CN103540299B - 用于低压水敏地层的钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低压水敏地层的钻井液，主要解决针对该储层钻井过程中存在的井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂问题。本发明通过采用一种由泡沫剂、乳化剂、增粘剂、有机土、油组成的油基泡沫体系，实现了低密度、低滤失量、抵抗地层水污染以及良好的油气层保护效果，较好地解决了该问题，可应用于低压砂岩、碳酸盐储层、泥页岩储层、及含盐层等钻井作业。

Description

用于低压水敏地层的钻井液
技术领域
本发明涉及一种用于低压水敏地层的钻井液。
背景技术
对于低压储层的钻探和开发，最理想的钻井液为泡沫钻井液。早在上世纪50年代，国外就认识到泡沫密度小，具有较强的清除和携带岩屑能力，泡沫应用于钻井过程可以提高机械钻速、减少卡钻次数、降低钻头消耗和所需功率。但是目前常规的泡沫钻井液如专利CN200410021014.8、CN200410013232.7、以及CN200710113558.0等都是以水相为连续介质，依靠发泡剂的作用，通过与空气混合来降低密度形成的泡沫或微泡，由于基液密度高，体系密度的降低程度受客观条件的限制，特别是在一些低压深井地区，钻井液稳定性受到较大的影响，而且在水敏性强的低压储层容易造成泥页岩水化膨胀，限制了该技术的应用。
油基泡沫钻井技术是新兴的钻井技术，能够在超低压、高温、深井和水敏性强地层应用。发展油基泡沫钻井，可以解决常规水基泡沫钻井遇到的由于水化作用引发的井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂问题；并且易于维护，热稳定性好，是一种很有潜力的钻井方法。然而油基泡沫的稳定以及抵抗地层水污染是目前该钻井液体系面临的主要难题。
专利AU2006202080A1中公开了一种油基泡沫钻井液体系，但是该文献中形成的泡沫半衰期只有10分钟，难以满足钻井工艺的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有低压及水敏性储层钻井过程中存在的井漏、井壁坍塌、卡钻的问题，提供一种用于低压水敏地层的钻井液。该钻井液具有低密度、低滤失量、抵抗地层水污染以及良好的油气层保护效果的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于低压水敏地层的钻井液，以重量分数计包括以下组份：
(1)90份的油作为连续相；
(2)1～5份的有机土；
(3)2～5份的增粘剂；
(4)2～4份的泡沫剂；
(5)1～4份的乳化剂；
其中，发泡剂为失水山梨醇脂肪酸酯，乳化剂为油酸钙，增粘剂为油溶性的高分子化合物。
上述技术方案中，油为石油油料或其馏分、植物油、各种合成的有机液体或其混合物，优选方案为白油、柴油等；泡沫剂为失水山梨醇脂肪酸酯；乳化剂为油酸钙；增粘剂为油溶性的高分子化合物，优选方案为顺丁橡胶或乙丙橡胶。
该钻井液体系中还可以包含有稳泡剂，优选方案为长链烷基硅油、烷基硅油、氟碳丙烯酸酯或其混合物。
本发明的用于低压水敏地层的钻井液通过采用油作为基液，具有很强的抑制性，应用于低压及水敏性储层钻井过程中油层保护效果显著；选择的失水山梨醇脂肪酸酯组成的泡沫体系可以降低油/空气表面张力，有利于油基泡沫的生成，从根本上降低钻井液密度，同时借助于增粘剂和固体颗粒的作用，使得泡沫更加稳定；体系中采用的乳化剂可以和泡沫剂发挥良好复配协同作用，在不影响泡沫性能的同时乳化钻井层的出水形成油包水的稳定乳液。
该钻井液体系可形成密度0.6g/cm3～0.9 g/cm3的油基泡沫，半衰期20分钟以上，添加10 份(以重量分数计)地层水或饱和氯化钙盐水后形成的泡沫依然稳定，0.7MPa条件下未有水分滤失，具有良好的抵抗地层水污染的能力和油层保护效果，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
取90份的白油和2份的有机土搅拌30分钟，配成基浆；然后依次加入3份的顺丁橡胶、2份的油酸钙、2份的失水山梨醇油酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡200mL、密度0.79g/cm3、泡沫半衰期20分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡210mL、密度0.80g/cm3、泡沫半衰期25分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例2】
