CN103897674A - 一种井眼清洁液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油勘探钻井用井眼清洁液及制备方法，本发明涉及的一种井眼清洁液由膨润土基浆、至少一种起絮凝作用的聚合物处理剂、至少一种起降滤失作用的降滤失剂、超短纤维、加重剂及水组成。其中，膨润土基浆中膨润土的加量为水量的3-6%，起絮凝作用的聚合物处理剂的加量为基浆的质量体积分数的0.3-0.5%，起降滤失作用的降滤失剂的加量为基浆的质量体积分数的0.5-4%，超短纤维的加量为基浆的质量体积分数的0.1-3%，加重剂的加量可根据需要而定。它在水平井及大位移井的钻探过程中可以有效地悬浮、携带岩屑及清除岩屑床。

Description

一种井眼清洁液及制备方法

技术领域

本发明涉及勘探钻井用钻井液领域，特别涉及用于水平井及大位移井中悬浮、携带岩屑及清除岩屑床的一种井眼清洁液和制备方法。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，在滩海油田、海上油田及地面条件极其复杂的油气藏的开发过程中，水平井/大位移井钻井技术的应用越来越广泛。由于水平段长，岩屑携带困难，易形成岩屑床而导致井下复杂情况的发生，因此，井眼净化问题是水平井/大位移井技术应用过程中的一个突出问题。在国内外水平井/大位移井的施工中，普遍使用的钻井液体系有聚合物钻井液、聚合醇钻井液、正电胶钻井液、油基和合成基钻井液、泡沫和充气钻井液及无固相/土相钻井液等，主要解决井眼净化、井壁稳定、润滑、储层保护等问题。

传统的水平井/大位移井井眼清洁方式有：（1）优化泥浆性能，提高泥浆井眼清洁和携砂能力；（2）分段循环，及时划眼修整井壁；（3）稠浆顶替，封井浆封隔部分井段。但即使采取这些方式，在现场实际应用过程中，仍存在部分井由于井眼清洁不彻底，导致起下钻遇阻，测井、下套管遇阻卡、不到位等现象。

要提高水平井/大位移井的井眼净化效率需优选钻井液新材料。超短纤维是一类长度小于20mm的切断纤维，具有很好的力学性能，耐化学侵蚀、韧性高。经检索，中国专利数据库公开了《一种油气储层保护钻井完井液》（专利公开号CN 102477288 A），其所述的油气储层保护钻井完井液中添加了超短纤维。但该专利所述钻井完井液的成分较简单，应用范围窄，主要用于裂缝性油气藏的储层保护。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种以超短纤维为主要处理剂的井眼清洁液和制备方法，以提高水平井/大位移井钻进过程中对井眼内岩屑的清除效率，达到清洁井眼的效果。

本发明所述的一种井眼清洁液，包含：

A．膨润土基浆；               

B．至少一种起絮凝作用的聚合物处理剂；  

C．至少一种起降滤失作用的降滤失剂；    

D．超短纤维；

E. 加重剂。                       

所述的膨润土基浆中膨润土占膨润土基浆的质量比为3-6%；聚合物处理剂占膨润土基浆的质量比为0.3-0.5%；降滤失剂占膨润土基浆的质量比为0.5-4%；所述的超短纤维占膨润土基浆的质量比为0.1-3%；所述的加重剂占膨润土基浆的质量比为0-65%。

所述的聚合物处理剂是为部分水解聚丙烯酰胺干粉、钻井液用高分子絮凝剂和/或聚丙烯酸钾；所述的降滤失剂为纤维素类、褐煤类、树脂类和/或淀粉类降滤失剂；所述的超短纤维的长度为2-20mm，直径为5-50μm；加重剂为超细碳酸钙、重晶石和/或铁矿粉。

所述的钻井液用高分子絮凝剂为HZ-2；所述的纤维素类、褐煤类、树脂类和淀粉类降滤失剂分别为羧甲基纤维素钠盐、高温防塌降粘降滤失剂SD-201、羧甲基磺化酚醛树脂SMP-2和抗高温改性淀粉；所述的超短纤维为为一种聚丙烯单纤维丝。

在膨润土基浆中还包括占膨润土基浆质量比为0.15-0.3%的碳酸钠。

前述的井眼清洁液的制备方法：

首先，将膨润土加入水中，高速搅拌15-25min，静置养护20-30h，即得膨润土基浆；

依次将聚合物处理剂和降滤失剂加入到养护后的膨润土基浆中，每加完一种处理剂后高速搅拌8-15min，然后根据需要的密度加入加重剂；

最后，将超短纤维加入到上述配制好的钻井液中，高速搅拌8-15min。

上述制备方法中，在制备膨润土基浆中，首先将碳酸钠加入水中，然后加入的膨润土。

在将聚合物处理剂和降滤失剂加入到养护后的膨润土基浆过程中分步进行高速搅拌。

本发明很好的解决了现有技术存在的部分井由于井眼清洁不彻底，导致起下钻遇阻，测井、下套管遇阻卡、不到位等现象；以及钻井完井液的成分较简单，应用范围窄等问题。它在水平井及大位移井的钻探过程中可以高效地悬浮、携带岩屑及清除岩屑床。通过其后的实施例的对比数据可以证实。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的技术方案不局限于这些实施例。

