、泥页岩水化严重、井壁失稳、大温差、井漏、储层损害，以及钻井液维护自动化程度低等问题，国内外学者研发了抗高温高盐水基/油基钻井液、恒流变钻井液、抗超高温泡沫钻井液、环境友好型超低温钻井液、智能温压响应承压堵漏材料、可降解储层保护材料、钻井液在线监测与自动加料系统等关键材料、体系与装备。
但随着地质、工程环境愈加复杂 ，钻井液材料仍面临抗超高温高盐、超长时间稳定、防塌固壁、恶性漏失以及钻井液性能自动化调控等重大技术瓶颈。
为满足复杂地层钻探过程中钻井液性能需求 ，未来还需深入研究钻井液处理剂在极端条件下的起效/失效机理 ，钻井液处理剂在微观-介观-宏观等不同尺度下的构效关系变化及作用机制，建立安全高效的钻井液多功能一体化调控方法，构建智能钻井液理论与技术，为实现复杂地层安全高效经济环保钻井提供关键技术支撑。
中国石化石油工程技术新进展与展望
doi:10.11911/syztjs.2023021引用格式：张锦宏，周爱照，成海，等. 中国石化石油工程技术新进展与展望[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：149-158.ZHANG Jinhong, ZHOU Aizhao, CHENG Hai, et al. New progress and prospects for Sinopec’s petroleum engineering technologies [J]. Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(4)：149-158.中国石化石油工程技术新进展与展望张锦宏1， 周爱照1， 成 海1， 毕研涛2（1. 中石化石油工程技术服务有限公司, 北京 100020；2. 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院, 山东东营 257000）摘 要: 近年来，针对深层特深层、非常规、低渗透油气勘探开发过程中存在的地层硬度和温度高及产能低等问题，中国石化攻关形成了9 000 m 特深井安全高效钻井技术、页岩油工程技术和中深层页岩气工程技术等一批关键核心技术和装备，高效钻成了5口9 000 m 以深特深井、10余口页岩油井和2口位移超4 000 m 页岩气井，有力支撑了深地工程的顺利实施，保障了各类油气资源的勘探开发。
但随着勘探开发的不断深入，石油工程技术面临着地质条件更为复杂等一系列技术挑战，中国石化应在安全钻井、高温高压测井和重复压裂等技术方面加快形成自主创新能力，注重新材料、绿色低碳技术的应用，打造更加成熟的、专业化水平更高的石油工程技术体系，为实现油气增储上产新目标提供技术支撑保障。
关键词: 钻井；完井；测井；录井；储层改造；技术进展；发展展望；中国石化中图分类号: TE2 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）04–0149–10New Progress and Prospects for Sinopec’s Petroleum Engineering TechnologiesZHANG Jinhong 1, ZHOU Aizhao 1, CHENG Hai 1, BI Yantao2(1. Sinopec Oilfield Service Corporation, Beijing, 100020, China ; 2. Drilling Technology Research Institute, Sinopec Shengli Oilfield Service Corporation, Dongying, Shandong, 257000, China )Abstract: In recent years, Sinopec has developed a number of key and core technologies and equipment to tackle the problems of hard formations, high temperature, and low production capacities in the exploration and development of deep, ultra-deep, unconventional, low-permeability oil and gas. These technologies include safe and efficient drilling technologies for 9 000 m ultra-deep wells, engineering technologies for shale oil, and engineering