CN105255459A - 一种环保型无氯根钻井液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，按照以下组分的质量比组成：无氯根强抑制复合盐，8-18%；钻井液提粘剂，0.2-0.3%；水分散阳离子乳化沥青粉，1.5-3%；抗盐抗钙降滤失剂，0.2-0.4%；天然高分子降滤失剂，0.2-0.5%；酸溶暂堵储层保护剂，2-4%；烧碱NaOH，0.1%；其余为清水。环保、无氯根、低密度、低固相强化学抑制性防塌钻井液，在低密度情况下抑制泥岩段的垮塌，以低固相满足长裸眼段降摩减阻。

Description

一种环保型无氯根钻井液及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气勘探开发过程中的钻井液技术领域，尤其涉及一种气井无氯根钻井液及其制备方法。

背景技术

环境保护是当今世界普遍重视的问题之一，随着人类生活水平的不断提高，环保意识日益增强。钻井液在钻探过程中是否对环境尤其是对地下水造成毒性污染以及钻探施工结束后钻井液的排放是否对环境造成毒性污染正受到特别关注。钻井液成为钻探施工中受到环境保护监视的首要对象，成为制约资源钻探开发利用的瓶颈。

苏里格区块原有的复合盐低活度防塌钻井液体系，能很好地解决该区块上漏下塌的技术瓶颈，实现了水平井二开井段安全快速钻进的目标。但是该体系含有NaCl和KCl两种含氯离子的无机盐处理剂，钻井液体系中C_Cl-＞50000ppm。过高的Cl^-浓度，造成土壤板结、植物无法生长、污染地下水，同时无法达到地方环保法中污水的排放标准。因此研发一种不含Cl^-的环保型钻井液体系迫在眉睫。

随着内蒙区域实行钻井液不落地政策和钻井液环保等要求，为满足苏里格区块二开结构水平井钻井液的环保要求，同时还要满足二开结构水平井对钻井液低密度、强抑制、高润滑性能的要求，特开发一种环保型无氯根钻井液--环保型无氯根钻井液。

发明内容

为解决上述问题，本申请的目的是提供一种环保型、无氯根、低密度、低固相强化学抑制性防塌钻井液，在低密度情况下抑制泥岩段的垮塌，以低固相满足长裸眼段降摩减阻的无氯根钻井液及其制备方法。

为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案，一种环保型无氯根钻井液，按照以下组分的质量比组成：

无氯根强抑制复合盐，8-18%；

钻井液提粘剂，0.2-0.3%；

水分散阳离子乳化沥青粉，1.5-3%；

抗盐抗钙降滤失剂，0.2-0.4%；

天然降滤失剂，0.2-0.5%；

酸溶暂堵储层保护剂，2-4%；

烧碱NaOH，0.1%；

其余为清水。

所述的无氯根强抑制复合盐是由甲酸钾、甲酸钠、硫酸钙、硝酸钙、硝酸钠、硫酸钠中的两种或几种盐复合而成。

所述的钻井液提粘剂是是由羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素、复合离子型棉纤维中的一种或几种纤维素复合而成。

所述的水分散阳离子乳化沥青粉是是由氧化沥青、改性沥青、两性离子乳化沥青中的一种或几种沥青复合而成。

所述的抗盐抗钙降滤失剂是由羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、甲基丙磺酸聚合物中的一种或几种成分复合而成。

所述的天然降滤失剂是是由田菁胶、瓜儿胶、胡麻胶、香豆胶中的一种或几种植物胶复合而成。

所述的酸溶暂堵储层保护剂是是由超细钙、石灰石、硫酸钙中的两种或几种固体复合而成。

一种环保型无氯根钻井液的制备方法：按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序配入质量比为0.2-0.3%的钻井液提粘剂、质量比为1.5-3%的水分散阳离子乳化沥青粉、质量比为0.2-0.4%的抗盐抗钙降滤失剂、质量比为0.2-0.5%的天然高分子降滤失剂、质量比为2-4%的酸溶暂堵储层保护剂，循环钻进6-8小时；

