CN103146363B

CN103146363B - 复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法

Info

Publication number: CN103146363B
Application number: CN201310076811.5A
Authority: CN
Inventors: 陈华; 张建卿; 刘兆利; 周波; 李录科; 贾彦强; 孙志强; 石崇东
Original assignee: Changqing Drilling Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: Changqing Drilling Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: CN103146363A

Abstract

本发明公开了一种复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法，该复合盐低活度防塌钻井液它是由以下各原料按下述质量百分比组成：钻井液提粘剂为0.2-0.3%、羧甲基淀粉为2-3%、水分散阳离子乳化沥青粉为1.5-2%、抗盐抗钙降滤失剂为0.2-0.3%、磺化酚醛树脂为1%、酸溶暂堵储层保护剂为2%、超细钙为1%、烧碱为0.1%、其余为清水。在其施工中，要加入是复合盐低活度防塌钻井液用量的5-15%的复合盐，所述的复合盐为甲酸钠和氯化钠按2:1的质量比例混合。复合盐的应用提高钻井液中化学抑制泥岩防塌的功能和钻井液的密度。其强化学抑制，低固相，完全满足了长裸眼段对钻井液降摩减阻的严格高质量要求。

Description

复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气勘探开发过程中的钻井液技术领域，特别涉及一种复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法。

技术背景

苏里格区块水平段钻进时极易钻遇大段泥岩，钻遇泥岩后，根据泥岩长度必须提高钻井液密度来达到物理防塌的效果。但上部刘家沟地层垂直裂缝发育丰富，在钻探施工过程中，很容易引发压差性漏失。上部易漏的刘家沟组与下部易垮塌的石盒子泥岩段同处于裸眼段内，上漏下塌的矛盾成为制约苏里格地区二开水平井安全快速钻进的瓶颈，且以往主要以重晶石为加重材料，造成泥浆中整体固相含量高，滑动时托压严重，扭矩大，容易产生粘卡和井下断钻具事故。

随着苏里格区块不断的开发，井型和井身结构不断优化，二开结构水平井直斜段不下技术套管，水平段入窗后直接8 1/2头水平段钻进，这样一种二开结构井型将大规模开发。为满足二开结构水平井对钻井液低密度、强抑制、高润滑性能的要求，特开发一种高效钻井液--复合盐低活度抑制石千峰、石盒子泥岩水化防塌钻井液。

发明内容

本发明的目的是提供一种低密度、低固相强化学抑制性的复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法，该钻井液通过它特有的施工方法能在低密度情况下抑制泥岩段的垮塌，以低固相满足长裸眼段降摩减阻的需要。

本发明采用的技术方案是: 一种复合盐低活度防塌钻井液，其特征是：它是由以下各原料按下述质量百分比组成：钻井液提粘剂为0.2-0.3%、羧甲基淀粉为2-3%、水分散阳离子乳化沥青粉为1.5-2%、抗盐抗钙降滤失剂为0.2-0.3%、磺化酚醛树脂为1%、酸溶暂堵储层保护剂为2%、超细钙为1%、烧碱为0.1%、其余为清水。

所述的钻井液提粘剂为钻井液提粘剂PAC，所述的羧甲基淀粉为羧甲基淀粉GD-K，所述的水分散阳离子乳化沥青粉为水分散阳离子乳化沥青粉SFT-1，所述的抗盐抗钙降滤失剂为抗盐抗钙降滤失剂JT-1，所述的磺化酚醛树脂为磺化酚醛树脂SMP-2，酸溶暂堵储层保护剂为酸溶暂堵储层保护剂ZDS，所述的超细钙为超细钙LG-130，上述均为商品名。

所述的一种复合盐低活度防塌钻井液的配制工艺是将配方中的原料按照比例均匀加入高压混合漏斗内进行混合，混合均匀后即得复合盐低活度防塌钻井液。

所述的一种复合盐低活度防塌钻井液的施工方法包括如下步骤：

步骤1）将配制好的复合盐低活度防塌钻井液，用泥浆泵将复合盐低活度防塌钻井液打入井筒中，顶替出井筒内原有钻井液；

步骤2）开钻后，当复合盐低活度防塌钻井液全部加料完毕后，钻钻进6-8小时，加入5-15%的复合盐，提高钻井液比重，复合盐为甲酸钠和氯化钠按2:1的质量比例混合。

复合盐低活度防塌钻井液和在施工中所涉及的各原料组分的作用:

