蒋官澄老师-复杂结构井钻井液关键技术
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3
二、主要内容
(一)主要内容 1、复杂结构井井壁稳定技术
2、复杂结构井储层保护技术 3、复杂结构井防漏堵漏技术 4、复杂结构井润滑防卡技术
4
三、主要成果与创新点
成果一：首次将仿生学原理引入钻井液领域，创建了井 眼强化型仿生钻井液新理论、新方法和新技术
(一) 重要性与难度
70
井壁稳定关系到钻井的 成败。钻井中井下复杂事故 25％与井壁稳定有关， 80﹪的井壁失稳定发生在泥 页岩地层井段，特别在复杂 结构井钻井中，井壁失稳难 题更突出。
GBFS-1热滚前后岩心的岩石力学参数对比
岩样 原始 岩心 GBFS-1 热滚后 长度 /mm 79.50 77.30 直径 /mm 25.00 25.00 重量 /g 70.14 66.84 密度 /g/cm3 1.80 1.76 破坏强度 /MPa
TAW-1000孔隙压力伺服实验系统
6.906MPa
抑制前
0%
0.2%
1% 1.5%
抑制后
光电子能谱谱图说明了YZFS-1 分子在粘土晶层间发生了聚合
透射电镜说明YZFS-1使分散 的膨润土颗粒团聚在一起
Zeta电位结果说明YZFS-1嵌入到 粘土晶层间的主要力是静电作用
YZFS-1外观
2d sin n
红外谱图 说明了强 氢键的形 成
X射线衍射 谱图说明了 YZFS-1分 子嵌入到粘 土晶层间
9
(2) 仿生井壁强化剂室内性能评价
① 泥页岩强化性能评价
岩心单轴应力试验
取各项指标基本相同的两块岩心（岩心中含20%膨润土）
将其中一块岩心放于仿生固壁剂溶液中，并在120℃条件 下热滚16h；
另一块岩心不作处理； 采用单轴强度破坏实验仪，进行两块岩心做单轴破坏实验 ，评价GBFS-1对岩心强度的影响
生物降解性 BOD5/CODCr(要求 ≥10%)
石油类，mg/kg干泥
0
综合表明：仿生钻井液体系在流变性、抑制性、维持井壁稳 定等方面效果突出，并满足环保要求。
16
(五)现场应用成效
仿生井眼强化型钻井液技术已在中石油大港油田、西部钻探、中石化胜利油田、冀东油 田等国内油田，以及海外5个国家得到推广应用。共应用1264口井，平均钻井液成本降低23 ％、钻速提高27％、安全密度窗口扩大0.1g/cm3，产生经济效益24.65亿元、总纯利润4.99 亿元。
13
(2) 仿生抑制剂YZFS-1的抑制性能评价
通过线性膨胀、热滚回收、粘土造浆实验考察了YZFS-1的页岩抑制性能。
a、线性膨胀实验
抑制剂
与其他常用抑制剂的抑制效果对 比（抑制剂溶液+16%膨润土）
AV PV YP
YZFS-1
1% 抑制剂 2% 抑制剂 1%小阳离子
(mPa.s) 8
5 19 25 5.5
(mPa.s) 6
4 1 13 3
(Pa) 2
1 17 12 2.5
Ф6
Ф3
Gel10s/10min
(Pa/Pa) 1.5/6.5
0.5/2 3/5.5 8/9 0.5/1.5
pH
1
0 19 18 5
1
0 13 16 4
9
7 7 9 7
膨润土在清水和不同浓度 YZFS-1溶液中线性膨胀曲线
页岩岩屑在清水和1%浓度不同 抑制剂溶液中的线性膨胀曲线
性质 孔容/mL· g-1 比表面积 /m2· g-1
未处理 0.030 15.29 5.56
0.2% YZFS-1 0.019 10.45 2.77
1.5% YZFS-1 0.018 10.12 2.72
dV/dD Pore Volume (cm /g.nm )
-1
0.015
3
0.010
0.005
仿生壳形成后
仿 生 壳 形 成 前 后 岩 石 表 面 微 观 形 貌
“仿生壳”
水 GBFS-1 水 GBFS-1
