CN105038737A - 一种强抑制防塌钻井液及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种强抑制防塌钻井液及其应用。所述强抑制防塌钻井液由1000份水、20-60份钻井液用膨润土、5～20纯碱、5～20份碱、10～20份包被剂、5～20份流型调节剂、5～20份页岩抑制剂、10～30份井壁稳定剂、10～30份封堵剂、5～30份润滑剂、5～40份降滤失剂、1～10份pH调整剂，盐和重晶石的量根据需要加入。该钻井液具有稳定井壁、保护油层、提高钻速、防泥包钻头等接近油基钻井液性能的显著特征。
Description
技术领域
本发明属于油田钻井液体系技术领域，具体涉及一种强抑制防塌钻井液及其应用。
背景技术
进入20世纪末以后，随着对环保要求的日趋严格，油基钻井液的使用受到限制。为了解决钻井过程中的井壁失稳的同时控制钻井液流变性、提高钻井液热稳定性等问题。世界各国开始研究强抑制水基钻井液。
目前应用较成熟的是KCl/硅酸盐聚合物钻井液，它也是最早成功应用的抑制性水基钻井液，其主要处理剂为页岩抑制剂、降滤失剂及流变性调节剂。但是KCl/硅酸盐聚合物钻井液的应用有其局限性。在复杂高温地层的应用受到限制，如KCl/硅酸盐聚合物钻井液在钻井过程中必须保持较高的pH值。在这种条件下，许多降滤失剂的作用效果会大大降低，抗温型降滤失剂的使用受到限制。当遇到高温高压地层时，需要提高硅酸盐的加量，此时滤失量会提高，高含量的硅酸盐对油气层的保护也构成了威胁。因此一种多功能型的强抑制钻井液是钻井液市场的需求。
本发明以油基钻井液所具有的功能为基础，所发明的强抑制防塌钻井液具有稳定井壁、保护油层、提高钻速、防泥包钻头等接近油基钻井液性能的显著特征。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，为了克服水基钻井液易引起的井壁失稳、泥页岩地层易水化、流变性难以控制、滤失量高、热稳定性差等问题。本发明提供了一种钻井液用强抑制防塌钻井液。其中钻井液的组份中，聚胺抑制剂ZK-801、纳米乳液封堵剂ZK-304、化学井壁稳定剂ZK-303都是自主研发的新产品，并已在现场应用中得到较好的反馈。
本发明的另一个目的是提供该强抑制防塌钻井液的应用。其在各种条件下具有良好的性能，符合现场钻井需求。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：先加入水、纯碱、碱和膨润土预水化，在500r/min下依次加入包被剂、流型调节剂、页岩抑制剂、井壁稳定剂、封堵剂、润滑剂、降滤失剂，根据需要加入盐，用pH调节剂调节钻井液pH值在9～11，再根据需要加入重晶石。参与该强抑制防塌钻井液的组成及重量组份如下：
水1000份；
钻井液用膨润土40-60份；
纯碱10～40份；
碱10～40份；
包被剂10～20份；
流型调节剂5～20份；
页岩抑制剂5～20份；
井壁稳定剂10～30份；
封堵剂10～30份；
润滑剂5～30份；
降滤失剂5～40份；
pH调整剂1～10份。
盐、重晶石可根据需求做适当调节。
进一步，本发明优先使用胜利油田博友泥浆技术有限公司供应的钠膨润土。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的包被剂为为强包被抑制剂PLUS-L。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的流型调节剂为黄原胶、高粘羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素中的一种或两种以上混合物。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的页岩抑制剂为聚合醇、聚胺抑制剂ZK-801、泥页岩稳定剂HT-201中的一种或两种以上混合物。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的井壁稳定剂为化学井壁稳定剂ZK-303、氯化钾、氯化铵中的一种或两种以上混合物。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的封堵剂为可变形封堵聚合物ZK-304、随钻堵漏剂、无荧光防塌封堵剂EP中的一种。
更进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的润滑剂为液体润滑剂RH-2、改性石墨润滑剂、水溶性钻井液润滑剂中的一种或两种以上混合物。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的降滤失剂为磺化酚醛树脂SMP-1、抗高温降滤失剂CAP、抗高温淀粉FLO-HT、交联淀粉FLOTROL中的一种或两种以上混合物。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的pH调整剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种配制的饱和溶液。
进一步，所述的强抑制防塌钻井液，其特征在于所述的盐为氯化钠，所述的碱为氢氧化钠，所述重晶石的密度为4.0-4.2g/cm3。
