CN104650831A - 一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，所述水基钻井液是在2-5%的淡水基浆的基础上，含有至少一种高分子聚合物0.1-0.5%；至少一种降滤失剂0.1-0.3%；至少一种防塌剂2-3%；至少一种润滑剂3-5%；所述钻井液中原油含量为15-30%，但不包括15%，至少还包括一种乳化剂，用于乳化原油。所述钻井液能够提高常规水基钻井液的润滑性、抑制性以及封堵性，是一种适合于非常规砂泥岩互层勘探开发的钻井液体系。

Description

一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液
技术领域
本发明涉及钻井液领域的一种水基钻井液，具体涉及一种适合于砂泥岩互层水平井的混油水基钻井液。
背景技术
钻井液是指钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液的最基本的功能是携带和悬浮岩屑，稳定井壁和平衡地层压力，冷却和润滑钻头、钻具，传递水动力，以及保护油气层等。钻井液按其流体介质的不同，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井流体等，水基钻井液是最早使用也是使用时间最长、应用最广泛的一类钻井液。油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液，与水基钻井液相比，油基钻井液具有抗高温、润滑性好、有利于井壁稳定和对油气层损害程度小等多种优点，目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段。但是油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响，因而大大限制了油基钻井液的推广应用。
目前使用的水基钻井液体系中，尤其是深井钻井液中，也往往混入原油，以提高其润滑性能，并起降低滤失量的作用。但是，在这种情况下，原油的加量一般为5-10%，不会超过15%。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，为了提高水基钻井液的性能，使其在复杂地层能够推广应用，提供了一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，提高常规水基钻井液的润滑性、抑制性以及封堵性，降低非常规油气资源的开发成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，在重量比为2-5%的淡水基浆的基础上，至少还包括：
一种高分子聚合物，其重量比0.1-0.5%；
一种降滤失剂，其重量比0.1-0.3%；
一种防塌剂，其重量比2-3%；
所述钻井液中原油重量比为15-40%，但不包括15%。
本发明所述乳化剂是烷基酚与环氧乙烷缩合物，也可以是失水山梨醇脂肪酸酯和烷基酚与环氧乙烷缩合物的混合物或者是失水山梨醇脂肪酸酯和烷基酚与环氧乙烷缩合物按1-2：2-4的比例混合制成。
本发明所述乳化剂的最优方案是SP-80和OP-10按1-2：2-4的比例混合制成的复合乳化剂。
本发明所述润滑剂是钻井液用液体润滑剂、钻井液用固体润滑剂或者二者的结合。
为了满足泥页岩地层的使用需求，尤其是非常规砂泥岩互层的钻进需求，钻井液需要有较强的抑制性，因此，在所述钻井液中至少还包括一种胺基聚合物。胺基聚合物是一种新型的处理剂，在分子链中引入胺基官能团，这种独特的分子结构能够使得胺基聚合物很好的镶嵌在黏土层间，并能够使黏土层紧密结合在一起，降低黏土水化膨胀的趋势，对泥页岩有很强的抑制性，是一种性能十分优良的抑制剂，胺基聚合物（也称胺基抑制剂）的加量为1-2%。
所述钻井液在泥页岩地层、砂泥岩互层使用时，为了进步提高钻井液的抑制性，还包括一种有机盐处理剂，所述有加盐处理剂是甲酸钠、甲酸钾中的一种，有机盐处理剂的加量为3-5%。
原油在乳化剂的乳化作用下，形成微小油滴，能够起到封堵作用，但是在微裂缝地层或在储层段使用时，为了更好的形成封堵层，防止钻井液漏失、保护储层，所述钻井液中至少还应包括一种暂堵颗粒，与微小油滴协同作用，达到封堵效果。
为了使封堵效果最佳，所述暂堵颗粒是由不同粒度的超细碳酸钙组成的，加量为3-5%。
另外，所述钻井液中的原油还可以用柴油或矿物油代替。
本发明所述钻井液中，基浆的配制方法是：
500ml自来水放入高搅杯，高速搅拌，并一边搅拌一边缓慢加入已称好的膨润土 (注意防止膨润土在杯底堆积)，待土粉全部加完后，继续搅拌3～5分钟，按膨润土重量的2～5％称取所需的无水碳酸钠，边搅边加入钻井液中，继续高速搅拌20分钟，室温养护24h，即得基浆。
配好后需放置几天至十几天，以使膨润土充分水化分散，钻井液性能稳定下来才能使用。
本发明中所述的高分子聚合物、降滤失剂、防塌剂均为本领域常用的处理剂，其中所述高分子聚合物是常用的聚丙烯酰胺及其衍生物；降滤失剂是纤维素类、淀粉类、腐殖酸类、树脂类等；防塌剂是沥青类等。
本发明的优点是：不需回收，成本低，抑制性强，原油乳化后形成的微乳颗粒，能有效封堵微裂缝。具有优良的润滑性、抑制性以及封堵性能，接近油基钻井液的技术性能指标，可以满足含有泥页岩的地层的钻进要求，尤其适合非常规薄互层地层以及长水平段水平井的钻进需求，同时与油基钻井液相比，成本显著降低。
具体实施方式
实施例一：
按照基浆标准配制方法，配制2%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.5%聚丙烯酰胺、0.3%低粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2%磺化沥青、15%原油、3%失水山梨醇脂肪酸酯、3%钻井液用液体润滑剂，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例二：
按照基浆标准配制方法，配制4%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.1%聚丙烯酰胺、0.1%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 3%乳化沥青、18%原油、3%失水山梨醇脂肪酸酯、3%钻井液用固体润滑剂，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例三：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.1%聚丙烯酰胺、0.1%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 3%乳化沥青、25%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：2的比例混合制成的乳化剂、3%钻井液用液体润滑剂，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例四：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.1%聚丙烯酰胺、0.1%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 3%乳化沥青、25%原油、1% 由SP-80和OP-10按2：2的比例混合制成的乳化剂、1%钻井液用液体润滑剂、2%钻井液用固体乳化剂，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例五：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、30%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、1%钻井液用固体乳化剂，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例六：
按照基浆标准配制方法，配制4%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 3%乳化沥青、30%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、3%钻井液用液体润滑剂，1%胺基聚合物，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例七：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、30%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、1%钻井液用固体润滑剂，3%超细碳酸钙，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例八：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、30%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、2%钻井液用固体乳化剂，2%胺基聚合物，5%超细碳酸钙，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例九：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、30%原油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、2%钻井液用固体乳化剂，1.5%胺基聚合物，4%超细碳酸钙，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例十：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、30%柴油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、2%钻井液用固体乳化剂，1.5%胺基聚合物，4%超细碳酸钙，搅拌均匀即得到所述钻井液。
实施例十一：
按照基浆标准配制方法，配制5%的基浆，高速搅拌，边搅拌边依次加入0.2%聚丙烯酰胺、0.2%中粘羧甲基纤维素钠盐（LV-CMC）、 2.5%乳化沥青、20%矿物油、1% 由SP-80和OP-10按1：4的比例混合制成的乳化剂、2%钻井液用液体润滑剂、2%钻井液用固体乳化剂，1.5%胺基聚合物，4%超细碳酸钙，搅拌均匀即得到所述钻井液。

Claims (13)

1.一种适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，在重量比为2-5%的淡水基浆的基础上，至少还包括：
一种高分子聚合物，其重量比0.1-0.5%；
一种降滤失剂，其重量比0.1-0.3%；
一种防塌剂，其重量比2-3%；
其特征是：所述钻井液中原油重量比为15-40%，但不包括15%。
2.根据权利要求1所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：所述钻井液中原油可用柴油、矿物油代替。
3.根据权利要求1或2所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：所述钻井液还包括一种乳化剂，其重量比1-5%。
4.根据权利要求1或2所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：所述钻井液还包括一种润滑剂，其重量比3-5%。
5.根据权利要求3所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：所述乳化剂是烷基酚与环氧乙烷缩合物，或者是失水山梨醇脂肪酸酯和烷基酚与环氧乙烷缩合物的混合物，或者是失水山梨醇脂肪酸酯和烷基酚与环氧乙烷缩合物按1-2：2-4的比例混合制成，或者是是SP-80和OP-10按1-2：2-4的比例混合制成。
6.根据权利要求4所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：所述润滑剂是钻井液用液体润滑剂、钻井液用固体润滑剂或者二者的结合。
7.根据权利要求1或2所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种胺基聚合物，所述胺基聚合物的加量为重量比1-2%。
8.根据权利要求1或2所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种有机盐处理剂，所述有机盐处理剂是甲酸钠、甲酸钾中的一种，有机盐处理剂的加量为重量比3-5%。
9.根据权利要求3所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种有机盐处理剂，所述有机盐处理剂是甲酸钠、甲酸钾中的一种，有机盐处理剂的加量为重量比3-5%。
10.根据权利要求4所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种有机盐处理剂，所述有机盐处理剂是甲酸钠、甲酸钾中的一种，有机盐处理剂的加量为重量比3-5%。
11.根据权利要求1或2所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种暂堵颗粒，所述暂堵颗粒由不同粒度的超细碳酸钙组成，暂堵颗粒的加量为重量比3-5%。
12.根据权利要求3所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种暂堵颗粒，所述暂堵颗粒由不同粒度的超细碳酸钙组成，暂堵颗粒的加量为重量比3-5%。
13.根据权利要求4所述的适合于砂泥岩互层水平井的水基钻井液，其特征是：还包括一种暂堵颗粒，所述暂堵颗粒由不同粒度的超细碳酸钙组成，暂堵颗粒的加量为重量比3-5%。
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