CN101311241A - 一种葡萄糖酸盐钻井液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井过程中所使用的一种葡萄糖酸盐钻井液，主要含有0.1％～150％葡萄糖酸盐，还含有0～10％坂土、0.5％～5％降滤失剂、0％～5％封堵剂、0.2％～0.8％pH调节剂以及适量加重剂(根据需要配加)，各组分按钻井液重量体积百分比计量；葡萄糖酸盐与目前所使用的无机盐和有机盐钻井液抑制剂相比，不仅同无机盐和有机盐钻井液抑制剂一样能够电离出对粘土有抑制作用的阳离子如K⁺、Ca²⁺等，还具有无机盐和有机盐钻井液抑制剂所没有的性能，那就是电离生成的阴离子葡萄糖酸根可通过分子中的羟基与粘土吸附而包裹在粘土表面，从而起到抑制泥页岩水化膨胀和水化分散作用，具有成本低、不污染环境的优点。

Description

一种葡萄糖酸盐钻井液

技术领域

本发明涉及石油钻井工程领域所用的一种钻井液，属于一种对水敏性泥页岩有极强抑制作用的钻井液。

技术背景

钻井液是在钻井过程中具有携带清除钻屑、冷却润滑钻头、平衡地层压力、保护井壁稳定及保护油层不受伤害等多种作用的工作流体，其性能直接影响到钻井效率、井下安全和成本控制，是钻井工程技术的重要组成部分。

在石油勘探开发中，由于工区分布广，钻遇的地质条件复杂，经过大量复杂井的钻井实践表明：泥页岩井段井壁不稳定问题一直是钻井工艺技术未能彻底解决的技术难题。在众多的难度井中，其难点就在于不能很好的解决泥页岩井壁不稳定问题，造成井下事故频繁、钻井液及钻井工程综合成本很高、损害油气层、工程报废等问题。井壁失稳后，随后产生井下复杂情况，轻则划眼，下钻不到井底，重则卡钻，以至于报废井眼。从钻井液的角度看来，在所有造成井壁不稳定的众多因素中，钻井液抑制性不强是其中最重要的因素。

在钻遇水敏性泥页岩地层时，由于这类地层中含有蒙脱石、伊利石或者伊蒙混层的粘土矿物，会在钻井液的滤失液水化作用下，发生膨胀、破碎、剥落散塌等物理和化学作用，引起井眼缩径、井壁坍塌等复杂情况，造成卡钻、憋漏地层等恶性事故的发生，严重影响了钻井速度、大幅度提高了钻井成本、损害了油气层。

目前，国内外抑制性钻井液体系均是以加入无机盐或者有机盐为抑制核心的，使用该种钻井液通过大量的现场应用，表现了一定的抑制能力，在一定程度上能够解决水敏性泥页岩井段井壁不稳定的问题。但是，也暴露出了一些问题，主要表现在：

1.钻井液中在加入抑制性金属离子的同时，无法避免的加入了Cl^-、CH₃COO^-等大量的阴离子。这些阴离子对整个钻井液体系性能没有积极贡献。而且某些阴离子-如Cl^-，对于测井作业、环境保护有负面影响。

2.钻井液中加入无机盐如KCl，在提供起抑制作用的K⁺的同时，也产生了对钻井液体系起弱化作用的Cl^-，钻井液其它处理剂的用量必须增加才能保持钻井液的稳定性。

3.钻井液中加入有机盐，为了提高钻井液的抑制性，有机盐的加量非常大，高达60％以上，在提供起抑制作用的阳离子的同时，也增加了阴离子的含量，这些大量有机阴离子增加了钻井液的塑性粘度，影响了钻井液的性能，造成钻井液在使用过程中流变性不易控制。

4.钻井液中加入有机盐，因加量大，增加了钻井液成本。

为了解决抑制性钻井液在钻井过程出现的问题，本发明提出了葡萄糖酸盐钻井液，目的在于提供一种抑制性特强、不含副作用的阴离子、施工中性能易于控制的水基钻井液体系。本发明所包含的葡萄糖酸盐作为钻井液抑制剂，与目前所使用的无机盐和有机盐钻井液抑制剂相比，其优点在于：葡萄糖酸盐不仅同无机盐和有机盐钻井液抑制剂一样，能够电离出对粘土有抑制作用的阳离子如K⁺、Ca²⁺等，还具有无机盐和有机盐钻井液抑制剂所没有的性能，那就是葡萄糖酸盐电离生成的阴离子葡萄糖酸根可通过分子中的羟基与粘土吸附而包裹在粘土表面，从而起到抑制泥页岩水化膨胀和水化分散作用。同时，葡萄糖酸盐钻井液还是一种成本低、不污染环境的抑制型钻井液。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：主要含有0.1％～150％葡萄糖酸盐；还可含有0～10％坂土、0.5％～5％降滤失剂、0％～5％封堵剂、0.2％～0.8％pH调节剂和适量加重剂(根据需要配加)。