步骤二，向步骤一中的井筒中加入质量比为8%的无氯根强抑制复合盐和质量比为0.1%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入无氯根强抑制复合盐，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.15-1.18g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的无氯根强抑制复合盐的质量比为15-18%，停止加入无氯根强抑制复合盐。

本申请采用上述技术方案，具有以下的优点：

1.钻井液体系中所有化工均为无毒或低毒的产品，所有化工均不含Cl^-，绝大部分化工均属于易降解产品，BOD/COD＞0.05。

2.配制出来的钻井液中C_Cl-＜3000ppm，所有Cl^-均来自于配浆的地下水，所以体系中Cl^-含量很低，不会造成环境污染。钻井液体系易降解，BOD/COD＞0.05。

3.该体系化学抑制防塌作用强，能在强化学抑制前提下，配合低密度物理防塌作用，满足低密度安全快速钻进的需要，规避刘家沟组的压差性漏失。

4.该体系润滑性好，钻井液中不需用原油润滑，在二开结构井超常裸眼段钻进时，固相含量少，滑动不托压、粘卡，降摩减阻方面性能优越。

5.水平段钻遇泥岩时，体系抑制性强，足够满足抑制泥岩垮塌的需求，不用循环处理泥浆，节省钻井周期与突遇泥岩井壁垮塌的风险。

6.该体系流变性好，长时间的静止及起下钻，抽汲及激动压力产生小，可以减小压差漏失的几率。

附图说明

图1是本发明钻井液中单盐活度对比图；

图2是本发明研制的钻井液抑制性评价图；

图3是本发明不同密度钻井液中CQFY-1含量对比图；

图4是苏47-3-69H3斜井段摩阻变化曲线图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1

一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，按照以下组分的质量比组成：

无氯根强抑制复合盐，8-18%，作用：无氯根，环保性佳，提高体系环保性，提密度，提高钻井液化学抑制防塌作用，在井壁形成薄膜及降低钻井液的活度；

钻井液提粘剂，0.2-0.3%，作用：钻井液增粘，提高携砂能力；

水分散阳离子乳化沥青粉，1.5-3%，作用：形成坚硬光滑的泥饼，软化点以上有良好的封堵能力；

抗盐抗钙降滤失剂，0.2-0.4%，作用：易降解，环保性好，提粘，护壁，形成光滑致密的泥饼；

天然高分子降滤失剂，0.2-0.5%，作用：易降解，环保性好，降失水，调节流型，形成韧性优良的泥饼；

酸溶暂堵储层保护剂，2-4%，作用：无污染，环保性好，1250目的超细碳酸钙，形成致密泥饼，封堵微裂缝；

烧碱NaOH，0.1%，作用：提高钻井液pH值，防止大分子聚合物发酵，控制钻井液pH在9左右，稳定井壁；

其余为清水。

一种无氯根钻井液的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序打入加入质量比为0.2-0.3%的钻井液提粘剂、质量比为1.5-3%的水分散阳离子乳化沥青粉、质量比为0.2-0.4%的抗盐抗钙降滤失剂、质量比为0.2-0.5%的天然高分子降滤失剂、质量比为2-4%的酸溶暂堵储层保护剂，循环钻进6-8小时；

步骤二，向步骤一种的井筒中加入质量比为8%的无氯根强抑制复合盐和质量比为01%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入无氯根强抑制复合盐，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.15-1.18g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜的为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的无氯根强抑制复合盐的质量比为15-18%，停止加入无氯根强抑制复合盐。

本实施例制的的钻井液所有化工均为无毒或低毒的产品，所有化工均不含Cl^-，绝大部分化工均属于易降解产品，BOD/COD＞0.05；配制出来的钻井液中C_Cl-＜3000ppm，所有Cl^-均来自于配浆的地下水，所以体系中Cl^-含量很低，不会造成环境污染。钻井液体系易降解，BOD/COD＞0.05；该体系化学抑制防塌作用强，能在强化学抑制前提下，配合低密度物理防塌作用，满足低密度安全快速钻进的需要，规避刘家沟组的压差性漏失；该体系润滑性好，钻井液中不需用原油润滑，在二开结构井超常裸眼段钻进时，固相含量少，滑动不托压、粘卡，降摩减阻方面性能优越；水平段钻遇泥岩时，体系抑制性强，足够满足抑制泥岩垮塌的需求，不用循环处理泥浆，节省钻井周期与突遇泥岩井壁垮塌的风险；该体系流变性好，长时间的静止及起下钻，抽汲及激动压力产生小，可以减小压差漏失的几率。