本发明提供的强抑制防塌钻井液具有稳定井壁、保护油层、提高钻速、防泥包钻头等接近油基钻井液的特性，其中强包被抑制剂PLUS-L是油包水型线性高分子聚合物，水溶性好，具有较强的包被能力，能抑制钻屑水化，调节泥浆流型，能保护井壁，防止井壁垮塌。聚胺抑制剂ZK-801是利用催化胺化法合成的多胺类高分子化合物，易溶于水，分子链上含有抑制作用的胺基，具有良好的抑制性以及较强的稳定性。化学井壁稳定剂ZK-303在遇到地层酸性环境时能生成可堵塞孔喉及胃酸裂缝的沉淀，同时兼具降滤失的作用。纳米乳液封堵剂ZK-304是由乳化剂、聚合物单体以及催化剂等经过乳化、聚合反应制备初定颗粒粒径小于500nm的乳液体系，其在压差作用下会发生弹性变形，能适应不同形状的孔吼，因此能封堵孔吼及微裂缝，降低钻井液向地层滤失。克服了刚性颗粒适应性差及沥青类封堵剂强度低的缺陷。无荧光润滑剂RH-5是生物脂经过化学改性合成，能够有效的提高泥浆润滑性降低摩阻系数、防止钻头泥包，克服了普通润滑剂荧光值高影响地质录井的缺点。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的技术效果，通过以下实施例来进行具体说明。实施例中所使用的药品和试剂均可自市场购得。
实施例1
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、5份纯碱、5份碱、20份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入5份交联淀粉FLOTROL、5份黄原胶、5份化学井壁稳定剂ZK-303、10份随钻堵漏剂、10份强包被抑制剂PLUS-L、5份泥页岩稳定剂HT-201、5份改性石墨润滑剂，充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，用碳酸钠饱和溶液调节pH为9。
实施例2
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、10份纯碱、10份碱、30份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入10份抗高温淀粉FLO-HT、10份黄原胶、10份氯化钾、10份纳米乳液封堵剂、10份强包被抑制剂PLUS-L、5份泥页岩稳定剂HT-201、5份液体润滑剂RH-2，充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，用氢氧化钾饱和溶液调节pH为9。
实施例3
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、10份纯碱、10份碱、30份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入10份磺化酚醛树脂SMP-1、10份高粘羧甲基纤维素、10份氯化钾、10份无荧光防塌封堵剂EP、10份强包被抑制剂PLUS-L、5份聚合醇、12份液体润滑剂RH-2。充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，继续加入40份氯化钠，用碳酸钠饱和溶液调节pH为10，用密度为4.0g/cm3的重晶石加重至钻井液密度为1.20g/cm3。
实施例4
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、12份纯碱、12份碱、40份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入18份交联淀粉FLOTROL、12份高粘羧甲基纤维素、20份氯化铵、20份无荧光防塌封堵剂EP、15份强包被抑制剂PLUS-L、12份聚胺抑制剂ZK-801、12份液体润滑剂RH-2。充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，继续加入40份氯化钠，用碳酸钠饱和溶液调节pH为10，用密度为4.1g/cm3的重晶石加重至钻井液密度为1.50g/cm3。
实施例5
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、20份纯碱、20份碱、50份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入30份磺化酚醛树脂SMP-1、12份聚阴离子纤维素、30份氯化钾、30份纳米乳液封堵剂ZK-304、15份强包被抑制剂PLUS-L、15份泥页岩稳定剂HT-201、20份水溶性钻井液润滑剂，充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，继续加入200份氯化钠，用碳酸钠饱和溶液调节pH为10，用密度为4.1g/cm3的重晶石加重至钻井液密度为1.50g/cm3。
实施例6
按重量份，在500r/min转速下向泥浆杯中加入1000份水、20份纯碱、20份碱、60份钻井液用膨润土，分散均匀后，预水化24小时。向预水化的膨润土浆中依次加入30份交联淀粉FLOTROL、20份黄原胶、30份化学井壁稳定剂ZK-303、30份无荧光防塌封堵剂EP、20份强包被抑制剂PLUS-L、20份泥页岩稳定剂HT-201、20份水溶性钻井液润滑剂。充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种，继续加入200份氯化钠，用氢氧化钠饱和溶液调节pH为11，用密度为4.2g/cm3的重晶石加重至钻井液密度为1.50g/cm3。