technologies for medium and deep shale gas. These technologies and equipment were used to efficiently drill five ultra-deep wells with a depth of more than 9 000 m, more than 10 shale oil wells, and two shale gas wells with a displacement of more than 4 000 m.They provided strong support for the smooth implementation of deep-earth projects and guaranteed the exploration and development of all kinds of oil and gas resources. However, technical challenges, such as more complex geological conditions, will be confronted by petroleum engineering as exploration and development develop further. It is suggested that Sinopec should step up the pace of forming its innovation capacity in technical aspects such as safe drilling, logging under high temperature and high pressure, and refracturing. In addition, it should pay attention to the application of new materials, as well as green and low-carbon technologies and develop a more mature and professional system for petroleum engineering technologies. In this way, it can provide technical support for the new goal of increasing oil and gas reserves and production.Key words: drilling; completion; well logging; surface logging; reservoir stimulation; technical progress; development prospect; Sinopec随着油气勘探开发日益深入，深层特深层、非常规和低品位等油气资源逐步成为增储上产的重要阵地[1–2]。
中国石化石油工程技术新进展与展望
中国石化石油工程技术新进展与展望摘要：在当前，我国的石油资源开采力度，正在不断地加大，传统的石油钻井工程技术已经很难满足在当前石油开采过程中的总体需求。
并且，当前我国的油气资源的开采力度也在不断地增加，在今后发展的过程中，非常规油气资源的开发，将会成为石油资源开发的重要方向。
基于此，以下对中国石化石油工程技术新进展与展望进行了探讨，以供参考。
关键词：中国石化石油；工程技术新进展；展望引言随着油气勘探开发日益深入，深层特深层、非常规和低品位等油气资源逐步成为增储上产的重要阵地，深部复杂构造油气藏的地层温度高、压力高、储层埋藏深，勘探开发的难度越来越大，对石油工程技术的要求越来越高，持续攻关完善关键核心技术和不断提升石油工程装备水平已经成为高效经济勘探开发各类油气资源的重要手段。
1当前我国石油钻井技术发展现状分析我国石油钻井技术的总体发展现状情况来看，在上世纪50年代左右，石油企业在开展石油开采工作活动的过程中，采用的钻井技术均为高效钻头技术以及喷射式钻井技术，这两种技术应用范围相对较广，随着不断地进行研究以及对国外技术的引进，在当前我国石油钻井技术进步速度相对较快，并且带动了整个石油钻井工程水平的提升，工程规模正在不断地扩大，有利于促进石油开采的质量和数量。
具体进行分析来看，当前我国石油在开采实践的过程中，会结合具体的矿井类型来选择合适的石油钻井工程技术，根据不同的地质条件来制定出有针对性的开采方案。
通过这样的方式展开开采活动，既能够提升开采的效率，同时还可以降低资源的浪费，更好地节约成本资源，对提升石油企业的经济效益，同样具有十分关键的意义。