仿生井壁强化剂溶液（固含量0.3%）泥岩阻水加固作用
在GBFS-1溶液中浸泡的泥岩岩心表面形成一层 致密、光滑并具韧性的“仿生膜”，有效隔离水分 子与泥岩表面直接接触，防止泥岩水化。
干燥后
0.5% K-PAM
1.90/2.52
2.19/2.84
98
12.15
11
2、仿生页岩抑制剂YZFS-1
(1) YZFS-1的页岩抑制机理 a、水化抑制机理研究
通过红外光谱(IR)，X-射线衍射(XRD)，光电子能谱(XPS)，Zeta电位，透射电镜(TEM)等 手段表明，YZFS-1通过聚合、嵌入、强氢键、团聚等机理，实现对粘土的抑制作用。
1%Ultrahib 3% KCl
YZFS-1具有极强的抑制粘土和页岩膨胀的能力
c、热滚回收实验(150℃)
40目滚动回收率（%）
b、粘土造浆实验
84.04 100 77.62 80 49.08 54.04 60 43.05 40 20 0
YZFS-1具有极强的抑制粘土造浆的能力。
150℃下YZFS-1溶液具有优良的 抑制页岩分散剥落能力。
0.000
平均孔径 /nm
0 2 4 6 8 10 12 14
Pore Diameter (nm)
YZFS-1封堵前后的页岩孔径分布
YZFS-1形成的聚合物封堵层使页岩的孔结构发生很大 变化，使平均孔径从5.56nm减小到2.72nm，孔容从 0.03cm3/g下降到0.018cm3/g，具有强封堵效果。
0.4 0.2 0
线性膨胀高度 ( mm)
0.6
对比钻井液
总镉，mg/kg干泥(要求 ≤3)
生物毒 性(要求 ≥3万) EC50，mg/L
0
2
4Biblioteka Baidu
6
时间 (h)
8
10 12 14 16
LC50，mg/L
30000
31.28
泥页岩岩屑在仿生钻井 液体系中的线性膨胀程度明显 低于在对比防塌钻井液中的， 说明具有良好的泥页岩膨胀抑 制性能。
苏53区块当遇到泥岩时，分别试用了聚磺、有机硅、有机盐，油 基钻井液等，均发生坍塌、划眼、甚至卡钻。
提速：平均32％；
降低钻井液单位成本：平均36.4％。
泥岩段长 411～1028m
17
(2) 高家堡家3区块家3-21X井的现场应用
高家堡构造带家3断块为易塌、易卡的泥岩、膏泥岩、油页岩。特别是在2900～3600m 之间的事故频繁，采取了许多措施皆未解决问题。
全配方钻井液 清水
缺GBFS-1钻井液 全配方钻井液
抗压强度 （MPa） 1.861 2.302 2.546 已变为散砂 已断裂，无强 度 1.138
d、页岩线性膨胀实验
0.8
仿生钻井液
f、毒性评价
项目 测定值 0.05 0.3 750000 总汞，mg/kg干泥(要求 ≤1)
e、页岩热滚回收试验
40目滚动回收率（%） 100 80 60 40 20 0 94.24 43.05 92.47
不同液体中浸泡后泥岩岩心点载荷强度
溶液体系
原始岩心 白油 0.1% GBFS-1
浸泡前尺寸 h/d(mm)
1.90/2.52 1.90/2.52 1.90/2.52
浸泡后尺寸 h/d（mm）
1.90/2.52 1.90/2.52 1.90/2.72
P50 （N）
155 124 113
Is(50) （MPa）
14
(四) 仿生井眼强化型钻井液技术与性能评价
仿生钻井液体系建立的基本思路是以膨润土、仿生页岩抑制剂YZFS-1，
仿生固壁剂GBFS-1为核心处理剂，辅以几种增粘剂和降滤失剂。
a、常规有机硅钻井液配方
4%膨润土+0.3%Na2CO3+0.8~1%有机硅稳定剂+0.8~1%有机硅降粘剂+2~3%SMP-2 +2~3%SPNH +1~2%KH-931 +2%FT-1A+1~2%液体润滑剂YDRH +2~3%超细碳酸钙+重晶石（密度1.20-1.30g/cm³ ，抗 温100~120℃）
b、仿生有机硅钻井液配方