说明：以下实施例中的各种原料成分的百分比均是以占膨润土基浆的质量百分比。表中钻井液体系栏中的钻井液与钻井液+超短纤维区别在于未添加和添加超短纤维的对比。

实施例1

首先，将膨润土加入水中，配置膨润土含量为3%的膨润土基浆，养护24h。然后依次加入0.3%聚丙烯酰胺干粉和0.5%羧甲基纤维素钠盐（低粘），高速搅拌20min。最后加入长度为2mm、直径为5μm 的0.1%超短纤维，高速搅拌20min。在室温下测定其流变性能和API滤失量，实验结果见表1。

表1

实施例2

首先，将0.15-0.3%的碳酸钠加入水中，然后添加膨润土，配置膨润土含量为6%的膨润土基浆，养护24h。接着依次加入0.5%聚丙烯酰酸钾、2%羧甲基磺化酚醛树脂SMP-2和2%水解聚丙烯腈铵盐，加入过程中分步分别高速搅拌8min，然后加入50%的重晶石。最后加入长度为20mm、直径为50μm 的3%超短纤维，高速搅拌10min。在室温下测定其流变性能和API滤失量，实验结果见表2。

表2

实施例3

首先，配制质量分数为4%的膨润土基浆，养护30h。然后依次加入0.3%聚丙烯酰胺干粉和2%羧甲基磺化酚醛树脂SMP-2，高速搅拌20min。最后加入长度为5mm、直径为10μm 的0.2%超短纤维，高速搅拌20min。在室温下测定其流变性能和API滤失量，实验结果见表3。

表3

实施例4

首先，配制质量分数为4%的膨润土基浆，养护24h。然后依次加入0.3%钻井液用高分子絮凝剂HZ-2、2%高温防塌降粘降滤失剂SD-201和2%羧甲基磺化酚醛树脂SMP-2，高速搅拌20min。最后加入长度为5mm、直径为10μm 的0.2%超短纤维，高速搅拌20min。在室温下测定其流变性能和API滤失量，实验结果见表4。

表4

实施例5

首先，配制质量分数为4%的膨润土基浆，养护24h。然后依次加入0.3%聚丙烯酰胺干粉和4%抗高温改性淀粉，高速搅拌20min。最后加入长度为5mm、直径为10μm 的0.2%超短纤维，高速搅拌20min。在室温下测定其流变性能和API滤失量，实验结果见表5。

表5

钻井液的动切力表征钻井液内部的结构及其强度，是保证携带岩屑、净化井眼、防止压力激动和维护井壁的主要参数，动切力增大可提高钻井液携带岩屑的能力，有利于井眼清洁。由上述实验结果可知，向不同的钻井液中添加不同含量的超短纤维后，钻井液的动切力均有所增大，同时滤失量降低，表明通过添加超短纤维可以提高钻井液的动切力，提高钻井液的井眼清洁能力。

Claims (7)

1.一种井眼清洁液，其特征在于包括：

A．膨润土基浆；               

B．至少一种起絮凝作用的聚合物处理剂；  

C．至少一种起降滤失作用的降滤失剂；    

D．超短纤维；

E. 加重剂。

2.根据权利要求1所述的井眼清洁液，其特征在于：所述的膨润土基浆中膨润土占膨润土基浆的质量比为3-6%；聚合物处理剂占膨润土基浆的质量比为0.3-0.5%；降滤失剂占膨润土基浆的质量比为0.5-4%；所述的超短纤维占膨润土基浆的质量比为0.1-3%；所述的加重剂占膨润土基浆的质量比为0-65%。

3.根据权利要求2所述的井眼清洁液，其特征在于：所述的聚合物处理剂是为部分水解聚丙烯酰胺干粉、钻井液用高分子絮凝剂HZ-2和/或聚丙烯酸钾；所述的降滤失剂为纤维素类、褐煤类、树脂类和/或淀粉类降滤失剂；所述的超短纤维的长度为2-20mm，直径为5-50μm；加重剂为超细碳酸钙、重晶石和/或铁矿粉。

4.根据权利要求3所述的井眼清洁液，其特征在于：所述的纤维素类、褐煤类、树脂类和淀粉类降滤失剂分别为羧甲基纤维素钠盐、高温防塌降粘降滤失剂SD-201、羧甲基磺化酚醛树脂SMP-2和抗高温改性淀粉；所述的超短纤维为一种聚丙烯单纤维丝。

5.根据权利要求1所述的井眼清洁液，其特征在于：在膨润土基浆中还包括占膨润土基浆质量比为0.15-0.3%的碳酸钠。

6.按照权利要求1、2、3或4所述的井眼清洁液的制备方法，其特征在于：

首先，将膨润土加入水中，高速搅拌15-25min，静置养护20-30h，即得膨润土基浆；

依次将聚合物处理剂和降滤失剂加入到养护后的膨润土基浆中，高速搅拌15-25min，然后根据需要的密度加入加重剂；

最后，将超短纤维加入到上述配制好的钻井液中，高速搅拌8-15min，即得到所述的井眼清洁液。

7.按照权利要求5所述的井眼清洁液的制备方法，其特征在于：

首先，将碳酸钠加入水中，然后加入膨润土，高速搅拌15-25min，静置养护20-30h，即得膨润土基浆；

依次将聚合物处理剂和降滤失剂加入到养护后的膨润土基浆中，高速搅拌15-25min，然后根据需要的密度加入加重剂；

最后，将超短纤维加入到上述配制好的钻井液中，高速搅拌8-15min，即得到所述的井眼清洁液。