CN103275680A - 无粘土低固相水平井段钻井液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井工程领域所用钻井液技术领域，是一种无粘土低固相水平井段钻井液及其制备方法，该无粘土低固相水平井段钻井液是在水中加入碱度调节剂、降滤失剂、提切剂、超细碳酸钙、液体润滑剂和氯化钾,并且混匀得到。本发明工艺简便易行，成本低，有利于水平段钻井过程中岩屑携带，具有很好的暂堵能力，解堵彻底，确保井眼清洁，避免了高分散的粘土颗粒对储层的损害，有效地阻止固、液相侵入地层，抑制了地层粘土水化分散，能有效地控制污染带的深度，即使井深加大、工期加长也能够更好的保护储层，并且能够用于欠平衡井中，抗温性能好、抗温能力最高可达到140℃，能够适用于斜深不超过5000m的所有水平井储层段。

Description

无粘土低固相水平井段钻井液及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油钻井工程领域所用钻井液技术领域，是一种无粘土低固相水平井段钻井液及其制备方法。

背景技术

为了使油层具有最大的渗流面积，水平井已经作为国内油田主要的增产方式之一，大多采取裸眼完井和筛管（割缝衬管）完井方式，这样能够使油层完全裸露，对于解决钻井完井过程中的储层保护具有重要的意义。国内水平井钻井液与完井液研究活跃，水基钻井液中，主要是使用无固相和低固相钻井液。现有技术有：1、公开号为101955760A的中国专利文献公开了一种无固相钻井液，该发明在实际应用中井眼净化好，能够保持井壁稳定，井眼润滑性能好，控制滤失和漏失，最大限度地减少对油气层损害，但是该钻井液抗温不超过120℃，仅仅只能在储层以砂岩为主的井眼中使用，钻井过程中若遇泥岩或泥页岩即出现性能达不到要求，并且容易出现垮塌等风险。2、公开号为101955764A的中国专利文献公开了一种无固相钻井液滤饼解除体系，该发明体系破胶效果提高明显，清洗效果好，溶蚀率高，防膨效果好，助排能力强，腐蚀率低，但是该体系主要以弱酸或缓释酸为主要，利用酸溶解滤饼中酸溶性固体颗粒，如轻钙或重钙，但是溶解效率低，并且该无固相体系不能钻深井，不能太长时间钻井，随着水平井井深和钻井工期的增加，储层裸露面积和时间就会越多，损害也越严重，并且不能钻泥岩含量稍高的非储层井，且成本过高。

发明内容

本发明提供了一种无粘土低固相水平井段钻井液及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井液抗温性能差、受储层质地的限制、不能长时间钻井、不能钻深井和成本过高的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种无粘土低固相水平井段钻井液，按下述方法得到：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克至0.4克、降滤失剂2克至3克、提切剂0.5克至1克、超细碳酸钙5克至10克、液体润滑剂2克至3克和氯化钾3克至15克，并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，按下述步骤进行：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克至0.4克、降滤失剂2克至3克、提切剂0.5克至1克、超细碳酸钙5克至10克、液体润滑剂2克至3克和氯化钾3克至15克，并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述碱度调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙；或/和，降滤失剂为纤维素与改性淀粉按质量比1:4复合，纤维素为聚阴离子纤维素或低粘度羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素，改性淀粉为羟丙基淀粉衍生物或羧甲基淀粉钠或羟乙基淀粉；或/和，提切剂为黄原胶或无固相钻井液弱凝胶提切剂或生物聚合物。

上述羟丙基淀粉衍生物为羟丙基淀粉中替换羟基或羧基后得到的衍生物；或/和，生物聚合物的分子量为3×10 ⁶ 至1×10 ⁷ 。

上述每100毫升水中加入有机盐加重剂0.1克至100克。

上述有机盐加重剂为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴、weigh2和weigh3中的一种以上混合物。

