CN101613595B - 微泡沫钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微泡沫钻井液。该微泡沫钻井液包括下列组分，每升钻井液中加入40～50克的膨润土、3～5克的复合发泡剂、2克的黄原胶、3克的高粘羧甲基纤维素、3克的碳酸钠、2～3克的两性离子强包被剂、5克的部分水解聚丙烯腈铵盐、5克的有机硅腐植酸钾、5克的褐煤树脂、1克的钻井液用降粘剂；其中复合发泡剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比7∶3组成。该钻井液密度低，屏蔽效果好，低压易漏层防漏效果显著，能有效提高固井质量。
Description
技术领域：
本发明涉及油田钻井领域所用的一种钻井液，属于一种可循环使用的三相水基微泡沫钻井液。
背景技术：
微泡沫钻井液技术是21世纪初由国外引进，这种微泡沫体系就是采用某些表面活性剂与聚合物结合在一起产生一种微泡沫，形成一种可以阻止或延缓钻井液侵入地层的微泡沫网络，在国外主要用于衰竭油层、低压地层钻井、欠平衡井及水平井钻井中。
在国内，2002年以后胜利、吐哈、四川、新疆等油田陆续开始研究，也取得了较好的效果，主要解决低压易漏地层所遇到的严重井漏和油层污染问题。
目前国内外应用微泡沫钻井液主要在于解决低压易漏区块的钻井复杂和油层污染问题，还未涉及固井质量领域。研究的范围只是针对某些具体的对象，不具备广泛的适应性，所选的发泡剂差异较大，主要是单一发泡剂，半衰期不超过24h。
发明内容：
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种微泡沫钻井液，该钻井液密度低，屏蔽效果好，低压易漏层防漏效果显著，能有效提高固井质量。
本发明采用的技术方案是：该微泡沫钻井液包括下列组分，每升钻井液中加入40～50克的膨润土、3～5克的复合发泡剂、2克的黄原胶、3克的高粘羧甲基纤维素、3克的碳酸钠、2～3克的两性离子强包被剂、5克的部分水解聚丙烯腈铵盐、5克的有机硅腐植酸钾、5克的褐煤树脂、1克的钻井液用降粘剂；其中复合发泡剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比7∶3组成。
上述的钙基的膨润土75um筛余≤4.0％。
本发明具有如下有益效果：
(1)选择阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂作为复合发泡剂，复配比例为7∶3，发泡量达到了600ml，能较大幅度地降低钻井液密度；复配的用量比单一用量少，成本较低；与稳泡剂和增粘剂复配后的半衰期达到了36h。
(2)发泡剂、稳定剂与两性离子聚合物钻井液、钾铵聚合物钻井液、乳液高分子钻井液配伍性好，微泡沫钻井液抗污染能力强，油层保护效果好。由普通钻井液转化为微泡沫钻井液后，密度有较大幅度降低，其它性能更趋合理，抗温120℃，常温渗透率恢复值达91％，嫩二段岩屑回收率90.26％。完全能满足大庆外围中深井的施工。
(3)微泡沫钻井液能在近井壁形成小于1cm的致密屏蔽环，具有较好的防漏和油气层保护效果，模拟堵漏实验证明，研究的微泡沫钻井液在渗漏地层有显著的减少漏失和消除漏失的作用，防漏效果显著。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
室内实验：
(1)在1000ml自来水中加入碳酸钠3g、膨润土50g，在11000r/min转速下搅拌5min，静止24h，加入3g两性离子强包被剂(FA-368)、5g部分水解聚丙烯腈铵盐(NH4-HPAN)、5g有机硅腐植酸钾(SAKH)、5g褐煤树脂(SPNH)、1g钻井液用降粘剂(JN-A)，测定性能如下表1：
室内配制转化前钻井液性能 表1
| ρg/cm3 | AVmPa.s | PVPa.s | YPPa | Gel 10”/10’Pa/Pa | FVs | FLml | pH |
| 1.02 | 8.5 | 8 | 0.5 | 0.5/1 | 41 | 10 | 7.5 |
(2)在上述配方中加入5g复合发泡剂、2g黄原胶(XC)、3g高粘羧甲基纤维素(HV-CMC)，测定性能如下表2：
转化后微泡沫钻井液性能 表2
| ρg/cm3 | AVmPa.s | PVPa.s | YPPa | Gel 10”/10’Pa/Pa | FVs | FLml | pH |
| 0.85 | 50 | 29 | 22.5 | 9/19 | 95 | 6 | 9.5 |
(3)半衰期实验：
取上述(2)配方100mL高速(11000r/min)搅拌5min，然后移入带刻度的量筒中，记录分离出50mL钻井液的时间即为半衰期，经实验测得微泡沫钻井液的半衰期为36h。
(4)发泡量实验：
