CN104212419A - 一种钻探用水基钻井液及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻探用水基钻井液及其制备方法和用途，包括以下重量份的原料：水100份、氯化钙50～150份、氯化镁40～100份、膨润土1～10份、部分水解聚丙烯酰胺0.1～0.5份、增粘剂0.1～0.5份、降滤失剂0.1～5份及消泡剂1～5份组成。本发明钻探用水基钻井液能够有效抑制氯化钾和溢晶石的溶解能力，用于含溢晶石钾岩矿体钻探工作大幅度提高了含溢晶石钾岩矿体的岩心采取率且具有强抑制性，有利于孔壁稳定，可为我国钾盐钻探施工提供技术支撑。

Description

一种钻探用水基钻井液及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种钻探用水基钻井液及其制备方法和用途，属于钻井液领域。

背景技术

目前，在进行钾岩矿体钻探时一般采用饱和盐水钻井液。钾岩矿体主要成分是氯化钾，由于氯化钾溶解度高，因此采用饱和盐水钻井液施工普遍存在岩心采取率低的问题。当钾岩矿体中含有溢晶石时，更会发生取不到岩心，或者由于孔径扩大引起的孔壁不稳问题。这是由于溢晶石的主要成分为氯化钙和氯化镁，溶解度极高，且受温度影响变化很大。当地层中存在溢晶石时，为保证取心质量，一般只能采用油基钻井液完成钻探施工。但是，油基钻井液成本高，如遇到漏失地层，施工单位更是无法承担如此高额的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻探用水基钻井液，克服现有技术中水基钻井液容易发生取不到岩心或者由于孔径扩大引起的孔壁不稳及油基钻井液成本高的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钻探用水基钻井液,包括以下重量份的原料：

本发明的有益效果是：由于采用膨润土和部分水解聚丙烯酰胺、氯化钙、氯化镁、增粘剂及降滤失剂以一定的比例配合，能够有效抑制氯化钾和溢晶石的溶解，大幅度提高了含溢晶石钾岩矿体的岩心采取率且具有强抑制性，有利于孔壁稳定。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

如上所述一种钻探用水基钻井液,进一步，包括以下重量份的原料：

如上所述一种钻探用水基钻井液,进一步，所述增粘剂为技术级高黏羧甲基纤维素和/或抗盐共聚物；所述技术级高黏羧甲基纤维素的粘度值符合国标均可实现。

如上所述一种钻探用水基钻井液,进一步，所述降滤失剂为羧甲基淀粉和/或技术级低黏羧甲基纤维素；所述技术级低黏羧甲基纤维素的粘度值符合国标均可实现。

如上所述一种钻探用水基钻井液,进一步，所述部分水解聚丙烯酰胺水解度为30.0～35.0％；所述部分水解聚丙烯酰胺分子量为1600万。

本发明还提供一种钻探用水基钻井液的制备方法,包括以下步骤：

步骤1)按照比例称取各原料，将水分成两份，分别将将膨润土和部分水解聚丙烯酰胺配制成水溶液；

步骤2)将两种水溶液混合搅拌均匀制成混合液，再将氯化钙、氯化镁、增粘剂、降滤失剂和消泡剂加入到所述混合液中，充分搅拌均匀，即得到用于含溢晶石钾岩矿体钻探用水基钻井液。

本发明还提供一种钻探用水基钻井液在含溢晶石钾岩矿体钻探施工过程中的用途。

本发明一种钻探用水基钻井液，含溢晶石钾岩矿体钻探施工过程中，该水基钻井液在含有溢晶石的钾岩地层中，具有良好的抑制其溶解作用，可为我国钾盐钻探施工提供技术支撑。

具体实施方式

以下结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例1至实施例6钻探用水基钻井液制备方法是：按重量份取膨润土和部分水解聚丙烯酰胺,分别溶于等份的水中，搅拌均匀，再将上述两种溶液混合之后加入氯化钙、氯化镁、增粘剂、降滤失剂和消泡剂，充分搅拌均匀即可制的适用于含溢晶石钾岩矿体钻探用水基钻井液。

实施例1至实施例6所述各原料的重量配比如表1所示。

在实施例1至实施例6制备的钻探用水基钻井液中加入高溶解度的氯化钾和溢晶石的效果测定数据见表2。

本发明参数测定方法如下：

氯化钾溶解量：取5g氯化钾加入100g水基钻井液中，密封后恒温25℃静止放置2h。采集将钻井液用滤纸过滤后的清液，采用分光光度计法测得清液中的钾离子含量，与钻井液中钾离子含量对比，得到氯化钾溶解量。

溢晶石溶解量：取50g溢晶石加入100g水基钻井液中，密封后恒温25℃静止放置2h。采集将钻井液用滤纸过滤后的清液，采用化学分析法测得清液中的钙和镁离子含量，与钻井液中钙和镁离子含量对比，得到氯化钾溶解量。

表观粘度：采用ZNN-D6型六速旋转粘度计或其它同类产品测定冲洗液表观粘度。将搅拌好的钻井液倒入测量杯中，使液面与测量杯内的刻度线平齐，使外筒以600rpm的转速旋转，读取粘度计表盘上已恒定的指针所指示的刻度值，记为θ600，表观粘度