取90份的白油和5份的有机土搅拌40分钟，配成基浆；然后依次加入2份的乙丙橡胶、2份的油酸钙、3份的失水山梨醇油酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡205mL、密度0.79g/cm3、泡沫半衰期21分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡200mL、密度0.80g/cm3、泡沫半衰期23分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例3】
取90份的白油和1份的有机土搅拌40分钟，配成基浆；然后依次加入5份的乙丙橡胶、1份的油酸钙、4份的失水山梨醇油酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡220mL、密度0.72g/cm3、泡沫半衰期21分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡220mL、密度0.74g/cm3、泡沫半衰期25分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例4】
取90份的白油和1份的有机土搅拌40分钟，配成基浆；然后依次加入4份的乙丙橡胶、4份的油酸钙、3份的失水山梨醇油酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡220mL、密度0.72g/cm3、泡沫半衰期25分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡230mL、密度0.73g/cm3、泡沫半衰期27分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例5】
取90份的柴油和3份的有机土搅拌30分钟，配成基浆；然后依次加入3份的顺丁橡胶、3份的油酸钙、2份的失水山梨醇油酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡205mL、密度0.79g/cm3、泡沫半衰期20分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡215mL、密度0.80g/cm3、泡沫半衰期23分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例6】
取90份的白油和2份的有机土搅拌30分钟，配成基浆；然后依次加入3份的顺丁橡胶、2份的油酸钙、2份的失水山梨醇油酸酯和2份的长链烷基硅油，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡240mL、密度0.66g/cm3、泡沫半衰期35分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡235mL、密度0.72g/cm3、泡沫半衰期45分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例7】
取90份的白油和2份的有机土搅拌30分钟，配成基浆；然后依次加入3份的乙丙橡胶、2份的油酸钙、2份的失水山梨醇油酸酯和1份的氟碳丙烯酸酯，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡230mL、密度0.69g/cm3、泡沫半衰期33分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡230mL、密度0.73g/cm3、泡沫半衰期34分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。
【实施例8】
取90份的白油和2份的有机土搅拌30分钟，配成基浆；然后依次加入3份的顺丁橡胶、2份的油酸钙、2份的失水山梨醇油酸酯和1份的甲基硅油，搅拌至体系均匀。测定该体系发泡240mL、密度0.66g/cm3、泡沫半衰期31分钟。
向该体系加入10份饱和氯化钙盐水，搅拌至体系均匀，测定该体系发泡235mL、密度0.72g/cm3、泡沫半衰期35分钟。0.7MPa条件下未有水分滤失。

Claims (2)

1.一种用于低压水敏地层的钻井液，以重量分数计包括以下组份：
(1)90份的油作为连续相；
(2)1～5份的有机土；
(3)2～5份的增粘剂；
(4)2～4份的泡沫剂；
(5)1～4份的乳化剂；
其中，泡沫剂为失水山梨醇脂肪酸酯，乳化剂为油酸钙，增粘剂为油溶性的高分子化合物；所述的油为石油油料或其馏分、植物油或其混合物；所述用于低压水敏地层的钻井液形成密度0.6g/cm3～0.9g/cm3的油基泡沫；所述用于低压水敏地层的钻井液还包含有稳泡剂，所述稳泡剂为烷基硅油、氟碳丙烯酸酯或其混合物。
2.根据权利要求1所述的用于低压水敏地层的钻井液，其特征在于所述的油溶性高分子化合物为顺丁橡胶或乙丙橡胶。
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