将100mL水和0.3g复合发泡剂加入搅拌杯中，高速(11000r/min)搅拌5min，然后迅速将泡沫移入带刻度的量筒中，记录发泡体积，减去100ml即为发泡量，经实验测得的发泡量为600ml。
(5)微泡沫钻井液页岩抑制性试验：
取嫩二段6-10目岩样与由(2)配制的微泡沫钻井液混合，在80℃下经16h滚动分散，过40目筛，烘干，称重。
称得岩屑重量为45.13g。岩屑的回收率：R40＝m/50×100％＝45.13/50×100％＝90.26％。可见微泡钻井液有很好的页岩抑制效果。
(6)模拟堵漏实验：
模拟渗漏试验在QD型堵漏装置上进行，用不同粒径的砂子统一体积制成了三种规格的渗漏砂床。为进行渗漏量对比分析，同时进行了清水，膨润土钻井液和微泡沫钻井液的对比测试。模拟渗漏试验压差分别为：0.3MPa、0.69MPa。将不同类型的钻井液分别装入测试装置中，先后在两种压力下进行渗漏量侧试。测试结果如表3所示：
0.3MPa不同钻井液在模拟渗漏砂床中漏失量结果 表3
0.69MPa不同钻井液在模拟渗漏砂床中漏失量结果 表4
注：目数与粒径的关系：10～30目相当于1.7～0.55mm；40～60目相当于0.38～0.25mm；80～120目相当于0.18～0.12mm。Tt为漏液中止的时间，单位：s。
从测试结果可出，微泡沫钻井液在渗漏地层有显著的减少漏失和消除漏失的作用。同一渗漏条件(渗漏通道相同、渗漏压差相同)，微泡沫钻井液的渗漏量较小。同样的渗漏通道，增大渗漏压差，微泡沫钻井液仅增大瞬时渗漏量，渗漏时间反而缩短，渗漏很快停止。这说明，微泡沫的独特性质在堵漏过程中起了关键作用。
现场实验：
实施例1：
塔木察格油田属于潜山断块油田，铜钵庙油层主要以低压为主，微裂缝发育，渗透性好，钻进过程中极易发生井漏，2008年发生了4口井漏，且固井合格率只有80％。我们在该区块3口井试验了微泡沫钻井液体系，取得了显著的效果，井漏发生率为0，固井优质率为100％，并有效保护了油气层。同时该钻井液在提高机械钻速方面效果明显。
在塔19-334-t209井，二开(300米)洗井后，使用两性离子聚合物钻井液钻进，钻进至井深900米加入室内实验(2)的方法所配制的钻井液，同时开动全部搅拌器及固控设备增加混气量，使气泡在地面混合均匀，循环2周后钻井液马氏漏斗粘度66s，密度1.06g/cm3，进入铜钵庙油层前，加入复配发泡剂10kg，以增强钻井液的屏蔽防漏效果，钻井液密度1.09g/cm3，比常规钻井液降低了0.05g/cm3以上，实现了近平衡钻井，该井施工正常，没发生钻井液漏失现象，固井质量为优质，并有效保护了油气层。
实施例2：
徐211区块徐129-91井，钻至井深1480米，加入室内实验(2)的方法所配制的钻井液，同时开动搅拌器及固控设备增加混气量，使气泡在地面混合均匀，循环2周后钻井液马氏漏斗粘度61s，密度1.06-1.09g/cm3，泥浆泵上水正常，循环压力由9.5MPa降为8.5MPa，失水由4.8ml降为4.2ml，其他各项指标达到设计要求，转化后携岩效果明显增强，机械钻速提高26.4％，固井质量优质，电测一次成功，井径规则，起下钻畅通，无阻卡显示，全井没进行短起下作业。从完井电测曲线上可以看出，微泡沫试验井与临井对比微电极曲线幅度差变大，自然电位曲线负异常增大，说明微泡沫钻井液具有较好的油层保护效果。
在上述实施例中：
(1)基浆马氏漏斗粘度50-60s，密度≤1.20g/cm3，含砂≤0.5％，
钻井液净化设备为四级固控。
(2)进入低压易漏层前，在钻井液泵上水允许的情况下，可提高发泡剂、稳泡剂加量，以增强屏蔽效果，进一步降低密度。
在上述实施例中：黄原胶(XC)是由河北廊坊华北油田油龙化工有限公司提供的；高粘羧甲基纤维素(HV-CMC)是由石家庄华莱化工公司提供的；两性离子强包被剂(FA-368)是由大庆精诚化工厂提供的；部分水解聚丙烯腈铵盐(NH4-HPAN)是由石家庄华信泥浆助剂有限公司提供的；有机硅腐植酸钾(SAKH)是由河南新密海洋化工有限公司提供的；褐煤树脂(SPNH)是由大庆万达石油助剂厂提供的；钻井液用降粘剂(JN-A)是由成都川峰化学工程有限公司提供的。
Claims (2)
1.一种微泡沫钻井液，其特征在于：包括下列组分，每升钻井液中加入40～50克的膨润土、3～5克的复合发泡剂、2克的黄原胶、3克的高粘羧甲基纤维素HV-CMC、3克的碳酸钠、2～3克的两性离子强包被剂FA-368、5克的部分水解聚丙烯腈铵盐、5克的有机硅腐植酸钾、5克的褐煤树脂SPNH、1克的钻井液用降粘剂JN-A；其中复合发泡剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比7∶3组成。
2.根据权利要求1所述的微泡沫钻井液，其特征在于：钙基的膨润土75um筛余≤4.0％。
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