实施例2

本实施例中用到的无氯根强抑制复合盐采用的是西安长庆化工生产的型号为CQFY-1的无氯根强抑制复合盐；

钻井液提粘剂采用的是西安长庆化工生产的型号PAC-HV钻井液提粘剂；

水分散阳离子乳化沥青粉采用的是河南金马生产的型号为SFT-1的水分散阳离子乳化沥青粉；

抗盐抗钙降滤失剂采用的是河南金马生产的型号为JT-1抗盐抗钙降滤失剂；

天然降滤失剂采用的是北京培康生产的型号为NAT-20的天然高分子降滤失剂；

酸溶暂堵储层保护剂采用的是成都得道生产的型号为ZDS的酸溶暂堵储层保护剂；

一、对本实施例制的的钻井液中个成分和制的钻井液的进行室内环保性能评价

1.单剂可降解性能检测

表一是本实施例中各单剂的可降解性能结果：

2.

3.单剂生物毒性检测

表二是本实施例中各单剂的生物毒性检测结果：

4.

5.苏里格气井环保型无氯根CQFY-1钻井液的环保性评价

表三是本实施例制得的环保型无氯根CQFY-1钻井液的环保性结果：

通过上述数据，说明体系中的化工单剂是环保低毒的，配制成的钻井液属于易降解，无毒的水基钻井液体系，是环境友好型钻井液体系。

二、苏里格气井环保型无氯根CQFY-1钻井液防塌抑制性评价

1.室内活度测试试验：

分别在20℃测量各单一盐含量的活度值，根据现场钻井提密度需求，CQFY-1为主要加重剂和盐类抑制剂，且现场加量一般达到15%，所以，在20℃，各盐溶解度范围之内测定其梯度变化时活度值变化趋势。

表四是本实施例中单盐活度值：

NaCL、KCl、CQFY-1、HCOOK等活度值

通过室内试验，如图1可以看出钻井液CQFY-1的活度值最低随着盐含量增加，活度值变小。

2.环保型无氯根CQFY-1钻井液抑制性评价

基浆：0.1%KPAM+0.2%PAC+1.5%GD-K+2%SFT-1+2%ZDS

所有样品均在100°下热滚16小时后冷却至室温，测：密度、失水、泥饼、流变参数

表五是本实施例制得的环保型无氯根CQFY-1钻井液抑制性结果：

通过室内试验，如图2可以看出基浆中加入CQFY-1钻井液后，失水降低，表观粘度和塑性粘度也最低，说明CQFY-1钻井液与体系具有良好的复配性，且抑制性最好。

三、苏里格气井环保型无氯根CQFY-1钻井液施工实例：

苏47-3-69H3井，三开水平井，设计井深4834m，水平段1000米，目的层山西组，山₁ ²段。靶前距350m，造斜点3260m，方位12°。表层段0-694m，直井段694-3266m，斜井段3266-3823m。于造斜点3260m转换泥浆体系。石千峰组顶部以红棕色泥岩为主，造浆严重，钻头容易泥包，进入石千峰前，CQFY-1含盐量高达10%，体系抑制性强，石千峰泥岩成型，不粘筛布。基础配方：0.2%PAC+0.2%JT-1+2%ZDS+0.2%NAT20+1.5%SFT-1+8%CQFY-1+0.1%NaOH；

1.斜井段分段钻井液配方及CQFY-1含量：

表六是本实施例中各试验阶段选用的不同比例组成的钻井液的配方：

2.斜井段分段钻井液性能

表七是不同地段所用不同配方的钻井液所得到的结果：

3.斜井段摩阻变化曲线

通过现场试验CQFY-1组敬业，如图3和图4可以看出，本申请制备的CQFY-1钻井液成功代替了NaCl和KCl，从而剔除钻井液中的Cl ^﹣ ，从而到达环保要求。CQFY-1体系同样具有较强的抑制防塌性，斜井段钻井周期内，石千峰和石盒子的泥岩未出现垮塌，井下稳定，套管下入顺畅。