性能测试
常规性能、流变性能及膨润土含量测试
取上述实施例1至实施例6中钻井液，按GB/T16783：水基钻井液现场测试程序测试常温条件下钻井液密度、钻井液粘度、流变性能、API滤失量、膨润土含量。其中ρ表示钻井液密度，FV表示粘度，FL表示API滤失量，d表示滤饼厚度，G10S表示初切，G10min表示终切，PV表示塑性粘度，YP表示动切力，FLHTHP表示高温高压滤失量。结果分别见表1。
从表1的数据可以得出，实施例1至实施例6中所用强抑制防塌钻井液在不同密度、不同含盐量的情况下仍能维持较低的滤失量、良好的流变性、合适的切力。
抗温性能评价
取上述实施例1至实施例6中钻井液测定其在120℃、130℃、150℃高温热滚后钻井液性能，结果分别见表2、表3、表4。
表2至表4得到了各实施例在不同温度下热滚后所测得的各项性能，从得到的数据可以看出，本发明给出的强抑制防塌钻井液抗温能力强，120℃、130℃热滚后，钻井液性能变化不大，经过150℃热滚后仍具有较低的API滤失量及高温高压滤失量，其次流变性仍能维持在良好的范围，满足钻井需求。
抑制性及储层保护性能评价
取清水和上述实施例1至实施例6中钻井液，对新疆泥页岩岩屑进行滚动回收率实验；取清水和实施例1至实施例6中钻井液滤液，对岩屑在高温高压条件下的膨胀性进行评价，实验结果见表5
从表5中可以看出，岩屑在清水中的滚动回收率仅为41.26%，在实施例1至实施例6的强抑制防塌钻井液中的滚动回收率达到90%以上。岩屑在清水中的高温高压膨胀率达到8.92%，而在实施例1至实施例6的强抑制防塌钻井液滤液中的高温高压膨胀率仅为0.1%左右。由此说明本发明具有良好的抑制能力，能够有效地抑制地层黏土矿物的水化膨胀，提高井壁稳定性和储层保护能力。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (11)
1.一种强抑制防塌钻井液，其特征在于，按重量份数计，含有以下物质：
水1000份；
钻井液用膨润土20-60份；
纯碱5～20份；
碱5～20份；
包被剂10～20份；
流型调节剂5～20份；
页岩抑制剂5～20份；
井壁稳定剂10～30份；
封堵剂10～30份；
润滑剂5～30份；
降滤失剂5～40份；
pH调整剂1～10份；
盐、重晶石可根据需求做适当调节。
2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于：所述的强抑制防塌钻井液按照如下步骤进行：
步骤一：按上述重量份数加入水、纯碱、碱、钻井液用膨润土于泥浆杯中搅拌，预水化24小时；
步骤二：向预水化的膨润土浆中依次将降滤失剂、流型调节剂、井壁稳定剂、封堵剂、包被剂、页岩抑制剂、润滑剂于500r/min转速下依次，缓慢加入到泥浆杯中，充分搅拌至每一种试剂分散均匀后再加入另一种；
步骤三：根据需要加入盐，用pH调节剂调节钻井液pH值在9～11，再根据需要加入重晶石。
3.根据权利要求1-4中任意所述的钻井液，其特征在于所述的包被剂为为强包被抑制剂PLUS-L。
4.根据权利要求1-5中任意所述的钻井液，其特征在于所述的流型调节剂为黄原胶、高粘羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求1-6中任意所述的钻井液，其特征在于所述的页岩抑制剂为聚合醇、聚胺抑制剂ZK-801、泥页岩稳定剂HT-201中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求1-7中任意所述的钻井液，其特征在于所述的井壁稳定剂为化学井壁稳定剂ZK-303、氯化钾、氯化铵中的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求1-8中任意所述的钻井液，其特征在于所述的封堵剂为纳米乳液封堵剂ZK-304、随钻堵漏剂、无荧光防塌封堵剂EP中的一种。
8.根据权利要求1-9中任意所述的钻井液，其特征在于所述的润滑剂为液体润滑剂RH-2、改性石墨润滑剂、水溶性钻井液润滑剂中的一种或两种以上混合物。
9.根据权利要求1-10中任意所述的钻井液，其特征在于所述的降滤失剂为磺化酚醛树脂SMP-1、抗高温降滤失剂CAP、抗高温淀粉FLO-HT、交联淀粉FLOTROL中的一种或两种以上混合物。
10.根据权利要求1-11中任意所述的钻井液，其特征在于所述的pH调整剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或两种配制的饱和溶液。
11.根据权利要求1-12中任意所述的钻井液，其特征在于所述的所述的盐为氯化钠，所述的碱为氢氧化钠，所述重晶石的密度为4.0-4.2g/cm3。
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Application publication date: 20151111 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |