CN103937469A - 一种无固相可循环微泡钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无固相可循环微泡钻井液，包括：每升清水中加入1-2克NaOH，3-5克黄原胶XC，3-5克聚阴离子纤维素PAC，10-20克改性淀粉，1-6克发泡剂BZ-MBS-1，1-6克稳泡剂BZ-MBSF-1，60-80克润滑剂。本发明所述钻井液密度低，屏蔽效果好，低压易漏层防漏效果显著，配制简易，密度可调，可适用于低压，易漏及多压力系统地层，且发泡剂具有良好地抗油性，钻井作业结束后可消泡，密度恢复至基液密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液，特别是涉及一种无固相可循环微泡钻井液及其制备方法。
背景技术
井漏是地层压力小于液柱压力时，钻井液大量漏入地层的现象。井漏会引起井下事故或复杂情况，导致施工时间延长，作业成本增加，甚至是油气井报废，进而造成严重资源浪费和巨大经济损失。不仅如此，由于大量钻井液进入油气层，造成储层产油气能力下降，还要投入更大的人力和物力来提高产量和采收率，影响了油田经济效益。因此，要提高油田经济效益，必须从根本上控制钻井液漏失然而。
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、吐哈等油田陆续开始研究，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土要在于解决低压易漏区块的钻井复杂和油层污染问题。研究的范围只是针对某些具体的现象，不具备广泛的适应性，微泡抗温、抗压能力差，所选发泡剂抗油性差，不能适应水平井或大斜度井的钻井作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无固相可循环微泡钻井液，所述钻井液密度低，屏蔽效果好，低压易漏层防漏效果显著，配制简易，密度可调，可适用于低压，易漏及多压力系统地层，且发泡剂具有良好地抗油性，钻井作业结束后可消泡，密度恢复至基液密度。
一种无固相可循环微泡钻井液，包括：每升清水中加入1-2克NaOH，3-5克黄原胶XC，3-5克聚阴离子纤维素PAC，10-20克改性淀粉，1-6克发泡剂BZ-MBS-1，1-6克稳泡剂BZ-MBSF-1，60-80克润滑剂。
XC为黄原胶，俗称玉米糖胶、汉生胶，是一种糖类，通常经由玉米淀粉制造。黄原胶是白色或浅黄色的粉末，具有优良的增稠性、悬浮性、乳化性和水溶性，并具有良好的热、酸碱稳定性，钻井液用主要利用其增稠性；PAC聚阴离子纤维素(Poly anioniccellulose)简称PAC，是由天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶性纤维素醚，通常应用其钠盐，广泛应用于石油钻井。
本发明所述的无固相可循环微泡钻井液，其中所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠。
本发明所述的无固相可循环微泡钻井液，其中所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。
本发明所述的无固相可循环微泡钻井液，其中所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
一种制备无固相可循环微泡钻井液的方法，包括如下步骤：在1L清水中加入0.1-0.2%的NaOH，调节钻井液的pH值在8-10之间；按照加料次序，按照设计的比例依次缓慢加入黄原胶XC，聚阴离子纤维素PAC和改性淀粉，充分搅拌均匀，测定其性能，性能满足设计需要后，加入稳泡剂BZ-MBSF-1，缓慢加入并充分搅拌均匀后，再加入发泡剂BZ-MBS-1，利用搅拌器、泥浆枪和循环系统，充分搅拌、喷刺，高低压双泵大循环，使其充分混合溶解，并充分循环均匀，直到形成粘度为45～55s，密度为0.85-0.90g/cm3的稳定的可循环微泡钻井液，按比例单独准备润滑剂。
在泵入井的过程中，由于密度下降，可能会导致泵压下降，泵的排量不足，影响钻屑的上返速度，致使钻屑不能有效地携带出来，造成钻井过程中阻力增大，甚至会导致卡钻等井下复杂，在泥浆泵入罐和泥浆泵之间添加一灌注泵，可有效调节钻井过程中入井钻井液的排量，提高携带效率。
本发明无固相可循环微泡钻井液与现有技术不同之处在于：本发明无固相可循环微泡钻井液由普通无固相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℃，抗润滑剂能力达10%，抗压能力达30MPa以上；无固相可循环微泡钻井液能在近井壁形成虚泥饼，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。