2~2.5%膨润土+0.3%Na2CO3+0.7%有机硅稳定剂+0.7%有机硅降粘剂+ 0.5~ 0.7 % 两性离子磺酸共 聚物+2%FT-1A +2%GBFS-1 + 0.5%仿生抑制剂YZFS-1 + 2~3%超细碳酸钙+重晶石（ρ=1.20~1.30g/cm³ ）
c、仿生有机硅钻井液体系固壁性能评价
典型井效果分析：
(1) 苏里格苏53区块3口水平井上现场应用情况
井号： 苏53-86-15H1、苏53-86-15H井、苏53-70-22H井。
（井深4651m、水 平段长1000m） (水平段长1200m ，泥岩长1028m) (水平段长1173m， 泥岩长411m)
效果： 无复杂事故：3口应用井均未发生复杂情况。
6
(二) 解决问题的新思路和新途径
强氢键等
生物 体
提 取 制 备
粘 土 晶 层
仿生抑制剂：通过在粘土间形成强氢键 抑制粘土水化膨胀，并具封堵作用
仿生 基团
仿生壳
井壁岩石
仿生固壁剂：形成仿生壳，提高井壁力 学稳定性
7
(三) 仿生处理剂单剂特点
1、仿生固壁剂GBFS-1 (1) GBFS-1的固壁机理
占比/%
60
50
40 30 20 10 0
钻井复杂情况
5
目前国内外根据传统的理论和方法，主要研发了以下防塌技术：
物理封堵：使用特殊颗粒、纤维等封堵材料 化学封堵：降滤失剂、成膜封堵剂、沥青类等封堵剂 化学抑制：高效抑制剂、表面润湿反转等。
技 术
存在的局限性：
仅仅围绕阻止或减少钻井液对井壁的破坏——“外因”防塌 提高地层岩石强度稳定井壁未进行研究。——“内因”防塌 井壁稳定问题未得到根本解决。
12
b、封堵作用分析
100μm 10μm 2μm
100μm
10μm
2μm
YZFS-1可在页岩表面 形成一种纳-微米尺度的聚 合物膜，有效封堵纳-微米 级孔隙和裂缝，阻止裂缝 进一步发育、阻止页岩剥 落。
YZFS-1封堵前后的页岩比表面积和孔隙结构
0.020
未成膜
0.2% YZFS-1 1.5% YZFS-1
含土20%
含土30%
压制的人造岩心
孔隙压力伺服实验系统
岩心放入钻井液中，于 120℃下热滚16h
15
含土20%岩心热滚后
含土30%岩心热滚后
土/% 20
编号 1 2 3 1 2 3
热滚浸泡液体 （120℃、16h） 清水 无GBFS钻井液 全配方钻井液 清水
无GBFS钻井液 全配方钻井液
30
清水
缺GBFS-1钻井液
井号 家3-20X 家3-23X 家3-24X 钻井液体 系 复合盐体 系 复合盐体 系 复合盐体 系 井深，m 3869 3962 3961 与同区块同井队其它井的对比 机械钻速，米/台 事故及复杂 钻井周期，设计/实际（天） 月 井漏、严重垮 2650 74/29.83 塌 2011.67 2400 起下钻阻卡 井漏、阻卡严 重 76/26.33 76/23.42 建井周期，设计/实际 （天） 85/48.08 87/59.88 87/51.08
泥岩岩屑在一定浓度仿生固壁剂溶液中浸泡前后的形貌变化。
清水
水化分散
仿生井壁强化剂溶液
加固
仿生固壁剂溶液（固含量2%）泥岩加固作用展示
作用机理：仿生固壁剂在泥页岩近表面吸附并与泥岩表面的Ca2+、Mg2+等离子发生 螯合交联反应，增强岩石颗粒间黏附性和内聚力，提高泥页岩强度，强化井壁。
8
仿生壳形成前
1.90/2.52
1.99/2.66
1.64/4.98
247
49
46.26
1.98
0.2% K-PAM
0.3% K-PAM
1.90/2.52
1.90/2.52
1.68/3.66
1.68/3.10
56
72
4.18
7.49
溶液和白油中浸泡的岩 心，甚至强于原始岩心 。说明仿生固壁剂比目 前防塌抑制剂具有更强 的泥页岩强化能力。
复杂结构井钻井液关键技术
蒋官澄
1
目 录