1)井液提粘剂PAC,作用:钻井液增粘、降滤失剂,抗高温、抗盐能力强。

2)羧甲基淀粉GD-K，作用:降钻井液滤失，提粘，能形成光滑致密的泥饼，减缓水向地层渗入。

3)水分散阳离子乳化沥青粉SFT-1，作用:形成坚硬光滑的泥饼，软化点以上有良好的封堵能力。

4)抗盐抗钙降滤失剂JT-1，作用：提粘，护壁，形成光滑致密的泥饼。

5)磺化酚醛树脂SMP-2，作用：护壁，形成坚硬致密的泥饼。

6)酸溶暂堵储层保护剂ZDS，作用：1250目的超细碳酸钙，形成致密泥饼，封堵微裂缝。

7)超细钙LG-130，作用：3000-5000目的超细碳酸钙，形成致密泥饼，封堵微裂缝。

8)烧碱NaOH，作用：提高钻井液pH值，防止淀粉发酵，控制钻井液pH在9左右，稳定井壁。

9)甲酸钠WT-1，作用：提高钻井液化学抑制防塌作用，在井壁形成薄膜及降低钻井液的活度。

10)工业盐NaCl，作用：钻井液加重剂，并降低钻井液的活度。

本发明复合盐低活度防塌钻井液的优点：

1.该体系化学抑制防塌作用强，能在强化学抑制前提下，配合低密度物理防塌作用，满足低密度安全快速钻进的需要，规避刘家沟组的压差性漏失。

2.该体系润滑性好，钻井液中不需用原油润滑，在二开结构井超常裸眼段钻进时，固相含量少，滑动不托压、粘卡，降摩减阻方面性能优越。

3.水平段钻遇泥岩时，体系抑制性强，足够满足抑制泥岩垮塌的需求，不用循环处理泥浆，节省钻井周期与突遇泥岩井壁垮塌的风险。

4.该体系流变性好，长时间的静止及起下钻，抽汲及激动压力产生小，可以减小压差漏失的几率。

附图说明

下面结合实施例图表对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定：

图1是单盐活度值对比；

图2是双盐活度值对比；

图3是苏5-15-25H井 WT-1、NaCl含量图；

图4是石千峰组胶结成型泥岩；

图5是水平段碳质泥岩成型；

图6-a斜井段起出钻头清洁情况；图6-b斜井段钻杆清洁情况；

图7是泥岩段长与密度、甲酸钠含量关系。

具体实施方式

1、室内活度测试试验

单盐复配设计思路测试：分别在20℃测量各单一盐含量的活度值，根据现场钻井提密度需求，NaCl（氯化钠）为主要加重剂，且现场加量一般达到15%，所以，在20℃，各盐溶解度范围之内测定其梯度变化时活度值变化趋势。

a.单盐活度值

表1-1 NaCL、KCl、HCOONa、HCOOK等活度值

表1-2 K₂Si0₃、Na₂Si0₃活度值

单盐活度值对比见图1。

2.双盐复配活度值

双盐复配设计思路测试：苏里格区块水平段易钻遇泥岩，泥岩段防塌，密度支撑与化学防塌两者缺一不可，所以，设计以NaCl（氯化钠）为主要提高密度添加剂，再复配上化学防塌剂KCl，HCOOK等，测量其活度值。

表2-1 10%NaCL与盐复配后活度值

表2-2 10%NaCL与K₂Si0₃Na₂Si0₃复配后活度值

通过室内试验，得出NaCl（氯化钠）与HCOONa（甲酸钠）复配后，活度值小于单一HCOONa（甲酸钠）溶液的活度值，两者复配时的效应为协同效应。该两种盐复配，随着盐含量的增加，活度值变小。

双盐（复合盐）活度值对比见图2。

2、复合盐低活度防塌钻井液的配置及施工实例：

实施例1

在300方水中，将配方中的0.3%的钻井液提粘剂PAC 、3%的羧甲基淀粉GD-K、2%的水分散阳离子乳化沥青粉SFT-1、0.3%的抗盐抗钙降滤失剂JT-1、1%的磺化酚醛树脂SMP-2、2%的酸溶暂堵储层保护剂ZDS、1%的超细钙LG-130、0.1%的烧碱NaOH加入高压混合漏斗内进行混合，混合均匀后即得复合盐低活度防塌钻井液。

实施例 2

在300方水中，将配方中的0.25%的钻井液提粘剂PAC 、2.5%的羧甲基淀粉GD-K、1.7%的水分散阳离子乳化沥青粉SFT-1、0.25%的抗盐抗钙降滤失剂JT-1、1%的磺化酚醛树脂SMP-2、2%的酸溶暂堵储层保护剂ZDS、1%的超细钙LG-130、0.1%的烧碱NaOH，均匀加入高压混合漏斗内进行混合，混合均匀后即得复合盐低活度防塌钻井液。