石油钻井开采的效益与整体的成本管理具有十分密切的联系，当前我国石油钻井技术正处于机械化、国产化的方向发展，但是很多设备相对昂贵，在设备使用的过程中购买设备资金相对较多，所以会对企业的盈利带来一定的影响。
在今后发展研究的过程中，如何降低开采的成本、确保盈利是设备研究的重要关键点，同时也是未来设备技术发展的关键前提。
现代钻井的新技术及发展方向
现代钻井的新技术及发展方向现代钻井是石油工业中非常重要的环节，为了提高钻井效率和降低成本，不断推动钻井新技术的研发。
本文将介绍几项现代钻井的新技术和发展方向。
首先是钻井液技术。
钻井液是在钻井过程中使用的液体，它有助于冷却钻具、清除井底碎屑和保持井壁稳定。
传统的钻井液多采用油基或水基液体，但它们对环境有一定的污染。
因此，发展环保型和高效的钻井液技术成为钻井行业的一个重要方向。
例如，水基钻井液和乳化钻井液可以减少环境污染，并提高钻井效率。
第二是钻井方向控制技术。
传统的钻井方式通常是钻直井或斜井，但在一些情况下，需要选择根据特定需要来控制钻井方向。
导航技术的发展使得钻井人员能够准确控制钻孔方向。
因此，增量定向钻井、水平井和横向钻井等技术在现代钻井中得到广泛应用。
这些技术可以提高钻井速度、减少井眼偏离、增加油气产量，并降低工程风险。
第三是钻井嵌入式传感技术。
嵌入式传感技术在现代钻井中发挥着重要的作用，它能够实时监测钻井参数、井下环境和井壁状况。
通过传感器，钻井人员可以远程监控，并根据数据进行实时调整。
钻井嵌入式传感技术的发展将提高钻井的安全性和效率，并减少人力和设备的需求。
第四是钻井自动化技术。
现代钻井中的自动化技术正在快速发展，并得到广泛应用。
自动化技术可以替代一些单调、危险和重复的工作，提高钻井的效率和质量。
例如，自动化钻杆处理系统、自动定向钻井系统和自动钻井控制系统，都可以减少人力需求，提高安全性和准确性。
最后是钻井地震学技术。
钻井地震学是一种结合地震勘探和钻探的技术，通过地震信号传播的特性来研究地下地质结构和井筒状况。
钻井地震学技术可以帮助确定井底地层特性、判断井眼状况和预测钻井中的问题。
通过进一步发展和应用钻井地震学技术，可以提高钻井成功率和钻井效率。
综上所述，现代钻井的新技术和发展方向包括钻井液技术、钻井方向控制技术、钻井嵌入式传感技术、钻井自动化技术和钻井地震学技术。
这些技术的不断发展和应用将进一步提高钻井效率、降低成本，并推动石油工业的可持续发展。
钻井液完井液新技术
是指钻井流体中含有人为充入气体的一类钻井完井流体。
可用于低压、裂缝油气田、稠油油田、强水敏性油气层、低压低渗油气 层、易发生严重漏失的油气藏和能量枯竭油气藏实现近平衡压力钻井或 负压差钻井。
特点：密度低、失水量小、不易发生漏失、钻井速度快和保护油气层的 效果好。
21
新型钻井液体系
优点：
① 无毒，可生物降解，对环境无污染，钻井污水、废弃钻井液、钻屑等物 可以向海洋排放。
②
该体系润滑性能好、护壁防塌能力强，对油气层污染程度小。
应用：
国外已在海上水平井或大位移定向井中推广应用，我国已在南海使用合成基 钻井液体系。
14
新型钻井液体系
4 深井抗高温钻井液
4.1 对深井抗高温钻井液性能要求
22
新型钻井液体系
7.2 雾化钻井完井流体
是空气钻井的一种改进。 向井内加入少量发泡液,使钻屑、空气和液体形成雾状流体一起返出井 口。
雾化钻井完井流体主要由空气、发泡剂、防腐剂和少量水构成。 具有空气钻井的所有优点,克服了空气钻井在产水地层不能使用的缺点。 需要空气量比空气钻井多30～40%,要求有更大的空压设备。
高价的金属离子、阳离子型聚合物等它们能够中和粘土表面的负
电荷，降低粘土颗粒的ξ电位，削弱粘土的水化效应，有利于井壁稳定。 然而这些使井壁稳定措施都不利于钻井液的胶体稳定，造成钻井液
的滤失量大幅度上升。
4
新型钻井液体系
负电分散体系 正电分散体系
矛盾
利于钻井液稳定
利于井壁稳定
（1）钻井液体系的发展：水→细分散→粗分散→不分散；
是将气体在井口充入钻井液中，形成以气体为分散相、液体为连续 相的分散体系，通过使用稳定剂使气体可以均匀分散在液体中，形成充 气钻井完井流体。
油气井工作液技术新进展
油气井工作液技术进展摘要随着石油勘探开发技术的不断发展，对钻井液提出了更高的要求。
国外一些公司相继研制并推广了聚合醇钻井液、正电胶钻井液、甲酸盐钻井液、稀硅酸盐钻井液和微泡钻井液等具有国际先进水平的水基防塌钻井液新体系，以及环保性能优良的第二代合成基钻井液和逆乳化钻井液新体系。
国内在生产中结合实际情况，借鉴国外新技术，逐步形成了两性离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液等一系列新技术，并在逐步形成高难度的超高温和超高密度钻井液体系。