一、研究背景 二、主要内容 三、成果与创新点
2
一、研究背景
我国油气资源不仅严重不足，而且 勘探开发的难度越来越大 为提高油气井产量和勘探开发效益 ，复杂结构井已成为钻探剩余油气 资源的主要井型 但在复杂结构井钻探中总是遭遇与钻井液有 关的五大技术瓶颈——井壁稳定、储层损害 、防漏堵漏、润滑防卡、井眼净化
其中的井眼净化：除通过调 整钻井液流变参数外，国内外分别 发展了岩屑包裹技术、气泡浮选技 术、油珠浮选技术和GOB携屑技术 等，已相对成熟。
复杂结构井：是指井身结构复杂，如 水平井、大位移井、多分支井等。
其余的四大技术难题，国内外依靠传统的理论和方法，虽取得了 一些进展，但都未得到彻底解决。因此，必须通过理论创新，寻 求复杂结构井钻井液技术重大突破
24.41 15.27 18.94
仿生井壁强化剂溶 液中浸泡的泥岩岩心点 载荷强度远高于K-PAM
0.3% GBFS-1
0.5% GBFS-1
1.90/2.52
1.90/2.52
1.90/2.66
1.96/2.60
134
165
28.55 34.91
1.0% GBFS-1
0.1% K-PAM
1.90/2.52
空白岩心应力－应变曲线
8.061MPa
6.906 8.061
固壁剂处理后岩心 应力－应变曲线
10
岩心的强度提高了16.7％。说明仿生井壁强化剂形成的 凝胶“仿生壳”改善了近表面岩石颗粒的胶结性质。
泥岩点载荷强度试验
严重变形
岩石点载荷强度试验仪
浸泡在不同溶液中的泥岩岩心形貌变化
保持完好，相对于在白油中浸泡的岩样仅略有膨胀
二、主要内容
(一)主要内容 1、复杂结构井井壁稳定技术
2、复杂结构井储层保护技术 3、复杂结构井防漏堵漏技术 4、复杂结构井润滑防卡技术
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三、主要成果与创新点
成果一：首次将仿生学原理引入钻井液领域，创建了井 眼强化型仿生钻井液新理论、新方法和新技术
(一) 重要性与难度
70
井壁稳定关系到钻井的 成败。钻井中井下复杂事故 25％与井壁稳定有关， 80﹪的井壁失稳定发生在泥 页岩地层井段，特别在复杂 结构井钻井中，井壁失稳难 题更突出。
GBFS-1热滚前后岩心的岩石力学参数对比
岩样 原始 岩心 GBFS-1 热滚后 长度 /mm 79.50 77.30 直径 /mm 25.00 25.00 重量 /g 70.14 66.84 密度 /g/cm3 1.80 1.76 破坏强度 /MPa
TAW-1000孔隙压力伺服实验系统
6.906MPa
抑制前
0%
0.2%
1% 1.5%
抑制后
光电子能谱谱图说明了YZFS-1 分子在粘土晶层间发生了聚合
透射电镜说明YZFS-1使分散 的膨润土颗粒团聚在一起
Zeta电位结果说明YZFS-1嵌入到 粘土晶层间的主要力是静电作用
YZFS-1外观
2d sin n
红外谱图 说明了强 氢键的形 成
X射线衍射 谱图说明了 YZFS-1分 子嵌入到粘 土晶层间
9
(2) 仿生井壁强化剂室内性能评价
① 泥页岩强化性能评价
岩心单轴应力试验
取各项指标基本相同的两块岩心（岩心中含20%膨润土）
将其中一块岩心放于仿生固壁剂溶液中，并在120℃条件 下热滚16h；
另一块岩心不作处理； 采用单轴强度破坏实验仪，进行两块岩心做单轴破坏实验 ，评价GBFS-1对岩心强度的影响
生物降解性 BOD5/CODCr(要求 ≥10%)
石油类，mg/kg干泥
0
综合表明：仿生钻井液体系在流变性、抑制性、维持井壁稳 定等方面效果突出，并满足环保要求。
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(五)现场应用成效