实施例3

苏5-15-25H井造斜点井深2615米（刘家沟底界2780米），2760米（井斜16°）处转换泥浆体系。石千峰组顶部以红棕色泥岩为主，造浆严重，钻头容易泥包，进入石千峰前，WT-1含盐量高达10%，体系抑制性强，石千峰泥岩成型，不粘筛布。配方：

0.2%PAC+0.2%JT-1+1%LG-130+2%ZDS+2%GD-K+1.5%SFT-1+1%SMP-2+0.1%NaOH+92%水。（上述为简写）均匀加入高压混合漏斗内进行混合，混合均匀后即得复合盐低活度防塌钻井液。

表2-1 苏5-15-25H斜井段钻井液性能

应用该体系，斜井段完钻密度仅为1.25 g.cm^-３，井下正常无垮塌。图3为苏5-15-25H井 WT-1、NaCl含量图。

现场施工效果见图4-6。

斜井段起出钻头特别干净（图6-a），钻杆也干净清洁（图6-b），喷嘴与排泄槽无泥岩粘附，可见本井钻井液抑制泥岩分散能力强，斜井段大段泥岩钻井过程中，无需担心钻头泥包。

实施例4

苏5-15-25H井采用实施例3的钻井液及施工方法；采用的是本发明的钻井液及施工方法。苏5-13-30H 应别人的施工方法。

苏5-15-25H井、苏5-13-30H井水平段钻井液性能分别见表3-1、表3-2。

表3-1 苏5-15-25H井水平段钻井液性能

表3-2 苏5-13-30H井水平段钻井液性能

如图7 所示，苏5-15-25H井、钻遇大段泥岩后，密度较低，井下正常无垮塌，证明该密度下配合强化学抑制性，能满足安全、快速在泥岩段钻进的需要。苏5-13-30H钻遇泥岩后，井下出现垮塌，后提高封堵性和钻井液的密度，井下才正常。

本发明的复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法中，应用甲酸钠提高钻井液中化学抑制泥岩防塌的功能，并以工业盐复配，提高钻井液的密度。其强化学抑制，低固相，完全满足了长裸眼段对钻井液降摩减阻的严格高质量要求。在石千峰钻进及水平段钻遇大段泥岩后，该体系以低密度强化学防塌的思路，完全满足了安全快速钻进的需要。有效的提高钻井液比重：（1）在井斜30°时密度达到1.15-1.18 g/cm³；（2）在井斜45°及以上时将密度达到1.25 g/cm³，甲酸钠含量达到20%。

本实施例没有详细叙述的部分和英文缩写属本行业的公知常识，在网上可以搜索到，这里不一一叙述。实施例中所涉及的百分数均为质量百分比，所涉及原料都属于公知的，市场上均可以购得。

Claims

1.一种复合盐低活度防塌钻井液，其特征是：它是由以下各原料按下述质量百分比组成：钻井液提粘剂为0.2-0.3%、羧甲基淀粉为2-3%、水分散阳离子乳化沥青粉为1.5-2%、抗盐抗钙降滤失剂为0.2-0.3%、磺化酚醛树脂为1%、酸溶暂堵储层保护剂为2%、超细钙为1%、烧碱为0.1%、其余为清水；所述的钻井液提粘剂为钻井液提粘剂PAC，所述的羧甲基淀粉为羧甲基淀粉GD-K，所述的水分散阳离子乳化沥青粉为水分散阳离子乳化沥青粉SFT-1，所述的抗盐抗钙降滤失剂为抗盐抗钙降滤失剂JT-1，所述的磺化酚醛树脂为磺化酚醛树脂SMP-2，酸溶暂堵储层保护剂为酸溶暂堵储层保护剂ZDS，所述的超细钙为超细钙LG-130，上述均为商品名；它的施工方法包括如下步骤：

步骤2）开钻后，当复合盐低活度防塌钻井液全部加料完毕后，钻钻进6-8小时，加入是复合盐低活度防塌钻井液用量的5-15%的复合盐，提高钻井液比重；所述的复合盐为甲酸钠和氯化钠按2:1的质量比例混合。

2.根据权利要求1所述的一种复合盐低活度防塌钻井液的配制工艺，其特征在于：将配方中的原料按照比例均匀加入高压混合漏斗内进行混合，混合均匀后即得复合盐低活度防塌钻井液。