国内在钻井液整体水平上与国外的差距仍然很明显，特别是国内外在钻井液技术与管理方面存在的认识上的区别，主要表现在目的、设计理念、处理剂、实施过程、对泥浆工程师的要求、创新目标、环境保护等方面，这是制约国内钻井液整体水平和技术进步的主要问题。
通过分析得出了一些认识，即：钻井液技术的发展依赖于新型钻井液处理剂的研制；对钻井液的维护不仅要注重过程控制，还要重视早期维护处理；提高钻井液的抑制性，确保钻井液的清洁有利于保护油气层；要通过“预防+巩固”的井壁稳定思路，进一步提高井壁稳定效果；钻井液无害化处理要从钻井液处理剂研制、生产以及钻井液设计、维护处理等全过程考虑。
建议今后钻井液技术工作要注重钻井液处理剂的超前研究，深入开展超高温和超高密度钻井液研究，加大油基钻井液的研究力度，通过认识上的提高来缩小国内在钻井液技术上与国外的差距。
关键词钻井液抑制性钻井液处理剂高温高压油基钻井液环境保护1前言近年来，随着石油勘探开发技术的不断发展，特别是深井、超深井及特殊工艺井钻探越来越多，对钻井液提出了更高的要求。
“安全、健康、高效”的钻井液技术，标志着钻井液技术研究和应用进入了一个全新的发展阶段。
围绕钻井液工程技术和“安全、健康、高效”这一发展主题，国外一些公司相继投入大量的人力和财力，以满足复杂条件的钻探技术油气层保护、油气测录井与评价、环保要求以及提高油气勘探开发综合效益等为目标，开展了大量基础理论和应用技术研究，取得了一系列的研究成果和应用技术。
中国石化石油工程技术新进展与发展建议
中国石化石油工程技术新进展与发展建议摘要：近年来，社会经济飞速发展中国石化为加快实现页岩的高效开发，在引进国外页岩气工程技术的同时，也非常注重页岩气工程技术的自主研发和应用，逐渐形成了以钻井、钻井液、分段压裂、关键井下工具为主体的单项工程技术以及配套工程技术，为中国石化页岩油气的开发奠定了坚实的基础。
关键词：中国石化；石油工程技术；进展与发展建议引言“十三五”以来，中国石化针对深层特深层油气勘探开发中存在的钻井风险大、钻井周期长，致密气藏单井产量低、难动用储量动用率低，页岩气储层单井产量低、综合成本高，超高温高压随钻测量仪器和旋转导向钻井系统受国外制约等关键难题，持续加大科技攻关力度，创立了地质环境因素精细描述技术、研制了175/185℃高温随钻测量系统、近钻头伽马成像系统、高效钻井提速工具和井下流体，形成了特深层、页岩气和低渗致密气藏钻井完井、高温高精度随钻测控、精细录井和高效储层改造等关键技术，为顺北特深油气勘探发现及产能建设、涪陵百亿方页岩气田、威–荣深层页岩气和华北致密气开发等提供了技术保障。
1石油工程技术新进展1.1钻井地质环境因素精细描述技术为了准确预测与精细描述钻井地质环境因素，降低钻井作业风险，减少井下复杂情况和故障，为科学钻井、地质工程一体化提供依据，开展了深层碳酸盐岩地层压力预测、岩石力学动态表征等技术研究，创新发展了钻井地质环境因素描述理论和方法，解决了钻井地质环境因素描述不系统、不连续、精度低和周期长等问题，实现由以测试为主的传统描述方法向以井震信息为主的综合描述方法的跨越。
针对常规岩石力学参数表征方法中未充分考虑钻井过程中和井眼形成后地层环境变化及地层交互耦合作用的影响，从而导致计算精度低的问题，建立了复杂工程环境下岩石力学参数动态变化规律表征方法，计算精度达到90%以上。
针对碳酸盐岩地层孔隙压力成因机制复杂，以压实理论为基础的地层压力预测方法不再适用的问题，提出了基于孔隙流体声速、成因贡献和压差响应的孔隙压力预测、监测和检测方法，精度分别达到92%，95%和96%，实现了碳酸盐岩孔隙压力预测的重大突破。
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科研成果情况
➢2013年共承担任务23项，其中国家项目6项、集团公司项目10项，油田部2 项，工程部3项，院长基金1项，横向1 项。 ➢ 2012年以来共申报专利26件（其中国外1件）；申报中石化专有技术4项， 完成认定4项；完成标准制修订5项（3个院标准，集团公司1个，修订1个）。 ➢2012以来获集团公司科技进步2等奖1项，集团公司3等奖1项，局级奖1项。 ➢ 2012年四结题项目顺利验收，其中两个项目排名第1、第2（共28项目）
工程院结构框架
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
钻井液队伍
队伍情况
大陆架公司 海外中心液领域从业人员超过50人，教授 高工7人，享受国务院政府津贴专家1人
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
科研成果情况
★近两年技术重大进展 油基钻井液、改善高密度钻井液流变性技术、高分子中空微珠技术等 ★成熟技术推广 高温钻井液、高密度钻井液、新型聚胺钻井液、堵漏技术等 ★成果转化