仿生井眼强化型钻井液技术已在中石油大港油田、西部钻探、中石化胜利油田、冀东油 田等国内油田，以及海外5个国家得到推广应用。共应用1264口井，平均钻井液成本降低23 ％、钻速提高27％、安全密度窗口扩大0.1g/cm3，产生经济效益24.65亿元、总纯利润4.99 亿元。
13
(2) 仿生抑制剂YZFS-1的抑制性能评价
通过线性膨胀、热滚回收、粘土造浆实验考察了YZFS-1的页岩抑制性能。
a、线性膨胀实验
抑制剂
与其他常用抑制剂的抑制效果对 比（抑制剂溶液+16%膨润土）
AV PV YP
YZFS-1
1% 抑制剂 2% 抑制剂 1%小阳离子
(mPa.s) 8
5 19 25 5.5
(mPa.s) 6
4 1 13 3
(Pa) 2
1 17 12 2.5
Ф6
Ф3
Gel10s/10min
(Pa/Pa) 1.5/6.5
0.5/2 3/5.5 8/9 0.5/1.5
pH
1
0 19 18 5
1
0 13 16 4
9
7 7 9 7
膨润土在清水和不同浓度 YZFS-1溶液中线性膨胀曲线
页岩岩屑在清水和1%浓度不同 抑制剂溶液中的线性膨胀曲线
性质 孔容/mL· g-1 比表面积 /m2· g-1
未处理 0.030 15.29 5.56
0.2% YZFS-1 0.019 10.45 2.77
1.5% YZFS-1 0.018 10.12 2.72
dV/dD Pore Volume (cm /g.nm )
-1
0.015
3
0.010
0.005
仿生壳形成后
仿 生 壳 形 成 前 后 岩 石 表 面 微 观 形 貌
“仿生壳”
水 GBFS-1 水 GBFS-1
仿生井壁强化剂溶液（固含量0.3%）泥岩阻水加固作用
在GBFS-1溶液中浸泡的泥岩岩心表面形成一层 致密、光滑并具韧性的“仿生膜”，有效隔离水分 子与泥岩表面直接接触，防止泥岩水化。
干燥后
0.5% K-PAM
1.90/2.52
2.19/2.84
98
12.15
11
2、仿生页岩抑制剂YZFS-1
(1) YZFS-1的页岩抑制机理 a、水化抑制机理研究
通过红外光谱(IR)，X-射线衍射(XRD)，光电子能谱(XPS)，Zeta电位，透射电镜(TEM)等 手段表明，YZFS-1通过聚合、嵌入、强氢键、团聚等机理，实现对粘土的抑制作用。
1%Ultrahib 3% KCl
YZFS-1具有极强的抑制粘土和页岩膨胀的能力
c、热滚回收实验(150℃)
40目滚动回收率（%）
b、粘土造浆实验
84.04 100 77.62 80 49.08 54.04 60 43.05 40 20 0
YZFS-1具有极强的抑制粘土造浆的能力。
150℃下YZFS-1溶液具有优良的 抑制页岩分散剥落能力。
0.000
平均孔径 /nm
0 2 4 6 8 10 12 14
Pore Diameter (nm)
YZFS-1封堵前后的页岩孔径分布
YZFS-1形成的聚合物封堵层使页岩的孔结构发生很大 变化，使平均孔径从5.56nm减小到2.72nm，孔容从 0.03cm3/g下降到0.018cm3/g，具有强封堵效果。
0.4 0.2 0
线性膨胀高度 ( mm)
0.6
对比钻井液
总镉，mg/kg干泥(要求 ≤3)
生物毒 性(要求 ≥3万) EC50，mg/L
0
2
4Biblioteka Baidu
6
时间 (h)
8
10 12 14 16
LC50，mg/L
30000
31.28
泥页岩岩屑在仿生钻井 液体系中的线性膨胀程度明显 低于在对比防塌钻井液中的， 说明具有良好的泥页岩膨胀抑 制性能。
苏53区块当遇到泥岩时，分别试用了聚磺、有机硅、有机盐，油 基钻井液等，均发生坍塌、划眼、甚至卡钻。
提速：平均32％；
降低钻井液单位成本：平均36.4％。
泥岩段长 411～1028m