本发明无固相可循环微泡钻井液中，改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠（CMS），是一种用羧甲基醚化的变性淀粉。CMS的水溶液稳定且性能优良，具有粘结、增稠、保水、乳化、悬浮、分散等功能。CMS在油井作业过程中作为泥浆稳定剂、保水剂，起到降低失水量，提高钻井液中粘土颗粒的聚结稳定性的作用。CMS对泥浆的塑性粘度影响小，对动力、切力影响大，有利于携带钻屑，尤其在钻盐膏层时，可使钻井液稳定，降低流失量，防止井壁崩塌。特别适用于矿化度高，PH值高的盐碱井。
本发明所述可循环微泡沫聚合物钻井液中所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物，发泡量稳定，能较大幅度地降低钻井液密度；加入三聚磷酸钠可在硬水中使用，而不影响钻井液体系的性能；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物，由醇类和醚类复配而成，不改变钻井液体系的流变性，仅仅对泡沫的稳定性起到增强的作用。传统的发泡剂基本上不具备抗油性，抗污染性较差，不能适应定向井、斜井、2000米以上井的使用。稳泡剂基本采用增粘提切类处理剂，加入后会改变体系的流变性能。发泡剂和稳泡剂与以前使用的相比在基本不改变原有钻井液流变性的基础上，加入稳泡剂和发泡剂，降低钻井液密度，使体系具有抗污染能力强的特点，抗压、抗温、抗盐、抗油能性能得到了大幅度提高。
下面结合具体实施例对本发明的无固相可循环微泡钻井液作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种无固相可循环微泡钻井液，包括：每升清水中加入1克NaOH，5克黄原胶XC，3克聚阴离子纤维素PAC，20克改性淀粉，1克发泡剂BZ-MBS-1，6克稳泡剂BZ-MBSF-1，60克润滑剂。
其中，所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠，所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
实施例2
一种无固相可循环微泡钻井液，包括：每升清水中加入2克NaOH，3克黄原胶XC，5克聚阴离子纤维素PAC，10克改性淀粉，6克发泡剂BZ-MBS-1，1克稳泡剂BZ-MBSF-1，80克润滑剂。
其中，所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠，所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
实施例3
一种无固相可循环微泡钻井液，包括：每升清水中加入1.5克NaOH，4克黄原胶XC，4克聚阴离子纤维素PAC，15克改性淀粉，2克发泡剂BZ-MBS-1，5克稳泡剂BZ-MBSF-1，70克润滑剂。
其中，所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠，所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
实施例4
一种制备无固相可循环微泡钻井液的方法，包括如下步骤：在1L清水中加入0.1-0.2%的NaOH，调节钻井液的pH值在8-10之间；按照加料次序，按照设计的比例依次缓慢加入黄原胶XC，聚阴离子纤维素PAC和改性淀粉，充分搅拌均匀，测定其性能，性能满足设计需要后，加入稳泡剂BZ-MBSF-1，缓慢加入并充分搅拌均匀后，再加入发泡剂BZ-MBS-1，利用搅拌器、泥浆枪和循环系统，充分搅拌、喷刺，高低压双泵大循环，使其充分混合溶解，并充分循环均匀，直到形成粘度为45～55s，密度为0.85-0.90g/cm3的稳定的可循环微泡钻井液，按比例单独准备润滑剂。
在泵入井的过程中，由于密度下降，可能会导致泵压下降，泵的排量不足，影响钻屑的上返速度，致使钻屑不能有效地携带出来，造成钻井过程中阻力增大，甚至会导致卡钻等井下复杂，在泥浆泵入罐和泥浆泵之间添加一灌注泵，可有效调节钻井过程中入井钻井液的排量，提高携带效率。
实施例5
一种无固相可循环微泡钻井液的配制：
室内实验：
按照加料次序在1000ml自来水中依次加入每升清水中加入1-2克NaOH，3-5克XC，3-5克PAC，10-20克改性淀粉，1-6克发泡剂BZ-MBS-1，1-6克稳泡剂BZ-MBSF-1，60-80克润滑剂。测定性能见表1。
表1.室内配制无固相可循环微泡钻井液性能
（2）半衰期实验
取上述（1）配方400ml高速(11000r/min)搅拌5min，然后移入带刻度的量筒中，记录分离出200mL钻井液的时一间即为半衰期，经实验测得微泡沫钻井液的半衰期为47h。
（3）微泡沫钻井液抗温能力评价试验
取上述（1）配方钻井液经高速(11000r/min)搅拌均匀，置入老化罐中，在120℃下热滚24h，测量微泡钻井液热滚前后性能的变化，试验结果见表2。
表2.无固相可循环微泡钻井液抗温试验
热滚前后，无固相可循环微泡钻井液密度基本保持不变，粘度、切力略有下降，总体性能稳定。
（3）无固相可循环微泡钻井液模拟堵漏试验
模拟渗漏试验在DLM-01A型堵漏装置下进行，做填砂防漏堵漏实验研究时，选择70～100目与160～200目2组不同粒径的石英砂作为模拟地层，其粒径分别为150～220μm和75～96μm。其中，70～100目砂的混合比例为：70目：90目：100目＝6：2：2，160～200目砂的混合比例为：160目：180目：200目＝4：3：3。试验结果见表3和表4。
表3.0.81g/cm3钻井液静态堵漏实验（70～100目砂）
表4.0.81g/cm3钻井液静态堵漏实验（160～200目砂）
从测试结果可出，无固相可循环微泡钻井液在渗漏地层有显著的减少漏失和消除漏失的作用。
其中，所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠，所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
实例6
辽河油田边台潜山地区为混合花岗岩，黑云母斜长片麻岩。储集空间主要为微裂缝，其次为溶蚀孔洞、基质孔隙。钻井过程中钻井液漏失频繁发生，延长钻井周期，增大钻井成本，如果漏失发生在储层，还会造成严重的储层污染，影响油井产量。
在辽河油田边台潜山地区应用无固相可循环微泡钻井液体系完钻5口井，均为水平井，取得了显著的效果，井漏发生率为0，有效地保护了油气层，缩短了钻井周期。
其中，边台H21井为一口双分支水平井，每个分支有两个鱼骨刺，水平井段采用无固相可循环微泡钻井液进行钻进。从2467米处开始采用无固相可循环微泡钻井液进行钻进，密度从密度从1.06g/cm3降低到0.92g/cm3，共实现进尺1900米，整个钻进过程中，没有发生井壁失稳、掉块、井喷等现象，顺利完钻，体现了微泡沫钻井液良好的防塌、防漏功效。且微泡钻井液润滑性良好，不影响信号传输。
实施例7
辽河油田茨榆坨潜山地区为混合花岗岩，黑云母斜长片麻岩。储集空间主要为微裂缝，其次为溶蚀孔洞、基质孔隙。现在正在处于勘探，采用常规无固相钻井过程中钻井液漏失频繁发生，延长钻井周期，增大钻井成本，如果漏失发生在储层，还会造成严重的储层污染，影响油井产量。
在辽河油田茨榆坨潜山地区应用无固相可循环微泡钻井液体系完钻6口井，均为直探井，取得了显著的效果，井漏发生率为0，有效地保护了油气层，缩短了钻井周期。
其中，茨115井，2825米开始钻塞，在钻塞过程中进行无固相可循环微泡钻井液配制，现场实现密度0.87-0.90g/cm3。在整个钻进过程中，密度始终稳定在0.90g/cm3左右。茨120井，2780米开始使用无固相可循环微泡钻井液，现场实现密度0.89-0.92g/cm3。茨111井，2793米开始使用无固相可循环微泡钻井液，实现密度0.92-0.95g/cm3，完钻井深4200米。茨榆坨区块共实现进尺近8000米，在整个钻进过程中，未发生井漏。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种无固相可循环微泡钻井液，其特征在于：包括：每升清水中加入1-2克NaOH，3-5克黄原胶XC，3-5克聚阴离子纤维素PAC，10-20克改性淀粉，1-6克发泡剂BZ-MBS-1，1-6克稳泡剂BZ-MBSF-1，60-80克润滑剂。
2.根据权利要求1所述的无固相可循环微泡钻井液，其特征在于：所述改性淀粉采用的是羧甲基淀粉钠。
3.根据权利要求1或2所述的无固相可循环微泡钻井液，其特征在于：所述发泡剂BZ-MBS-1为质量比为6.5:3:0.5的十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠与三聚磷酸钠的混合物；所述稳泡剂为质量比为7:3的硅树脂聚醚乳液和十二醇的混合物。
4.根据权利要求3所述的无固相可循环微泡钻井液，其特征在于：所述无固相可循环微泡钻井液具有抗油性，钻井作业结束后可采用消泡剂BZ-MBDF消泡，密度恢复至基液密度，可循环使用，所述消泡剂BZ-MBDF为粘度300-500mpa.s的二甲基硅油。
5.一种制备权利要求1-4中任意一权利要求所述的无固相可循环微泡钻井液的方法，其特征在于：包括如下步骤：在1L清水中加入0.1-0.2%的NaOH，调节钻井液的pH值在8-10之间；按照加料次序，按照设计的比例依次缓慢加入黄原胶XC，聚阴离子纤维素PAC和改性淀粉，充分搅拌均匀，测定其性能，性能满足设计需要后，加入稳泡剂BZ-MBSF-1，缓慢加入并充分搅拌均匀后，再加入发泡剂BZ-MBS-1，利用搅拌器、泥浆枪和循环系统，充分搅拌、喷刺，高低压双泵大循环，使其充分混合溶解，并充分循环均匀，直到形成粘度为45～55s，密度为0.85-0.90g/cm3的稳定的可循环微泡钻井液，按比例单独准备润滑剂。
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