实验室情况
拥有大型仪器设备150余台（套），自主研发设备8台（ 套），业务范围涉及钻井液化学、钻井液工艺、防漏堵漏、 井筒强化、油气层保护、环保等。精良的队伍与先进的实验 条件有力支撑了中国石化油气勘探开发的进展。
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
➢继续完善并推广应用技术
1、抗高温钻井液技术 2、堵漏技术 3、新型聚胺钻井液技术 4、伊朗支持处理沥青污染技术
➢前瞻性研究
1、硬脆性页岩水化微观作用机理 分析 2、控制蠕变速率的钻井液密度设计模型建立 3、泥页岩稳定性分析模型建立
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
室 内 现 场 性 能 复 核 良 好 石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
目录
1.钻井液所技术简介 2.钻井液技术新进展 3.十二五发展方向探讨 4. 结束语
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钻井液技术新进展
➢取得创新性技术
1、油基钻井液技术 2、改善高密度钻井液流变性技术 3、高分子中空微珠低密度钻井液技术
钻井液技术新进展—创新性技术
1
页岩气藏油基钻井液技术
研制了油基钻井液乳化剂SMEMUL和提切剂SMHAFA。并以此为主剂 研发了性能稳定的低粘、高切油基钻井液体系（LVHS OBM）
破乳电压800～1600V，温度20 ～180℃，密度0.95～2.20g /cm3； 整体性能达到或接近国外公司技术水平。
LVHS OBM与Baroid体系性能指标对比
达 到 国 外
体系所属单位
Baroid 彭页HF-1井
密度 破乳电压塑性粘度 动切力 初终切 动塑比 高温高压滤失量
g/cm3
ES/V
PV mPa.s
YP Pa
Gel10’/10” Pa/Pa
YP/PV
HTHP/mL
1.40 650
30
9
4/7
0.30 1.8 （100℃）
基浆 0
7.2
全失
28
全失
28
配方1 0
1.8
24
28
全失
28
配方2 -
-
0
3.2
116
28
配方3 -
-
-
-
0
3.4
微孔隙模拟
良好的封堵能力
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钻井液技术新进展—创新性技术
1
页岩气藏油基钻井液技术
➢LVHS OBM在彭页2HF井、彭页3HF井现场进行了成功应用; ➢2HF井创造了国内陆上页岩气水平井水平段和水平位移最长的新纪录； ➢3HF井创造了该地区最深水平井的区块新记录（垂深达3021.36m）; ➢实现了彭页HF-1井废弃Baroid油基钻井液的再利用，大幅度节约成本。
彭页2HF井、3HF井不同井深时LVHS OBM体系性能
加大创新力度，培育发展核心技术， 助力中石化工程技术发展
汇报人：薛玉志
SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
目录
1.钻井液所技术简介 2.钻井液技术新进展 3.十二五发展方向探讨 4. 结束语
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
钻井液技术新进展—创新性技术
1
页岩气藏油基钻井液技术
创新性开发了LVHS OBM体系防漏堵漏技术
研发了针对不同漏失速度的LVHS OBM的防漏堵漏配方； 对于20目以上模拟微孔隙和1 mm以下的微裂缝具有良好的堵漏效果。
室内模拟封堵实验效果
堵漏 配方
40-60目
20-40目
4-10目
滤失量 浸入深度 滤失量 浸入深度 滤失量 浸入深度 （ml） （cm） （ml） （cm） （ml） （cm）
技 术 指 标
LVHS OBM
Baroid 涪页HF-1
LVHS OBM
1.40 1235 29 12.5
1.70 720
56 13.5
1.70 1051 39 12.5
5/7 9/18 5/8
0.44 2.4（150℃） 0.24 2.6（80℃） 0.32 2.6 （150℃）
石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING
耐高温钻井液降滤失剂、超高密度钻井液处理剂、新型胺抑制剂等 新产品实现了工业化生产，全年中试生产超过770吨。 ★技术支持
形成“三北一川一海外”的技术支持格局，2012年技术服务10口 （其中伊朗5口，新疆3口，页岩气水平井2口）；堵漏井12口。
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