CN104712290A - 一种降低泥页岩坍塌应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低泥页岩坍塌应力的方法，选用聚合醚、聚合醇非离子表面活性剂作为非离子封堵剂，对泥页岩的孔隙以及微裂缝进行封堵，聚合醇的浓度为3％，聚合醚的浓度为3％。本发明降低了水进入泥页岩的速率以及进入量，从而在根本上降低泥页岩的坍塌应力，由于聚合醇对页岩不仅具有抑制性、封堵性，同时还能降低表、界面张力，使油气返排压差减小，有利于对油气层的保护，聚合醇钻井液处理剂对环境是友好的、无毒的，无论是在淡水还是在海水中，它都是易于生物降解的，聚合物处理剂既是配制环保型水基钻井液的理想润滑防塌剂，又是新一代无油的油基钻井液用化学品，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钻井液处理剂技术领域，尤其涉及一种降低泥页岩坍塌应力的方法。
背景技术
目前，保持井底稳定，是泥页岩中页岩气开发的一个技术难题。传统的方法主要是在钻井液中加入无机盐或者聚合物或者两者混合物来提高钻井液的抑制性。无机盐与岩石的作用机理可分为两种，一种是CaCl2和NaCl，此类无机盐主要是通过阻止水进入页岩颗粒而起抑制页岩分散的作用。另一类是K+和NH4+，此类无机盐离子主要通过两个方面来抑制页岩水化，一是使晶层间脱水，并压缩使晶层间形成紧密构造从而抑制粘土水化。二是通过相邻晶层的四面体晶片互相靠近，从而限了相邻硅酸盐晶片的膨胀和分离。聚合物与岩石主要是靠吸附—包被的作用机理来抑制泥页岩水化。由于泥页岩的孔隙小，石蜡、沥青等传统的封堵剂不能进入到孔隙中进行封堵，因此选择聚合醇、聚合醚等具有浊点效应的非离子封堵剂进行封堵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低泥页岩坍塌应力的方法，旨在解决传统防止泥页岩坍塌而添加页岩抑制剂但是并不能直接降低泥页岩坍塌应力的问题。
本发明是这样实现的，一种降低泥页岩坍塌应力的方法，该降低泥页岩坍塌应力的方法选用聚合醚、聚合醇非离子表面活性剂作为非离子封堵剂，对泥页岩的孔隙以及微裂缝进行封堵，聚合醇的浓度为3％，聚合醚的浓度为3％。
进一步，该降低泥页岩坍塌应力的方法选取制作好的岩芯，测得水化时间后，利用组分不同的钻井液对在不同温度浸泡以后测岩石力学性质变化；
通过控制钻井液处理剂类型、浓度以及浸泡温度对岩石抗压强度的影响，计算坍塌压力的变化量，优选出降低岩石坍塌应力效果最好的处理剂。
进一步，水化时间为不同类型岩石所具有的水化时间。
进一步，不同浸泡温度为聚合醚，聚合醇的浊点温度。
进一步，处理剂为具有浊点效应的聚合醇、聚合醚。
本发明降低泥页岩坍塌应力的原理：
本发明提供的降低泥页岩坍塌应力的方法，选用聚合醚、聚合醇等非离子表面活性剂作为非离子封堵剂，对泥页岩的孔隙以及微裂缝进行有效封堵，进一步降低了水进入泥页岩的速率以及进入量，从而在根本上降低泥页岩的坍塌应力。本发明较现有的技术相比能够更有效降低岩石坍塌应力，由于聚合醇对页岩不仅具有抑制性、封堵性，同时还能降低表、界面张力，使油气返排压差减小，有利于对油气层的保护，聚合醇钻井液处理剂对环境是友好的、无毒的，无论是在淡水还是在海水中，它都是易于生物降解的，聚合物处理剂既是配制环保型水基钻井液的理想润滑防塌剂，又是新一代无油的油基钻井液用化学品，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的降低泥页岩坍塌应力的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的降低泥页岩坍塌应力的方法包括以下步骤：
S101：选取制作好的岩芯，测得其水化时间后，利用组分不同的钻井液对其在不同温度浸泡以后测其岩石力学性质变化；
S102：通过控制钻井液处理剂类型、浓度以及浸泡温度对岩石抗压强度的影响，计算出坍塌压力的变化量，优选出降低岩石坍塌应力效果最好的处理剂。
在步骤S101中，水化时间为不同类型岩石所具有的水化时间，它随岩石的组分而变化。
在步骤S101中，组分不同的钻井液主要为添加了聚合醚、聚合醇等非离子表面活性剂；聚合醇的浓度为3％，聚合醚的浓度为3％；不同浸泡温度为聚合醚，聚合醇的浊点温度。
在步骤S102中，处理剂为聚合醇、聚合醚等具有浊点效应的处理剂。
本发明的工作原理：假定岩石的内摩擦角为30°，实测岩芯所处井深为3000m。取两块组分不同的岩芯在不同类型以及不同浓度钻井液中浸泡一定时间，然后利用浸泡好的岩芯做三轴抗压实验，根据实测岩石强度数据，计算在以上假定条件下的地层坍塌压力。其具体的操作流程如下：
(1)首先将岩芯放于温度为80℃的井浆+5％PEG2000中浸泡12h，然后将温度升高到浊点温度(130℃左右)以上继续浸泡4h，取出做三轴抗压实验。
(2)首先将岩芯放于温度为80℃的井浆+3％PL64中浸泡16h，然后将岩芯取出做三轴抗压实验。
本发明的具体实施例：
实施例1
首先，测定岩芯不做处理时的三轴实验数据，实验统一为围压40MPa，实验温度为80℃，测得岩石应力值为189MPa，坍塌压力为0.62g/cm3。然后测定岩芯在不同浓度温度为80℃的浸泡体系中浸泡16个小时后的三轴岩石力学参数数据。
数据显示在不同溶液中浸泡后，岩芯的抗压强度都有一定的降低，这是由于岩石水化膨胀导致。比较浸泡前后数据可知，被聚合物溶液浸泡后的岩芯抗压强度降低相对较少，说明聚合物有很好的抑制性，可以抑制粘土水化膨胀，但是除了浸泡体系浓度为8％的PEG2000溶液，其他体系岩石的坍塌应力都增大。
实施例2
首先将岩芯放于温度为80℃的浸泡体系中浸泡16h，然后将岩芯取出在烘箱内用高于浊点温度(130℃左右)烘1h，取出做三轴抗压实验。
当浸泡体系为井浆时，抗压强度为153.7MPa，坍塌压力1.03g/cm3，坍塌压力与原样相比为0.41。当浸泡体系分别井浆+3％PEG2000和井浆+5％PEG2000时，抗压强度分别为214.3MPa和202.6MPa，坍塌压力0.28g/cm3和0.45g/cm3，坍塌压力与原样相比为-0.34和-0.17，与井浆相比为-0.74和-0.58。
由以上数据可以看出，在井浆中加入分子量为2000的聚乙二醇，能够大幅度的降低坍塌压力。
实施例3
首先将岩芯放于温度为80℃的井浆中浸泡12h，然后将温度升高到浊点温度(130℃左右)以上继续浸泡4h，取出做三轴抗压实验。
在此实验条件下，只有在井浆中加入5％PEG2000时坍塌压力才会显著降低。
实施例4
首先将岩芯放于温度为80℃的井浆中浸泡16h，然后将岩芯，取出做三轴抗压实验。
从实验可以看出，在井浆中加入聚醚处理剂，部分处理剂可以降低坍塌压力；加入3％PL64和3％PL66时坍塌应力降低但变化幅度没有PEG2000大。
以上实例通过改变钻井液中的处理剂种类、浓度以及浸泡时间温度等条件，测定其对岩石抗压强度、坍塌压力的影响，与井浆相比较能够降低坍塌压力处理剂的优劣顺序为：PEG2000＞PL64＞PL66，其中井浆在PEG浓度为3％效果最优。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种降低泥页岩坍塌应力的方法，其特征在于，该降低泥页岩坍塌应力的方法选用聚合醚、聚合醇非离子表面活性剂作为非离子封堵剂，对泥页岩的孔隙以及微裂缝进行封堵，聚合醇的浓度为3％，聚合醚的浓度为3％。
2.如权利要求1所述的降低泥页岩坍塌应力的方法，其特征在于，该降低泥页岩坍塌应力的方法选取制作好的岩芯，利用不同组分的钻井液浸泡16h，然后利用RTR—1000三轴岩石力学参数测试仪上测取岩芯力学性质的变化；
测得水化时间后，利用组分不同的钻井液对在不同温度浸泡以后测岩石力学性质变化；
通过控制钻井液处理剂类型、浓度以及浸泡温度对岩石抗压强度的影响，计算坍塌压力的变化量，优选出降低岩石坍塌应力效果最好的处理剂。
3.如权利要求2所述的降低泥页岩坍塌应力的方法，其特征在于，水化时间为不同类型岩石所具有的水化时间。
4.如权利要求2所述的降低泥页岩坍塌应力的方法，其特征在于，不同浸泡温度为聚合醚，聚合醇的浊点温度。
5.如权利要求2所述的降低泥页岩坍塌应力的方法，其特征在于，处理剂为具有浊点效应的聚合醇、聚合醚。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150617 |