滤失量：采用室温中压滤失仪测量钻井液滤失量。将搅拌过的钻井液倒入压滤杯中，使钻井液液液面距杯子顶端约1cm，盖好盖，将压滤杯安装到滤失仪上，并把刻度量筒放于压滤杯排出管下面接收滤液。迅速加压并计时，要求在30″内使压力达到690±35kPa。读取并记录7′30″时的滤液体积，当滤出时间达到30′时，将滤失仪出口处残留液滴收集到量筒中，读取并记录收集的滤液体积，即30min滤失量，单位为mL/30min。

相对膨胀降低率：采用NP-01型页岩膨胀测试仪，岩心样品采用山东钙膨润土压制。用钻井液浸泡岩心，仪器自动测量岩心线性膨胀量，记录相关数据并计算相对膨胀降低率。

岩屑回收率：采用山东钙膨润土模拟岩屑。将6～10目岩屑50g放入装有350mL钻井液的老化罐中，滚动24h，取出岩屑在105℃下烘干，分别经40目筛余后称重并计算回收率。

其中，本发明采用的原料氯化钙和氯化镁，用于抑制溢晶石在水中的溶解。可选用任何市售常用的氯化钙和氯化镁，如：青海铁源镁业有限责任公司生产的氯化钙和氯化镁、潍坊海特尔化工有限公司生产的氯化钙和氯化镁。

本发明采用的原料膨润土，作为水基钻井液造浆材料。可选用市售的符合GBT 5005-2010钻井液材料规范国家标准的钻井用膨润土。

本发明采用的原料部分水解聚丙烯酰胺，用于减少钻井液中的自由水分子。可选用任何市售常用的分子量为1600万，水解度为30.0～35.0％的部分水解聚丙烯酰胺，如：天津萨米特化工有限公司生产的部分水解聚丙烯酰胺、北京市诚通钻井材料厂生产的部分水解聚丙烯酰胺。

本发明采用的原料增粘剂，用于提高钻井液的粘度及悬浮能力。可选用任何市售常用的技术级高黏羧甲基纤维素和抗盐共聚物中的一种或其混合物，如：任丘市北方化工有限公司生产的技术级高黏羧甲基纤维素、任丘市亿邦化工有限公司生产的技术级高黏羧甲基纤维素。北京探矿工程研究所生产的抗盐共聚物。本发明的实施例中优选使用任丘市亿邦化工有限公司生产的技术级高黏羧甲基纤维素和北京探矿工程研究所生产的抗盐共聚物。

本发明采用的原料降滤失剂，用于降低钻井液滤失量，可选用任何市售常用的羧甲基淀粉和技术级低黏羧甲基纤维素中的一种或其混合物，如：河南省巩义市富华催干剂厂生产的羧甲基淀粉、任丘市燕兴化工有限公司生产的羧甲基淀粉、任丘市北方化工有限公司生产的技术级低黏羧甲基纤维素、任丘市亿邦化工有限公司生产的技术级低黏羧甲基纤维素。本发明的实施例中优选使用任丘市燕兴化工有限公司生产的羧甲基淀粉和任丘市北方化工有限公司生产的技术级底黏羧甲基纤维素。

本发明采用的原料消泡剂，用于消除钻井液配制过程中产生的泡沫。可选用任何市售常用的消泡剂，如：天津市盛天强化工有限公司生产的消泡剂、河南德大化工有限公司生产的消泡剂等。

表1钻井液实施例原料使用量

表2钻井液实施例的测试结果

从表2可以看出，在该钻井液中加入高溶解度的氯化钾和溢晶石，其溶解量可以达到零，说明该体系能够有效抑制氯化钾和溢晶石的溶解，大幅度提高了含溢晶石钾岩矿体的岩心采取率。该钻井液滤失量低，抑制泥页岩水化膨胀与分散的能力明显增强，相对膨胀降低率可达95％，岩屑回收率均在98％以上，说明该体系具有强抑制性，有利于孔壁稳定。因此，该钻井液适合于含有溢晶石钾岩矿体钻探使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钻探用水基钻井液,其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述一种钻探用水基钻井液,其特征在于，包括以下重量份的原料：

3.根据权利要求1或2所述一种钻探用水基钻井液,其特征在于，所述增粘剂为技术级高黏羧甲基纤维素和/或抗盐共聚物。

4.根据权利要求1或2所述一种钻探用水基钻井液,其特征在于，所述降滤失剂为羧甲基淀粉和/或技术级低黏羧甲基纤维素。

5.根据权利要求1或2所述一种钻探用水基钻井液,其特征在于，所述部分水解聚丙烯酰胺水解度为30.0～35.0％。

6.根据权利要求5所述一种钻探用水基钻井液,其特征在于，所述部分水解聚丙烯酰胺分子量为1600万。

7.一种权利要求1至6任一项所述一种钻探用水基钻井液的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)按照比例称取各原料，将水分成两份，分别将将膨润土和部分水解聚丙烯酰胺配制成水溶液；

步骤2)将两种水溶液混合搅拌均匀制成混合液，再将氯化钙、氯化镁、增粘剂、降滤失剂和消泡剂加入到所述混合液中，充分搅拌均匀，即得到用于含溢晶石钾岩矿体钻探用水基钻井液。

8.一种权利要求1至6任一项所述一种钻探用水基钻井液在含溢晶石钾岩矿体钻探施工过程中的用途。