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(2) 高家堡家3区块家3-21X井的现场应用
高家堡构造带家3断块为易塌、易卡的泥岩、膏泥岩、油页岩。特别是在2900～3600m 之间的事故频繁，采取了许多措施皆未解决问题。
全配方钻井液 清水
缺GBFS-1钻井液 全配方钻井液
抗压强度 （MPa） 1.861 2.302 2.546 已变为散砂 已断裂，无强 度 1.138
d、页岩线性膨胀实验
0.8
仿生钻井液
f、毒性评价
项目 测定值 0.05 0.3 750000 总汞，mg/kg干泥(要求 ≤1)
e、页岩热滚回收试验
40目滚动回收率（%） 100 80 60 40 20 0 94.24 43.05 92.47
不同液体中浸泡后泥岩岩心点载荷强度
溶液体系
原始岩心 白油 0.1% GBFS-1
浸泡前尺寸 h/d(mm)
1.90/2.52 1.90/2.52 1.90/2.52
浸泡后尺寸 h/d（mm）
1.90/2.52 1.90/2.52 1.90/2.72
P50 （N）
155 124 113
Is(50) （MPa）
14
(四) 仿生井眼强化型钻井液技术与性能评价
仿生钻井液体系建立的基本思路是以膨润土、仿生页岩抑制剂YZFS-1，
仿生固壁剂GBFS-1为核心处理剂，辅以几种增粘剂和降滤失剂。
a、常规有机硅钻井液配方
4%膨润土+0.3%Na2CO3+0.8~1%有机硅稳定剂+0.8~1%有机硅降粘剂+2~3%SMP-2 +2~3%SPNH +1~2%KH-931 +2%FT-1A+1~2%液体润滑剂YDRH +2~3%超细碳酸钙+重晶石（密度1.20-1.30g/cm³ ，抗 温100~120℃）
b、仿生有机硅钻井液配方
2~2.5%膨润土+0.3%Na2CO3+0.7%有机硅稳定剂+0.7%有机硅降粘剂+ 0.5~ 0.7 % 两性离子磺酸共 聚物+2%FT-1A +2%GBFS-1 + 0.5%仿生抑制剂YZFS-1 + 2~3%超细碳酸钙+重晶石（ρ=1.20~1.30g/cm³ ）
c、仿生有机硅钻井液体系固壁性能评价
典型井效果分析：
(1) 苏里格苏53区块3口水平井上现场应用情况
井号： 苏53-86-15H1、苏53-86-15H井、苏53-70-22H井。
（井深4651m、水 平段长1000m） (水平段长1200m ，泥岩长1028m) (水平段长1173m， 泥岩长411m)
效果： 无复杂事故：3口应用井均未发生复杂情况。
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(二) 解决问题的新思路和新途径
强氢键等
生物 体
提 取 制 备
粘 土 晶 层
仿生抑制剂：通过在粘土间形成强氢键 抑制粘土水化膨胀，并具封堵作用
仿生 基团
仿生壳
井壁岩石
仿生固壁剂：形成仿生壳，提高井壁力 学稳定性
7
(三) 仿生处理剂单剂特点
1、仿生固壁剂GBFS-1 (1) GBFS-1的固壁机理
占比/%
60
50
40 30 20 10 0
钻井复杂情况
5
目前国内外根据传统的理论和方法，主要研发了以下防塌技术：
物理封堵：使用特殊颗粒、纤维等封堵材料 化学封堵：降滤失剂、成膜封堵剂、沥青类等封堵剂 化学抑制：高效抑制剂、表面润湿反转等。
技 术
存在的局限性：
仅仅围绕阻止或减少钻井液对井壁的破坏——“外因”防塌 提高地层岩石强度稳定井壁未进行研究。——“内因”防塌 井壁稳定问题未得到根本解决。
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b、封堵作用分析
100μm 10μm 2μm
100μm
10μm
2μm
YZFS-1可在页岩表面 形成一种纳-微米尺度的聚 合物膜，有效封堵纳-微米 级孔隙和裂缝，阻止裂缝 进一步发育、阻止页岩剥 落。