式中，百分比是按添加剂重量、钻井液体积百分比计算。

葡萄糖酸盐中的盐类包括钾盐、钠盐、钙盐、铯盐、镁盐、铵盐、锌盐。

降滤失剂包括SJ(纤维类降滤失剂)、CMS(羧甲基淀粉)、水解聚丙烯晴(钠盐、钾盐或铵盐)、SMP(磺化酚醛树脂)和SPNH(腐植酸多元共聚物)。

封堵剂包括磺化沥青、天然沥青粉、乳化沥青、改性沥青。

PH调节剂氢氧化钠、氢氧化钾、石灰。

加重剂铁矿粉或重晶石

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)钻井液抑制泥页岩水化膨胀的能力特强，粘土或水敏性泥岩在这种体系中基本不水化；清水滚动回收率小于5％的岩芯在本发明中加温滚动，其回收率可提高到90％以上。

(2)该体系中所含的葡萄糖酸盐提供对粘土有抑制作用的K⁺、Ca²⁺，提供的葡萄糖酸根阴离子含有羟基，通过羟基与粘土表面的吸附作用，葡萄糖酸根阴离子团在粘土表面形成保护膜，防止粘土的水化膨胀和水化分散。因此该抑制剂中不含对钻井液起副作用的阴离子。

(3)提供的阴离子具有降低钻井液滤失量、增加润滑性的功能。

具体实施例

下面结合实例对本发明作进一步说明，但并不限制本发明。

实例1

由以下组分配制葡萄糖酸盐钻井液(重量体积百分比)

4％坂土+10％葡萄糖酸盐+1％SJ+3％磺化沥青+0.5％NaOH+35％铁矿粉

实例2

由以下组分配制葡萄糖酸盐钻井液(重量体积百分比)

4％坂土+20％葡萄糖酸盐+1.5％SJ+3％磺化沥青+0.6％NaOH+32％铁矿粉

实例3

4％土+30％葡萄糖酸盐+2％SJ+3％磺化沥青+0.8％NaOH+30％铁矿粉

葡萄糖酸盐钻井液性能表

钻井液	实验条件	D	FL	AV	PV	YP	Gels	回收率
									实例1	120℃热滚16h	1.31	4	50	44	6	2/4	91
实例2	120℃热滚16h	1.30	3.6	54	46	8	2/7	92.6
									实例3	120℃热滚16h	1.32	3.2	58	48	10	3/8	94

D：钻井液密度，g/cm³

FL：API滤失量，mL

AV：钻井液表观粘度，mPa.s

PV：钻井液塑性粘度，mPa.s

YP：钻井液动切力，Pa

Gels：钻井液初切力/钻井液终切力，Pa

实例4

体系配方：

KCl体系：

4％坂土浆+0.3％FA367+0.5％JT888+3％SMP-2+2％SPNH+15％KCl+3％磺化沥青+2％QCX-1+1％WC-1

有机盐体系：

4％坂土浆+1％Viscol+1.5％SJ+0.5％XC+20％Weigh2+40％Weigh3+3％NFA25

MEG体系：

4％坂土浆+0.3％FA367+0.5％JT888+3％SMP-2+2％SPNH+30％MEG+3％磺化沥青+2％QCX-1+1％WC-1

本发明：

4％土+30％葡萄糖酸盐+2％SJ+3％磺化沥青+0.8％NaOH+2％QCX-1+1％WC-1

采用岩屑滚动回收率来评价钻井液的抑制性，岩屑滚动回收率实验通过向钻井液中加入6～10目页岩岩屑50g，在120℃的老化罐(约350ml)中热滚16h小时，然后用40目筛网回收岩屑，经洗涤、干燥、称重。回收的岩屑重量与初始岩屑重量之比即为岩屑回收率。回收率越高，表示钻井液的抑制性越强，岩屑的分散程度越低。

页岩滚动回收率实验结果

钻井液体系	抑制剂加量(％)	页岩滚动回收率(％)
			KCl体系	15	90
有机盐体系	60	95
			MEG体系	30	85
本发明	30	94

注：表中实验中所用岩屑清水滚动回收率为5％。

Claims (11)

1、一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：主要含有0.1％～150％葡萄糖酸盐，按钻井液重量体积百分比计量。

2、如权利要求1所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：葡萄糖酸盐为钾盐、钠盐、钙盐、铯盐、镁盐、铵盐或锌盐。

3、如权利要求1所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：钻井液中还可加入坂土、降滤失剂、封堵剂、PH调节剂以及加重剂。

4、如权利要求1所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：坂土为0～10％、降滤失剂0.5％～5％、封堵剂0％～5％、PH调节剂0.2％～0.8％以及适量加重剂(根据需要配加)，均按钻井液重量体积百分比计量。

5、如权利要求1至权利要求4任一一项所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：所述的降滤失剂为SJ(纤维类降滤失剂)、CMS(羧甲基淀粉)、水解聚丙烯晴(钠盐、钾盐或铵盐)、SMP(磺化酚醛树脂)或SPNH(腐植酸多元共聚物)。

6、如权利要求1至权利要求4任一一项所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：所述封堵剂为磺化沥青、天然沥青粉、乳化沥青或改性沥青。

7、如权利要求5所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：封堵剂为磺化沥青、天然沥青粉、乳化沥青或改性沥青。

8、如权利要求1至权利要求4任一一项所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：所述PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。

9、如权利要求8所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：所述PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。

10、如权利要求1至权利要求4任一一项所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：加重剂为铁矿粉或重晶石。

11、如权利要求10所述一种葡萄糖酸盐钻井液，其特征在于：加重剂为铁矿粉或重晶石。