本发明工艺简便易行，成本低，有利于水平段钻井过程中岩屑携带，具有很好的暂堵能力，解堵彻底，确保井眼清洁，避免了高分散的粘土颗粒对储层的损害，有效地阻止固、液相侵入地层，抑制了地层粘土水化分散，能有效地控制污染带的深度，即使井深加大、工期加长也能够更好的保护储层，并且能够用于欠平衡井中，抗温性能好、抗温能力最高可达到140℃，能够适用于斜深不超过5000m的所有水平井储层段。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1，该无粘土低固相水平井段钻井液，按下述制备方法得到：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克至0.4克、降滤失剂2克至3克、提切剂0.5克至1克、超细碳酸钙5克至10克、液体润滑剂2克至3克和氯化钾3克至15克，并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。液体润滑剂在本体系中的应用主要包括以废机油、航空煤油、矿物油为连续相的油基液体润滑剂。

实施例2，该无粘土低固相水平井段钻井液，按下述制备方法得到：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克或0.4克、降滤失剂2克或3克、提切剂0.5克或1克、超细碳酸钙5克或10克、液体润滑剂2克或3克和氯化钾3克或15克，并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。

实施例3，作为上述实施例的优选，碱度调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙；或/和，降滤失剂为纤维素与改性淀粉按质量比1:4复合，纤维素为聚阴离子纤维素或低粘度羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素，改性淀粉为羟丙基淀粉衍生物或羧甲基淀粉钠或羟乙基淀粉；或/和，提切剂为黄原胶或无固相钻井液弱凝胶提切剂或生物聚合物。

实施例4，作为上述实施例的优选，羟丙基淀粉衍生物为羟丙基淀粉中替换羟基或羧基后得到的衍生物；或/和，生物聚合物的分子量为3×10 ⁶ 至1×10 ⁷ 。

实施例5，与上述实施例的不同之处在于，上述每100毫升水中加入有机盐加重剂0.1克至100克。根据不同的工况需要，可以按工况和条件的因素觉得是否加入有机盐加重剂，有机盐加重剂的主要作用为调节溶液密度。

实施例6，作为上述实施例的优选，有机盐加重剂为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴、weigh2和weigh3中的一种以上混合物。

对根据本发明上述实施例所获得无粘土低固相水平井段钻井液的性能进行分析：

1. 根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的基础性能：

经测定，根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的动塑比最高能够达到1.03，并具有流型特性，因此有利于水平段钻井过程中岩屑携带，确保井眼清洁，并且，当无粘土低固相水平井段钻井液中的有机盐加重剂含量增加后，无粘土低固相水平井段钻井液流型特征略增稠，最低密度低于1.07g/cm ³ ，可适用于欠平衡井中。

根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的抗温能力试验：

将根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液分别在温度为100℃、120℃、140℃和160℃下热滚16小时进行老化，并在50℃时分别测定密度、塑性粘度、动切力、六速读数和静切力；得到的平均值如表1所示。

试验小结：随着热滚温度的增加，钻井液逐渐呈增稠的状态，密度随着热滚温度的上升不变，塑性粘度和动切力以及六速读数随着热滚温度的上升而增大，静切力随着热滚温度的上升增加不明显，并且当温度达到160℃时，略有发酵的臭味。因此，根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的抗温能力能够达到140℃。

根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的渗透率恢复值试验:

根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液在水平井储层保护评价的试验:根据达西定律，采用人造岩心在实验设定的条件下注入各种与地层损害有关的流体，或改变渗流条件（流速、净围压等），测定岩样的渗透率及其变化，从而评价储层渗透率的损害程度。参照中国石油天然气行业标准SY/T6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》来评价其储层保护性能。实验条件:围压为3.5MPa,压差为3.0MPa,速度梯度为300 s ^-1 ,损害时间为125 min。KO2/Ko1为滤饼完井液侵泡前岩心渗透率恢复值；Ko3/Ko1为滤饼完井液侵泡后岩心渗透率恢复值；KO4/Ko1为滤饼破胶后再截去岩心损害端1cm时的岩心渗透率恢复值。测得其渗透率恢复平均值见表2。

 试验小结：从实验结果可以看出，根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液对岩心的封堵率接近100%,说明根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液具有很好的暂堵能力，能够有效的阻止固相和液相对储层的侵入，从而更好的保护储层；完井液侵泡前渗透率恢复值在80％以上，说明根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液对储层伤害小；侵泡后渗透率恢复值在90％以上，表明根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液能够有效的解除聚合物大分子对岩心的损害；破胶后截去岩心损害端1cm后岩心渗透率恢复值接近100％，表明使用根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液损害深度浅。