YZFS-1封堵前后的页岩比表面积和孔隙结构
0.020
未成膜
0.2% YZFS-1 1.5% YZFS-1
含土20%
含土30%
压制的人造岩心
孔隙压力伺服实验系统
岩心放入钻井液中，于 120℃下热滚16h
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含土20%岩心热滚后
含土30%岩心热滚后
土/% 20
编号 1 2 3 1 2 3
热滚浸泡液体 （120℃、16h） 清水 无GBFS钻井液 全配方钻井液 清水
无GBFS钻井液 全配方钻井液
30
清水
缺GBFS-1钻井液
井号 家3-20X 家3-23X 家3-24X 钻井液体 系 复合盐体 系 复合盐体 系 复合盐体 系 井深，m 3869 3962 3961 与同区块同井队其它井的对比 机械钻速，米/台 事故及复杂 钻井周期，设计/实际（天） 月 井漏、严重垮 2650 74/29.83 塌 2011.67 2400 起下钻阻卡 井漏、阻卡严 重 76/26.33 76/23.42 建井周期，设计/实际 （天） 85/48.08 87/59.88 87/51.08
泥岩岩屑在一定浓度仿生固壁剂溶液中浸泡前后的形貌变化。
清水
水化分散
仿生井壁强化剂溶液
加固
仿生固壁剂溶液（固含量2%）泥岩加固作用展示
作用机理：仿生固壁剂在泥页岩近表面吸附并与泥岩表面的Ca2+、Mg2+等离子发生 螯合交联反应，增强岩石颗粒间黏附性和内聚力，提高泥页岩强度，强化井壁。
8
仿生壳形成前
1.90/2.52
1.99/2.66
1.64/4.98
247
49
46.26
1.98
0.2% K-PAM
0.3% K-PAM
1.90/2.52
1.90/2.52
1.68/3.66
1.68/3.10
56
72
4.18
7.49
溶液和白油中浸泡的岩 心，甚至强于原始岩心 。说明仿生固壁剂比目 前防塌抑制剂具有更强 的泥页岩强化能力。
复杂结构井钻井液关键技术
蒋官澄
1
目 录
一、研究背景 二、主要内容 三、成果与创新点
2
一、研究背景
我国油气资源不仅严重不足，而且 勘探开发的难度越来越大 为提高油气井产量和勘探开发效益 ，复杂结构井已成为钻探剩余油气 资源的主要井型 但在复杂结构井钻探中总是遭遇与钻井液有 关的五大技术瓶颈——井壁稳定、储层损害 、防漏堵漏、润滑防卡、井眼净化
其中的井眼净化：除通过调 整钻井液流变参数外，国内外分别 发展了岩屑包裹技术、气泡浮选技 术、油珠浮选技术和GOB携屑技术 等，已相对成熟。
复杂结构井：是指井身结构复杂，如 水平井、大位移井、多分支井等。
其余的四大技术难题，国内外依靠传统的理论和方法，虽取得了 一些进展，但都未得到彻底解决。因此，必须通过理论创新，寻 求复杂结构井钻井液技术重大突破
24.41 15.27 18.94
仿生井壁强化剂溶 液中浸泡的泥岩岩心点 载荷强度远高于K-PAM
0.3% GBFS-1
0.5% GBFS-1
1.90/2.52
1.90/2.52
1.90/2.66
1.96/2.60
134
165
28.55 34.91
1.0% GBFS-1
0.1% K-PAM
1.90/2.52
空白岩心应力－应变曲线
8.061MPa
6.906 8.061
固壁剂处理后岩心 应力－应变曲线
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岩心的强度提高了16.7％。说明仿生井壁强化剂形成的 凝胶“仿生壳”改善了近表面岩石颗粒的胶结性质。
泥岩点载荷强度试验
严重变形
岩石点载荷强度试验仪
浸泡在不同溶液中的泥岩岩心形貌变化
保持完好，相对于在白油中浸泡的岩样仅略有膨胀