根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的近5000米水平井应用试验:

将根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液应用于新疆油田某区块水平井水平段，设计斜深4980m，垂深4500m，室内配制的钻井液密度为1.20g/cm ³ ，塑性粘度为17mPa·s，动切力为12.5Pa，中温中压滤失量为4.2mL，摩阻系数为0.0349，pH值为10，测得的各数据平均值见表3；在150℃下热滚16h后在100℃、3.5MPa下测得的滤失量平均为12.6mL，滤饼厚度平均为1mm，塑性粘度平均值为16mPa·s，动切力平均值为18.5Pa。

试验小结：通过以上数据可以发现根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液实钻过程中具有良好的抑制性、润滑性和井眼清洁能力，能够满足深井水平井钻井工艺的要求。

将根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的使用成本与现有钻井液的使用成本进行对比:

本发明内容中各原材料选取来源广、效率高，提切剂、降滤失剂等加量低于已知同类配方产品，在同等性能要求的情况下，根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液平均每方钻井液成本低于同类产品；将根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液应用于35口井，平均单井钻井液成本60万元，平均每米成本30元；而相同量的现有钻井液应用了35口井，平均单井钻井液成本260万，平均每米成本130元。

由此可见，根据本发明上述实施例所获得的无粘土低固相水平井段钻井液的生产成本和使用成本均低于现有技术的钻井液的生产成本和使用成本。

Claims (10)

1.一种无粘土低固相水平井段钻井液，其特征在于按下述方法得到：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克至0.4克、降滤失剂2克至3克、提切剂0.5克至1克、超细碳酸钙5克至10克、液体润滑剂2克至3克和氯化钾3克至15克,并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。

2.根据权利要求1所述的无粘土低固相水平井段钻井液，其特征在于碱度调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙；或/和，降滤失剂为纤维素与改性淀粉按质量比1:4复合，纤维素为聚阴离子纤维素或低粘度羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素，改性淀粉为羟丙基淀粉衍生物或羧甲基淀粉钠或羟乙基淀粉；或/和，提切剂为黄原胶或无固相钻井液弱凝胶提切剂或生物聚合物。

3.根据权利要求2所述的无粘土低固相水平井段钻井液，其特征在于羟丙基淀粉衍生物为羟丙基淀粉中替换羟基或羧基后得到的衍生物；或/和，生物聚合物的分子量为3×10⁶至1×10⁷。

4.根据权利要求1或2或3所述的无粘土低固相水平井段钻井液，其特征在于每100毫升水中加入有机盐加重剂0.1克至100克。

5.根据权利要求4所述的无粘土低固相水平井段钻井液，其特征在于有机盐加重剂为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴、weigh2和weigh3中的一种以上混合物。

6.一种无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：按照每100毫升水中加入碱度调节剂0.2克至0.4克、降滤失剂2克至3克、提切剂0.5克至1克、超细碳酸钙5克至10克、液体润滑剂2克至3克和氯化钾3克至15克，并且混匀得到无粘土低固相水平井段钻井液。

7.根据权利要求6所述的无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，其特征在于碱度调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙；或/和，降滤失剂为纤维素与改性淀粉按质量比1:4复合，纤维素为聚阴离子纤维素或低粘度羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素，改性淀粉为羟丙基淀粉衍生物或羧甲基淀粉钠或羟乙基淀粉；或/和，提切剂为黄原胶或无固相钻井液弱凝胶提切剂或生物聚合物。

8.根据权利要求7所述的无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，其特征在于羟丙基淀粉衍生物为羟丙基淀粉中替换羟基或羧基后得到的衍生物；或/和，生物聚合物的分子量为3×10⁶至1×10⁷。

9.根据权利要求6或7或8所述的无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，其特征在于每100毫升水中加入有机盐加重剂0.1克至100克。

10.根据权利要求9所述的无粘土低固相水平井段钻井液的制备方法，其特征在于有机盐加重剂为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴、weigh2和weigh3中的一种以上混合物。