实施例3

一种无氯根钻井液的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序打入加入质量比为0.2%的羧甲基纤维素钠盐、质量比为3%的氧化沥青、质量比为0.4%的羧甲基淀粉、质量比为0.2%的田菁胶、质量比为4%的超细钙与石灰石的混合物，循环钻进8小时；

步骤二，向步骤一种的井筒中加入质量比为8%的甲酸钾、甲酸钠的混合物和质量比为0.1%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入甲酸钾、甲酸钠的混合物，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.15g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜的为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的甲酸钾、甲酸钠的混合物的质量比为15%，停止加入甲酸钾、甲酸钠的混合物。

表八是本实施例的实验结果：

实施例4

一种无氯根钻井液的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序打入加入质量比为0.3%的羟乙基纤维素、质量比为1.5%的改性沥青、质量比为0.2%的羟丙基淀粉、质量比为0.2%的瓜儿胶、质量比为2%的石灰石与硫酸钙的混合物，循环钻进6小时；

步骤二，向步骤一种的井筒中加入质量比为8%的硫酸钙与硝酸钙混合物和质量比为0.1%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入硫酸钙与硝酸钙混合物，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.16g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜的为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的硫酸钙与硝酸钙混合物的质量比为18%，停止加入硫酸钙与硝酸钙混合物。

以下是本实施例中配制出的斜井段分段钻井液性能：

表九是本实施例的实验结果：

实施例5

一种无氯根钻井液的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序打入加入质量比为0.25%的复合离子型棉纤维、质量比为2.25%的两性离子乳化沥青、质量比为0.3%的甲基丙磺酸聚合物、质量比为0.35%的胡麻胶或香豆胶、质量比为3%的硫酸钙与超细钙的混合物，循环钻进7小时；

步骤二，向步骤一种的井筒中加入质量比为8%的硝酸钠与硫酸钠的混合物和质量比为0.1%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入硝酸钠与硫酸钠的混合物，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.17g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜的为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的硝酸钠与硫酸钠的混合物的质量比为17%，停止加入无氯根强抑制复合盐。

以下是本实施例中配制出的斜井段分段钻井液性能：

表十是本实施例的实验结果：

ρ	FV	FLT	FL	TL	CS	PH	PV	YP	YP/PV
										1.27	44	240	2.2	2.4	0.35	8	23	4	0.17

上述实施例3-5中的超细钙的平均粒径0.02μm。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，按照以下组分的质量比组成：

无氯根强抑制复合盐，8-18%；

钻井液提粘剂，0.2-0.3%；

水分散阳离子乳化沥青粉，1.5-3%；

抗盐抗钙降滤失剂，0.2-0.4%；

天然降滤失剂，0.2-0.5%；

酸溶暂堵储层保护剂，2-4%；

烧碱NaOH，0.1%；

其余为清水。

2.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的无氯根强抑制复合盐是由甲酸钾、甲酸钠、硫酸钙、硝酸钙、硝酸钠、硫酸钠中的两种或几种盐复合而成。

3.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的钻井液提粘剂是由羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素、复合离子型棉纤维中的一种或几种纤维素复合而成。

4.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的水分散阳离子乳化沥青粉是是由氧化沥青、改性沥青、两性离子乳化沥青中的一种或几种沥青复合而成。

5.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的抗盐抗钙降滤失剂是由羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、甲基丙磺酸聚合物中的一种或几种成分复合而成。

6.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的天然降滤失剂是是由田菁胶、瓜儿胶、胡麻胶、香豆胶中的一种或几种植物胶复合而成。

7.根据权利要求1提供的一种环保型无氯根钻井液，其特征在于，所述的酸溶暂堵储层保护剂是是由超细钙、石灰石、硫酸钙中的两种或几种固体复合而成。

8.根据权利要求1所述的一种环保型无氯根钻井液的制备方法：其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤一，开钻后，向井筒中按照以下顺序配入质量比为0.2-0.3%的钻井液提粘剂、质量比为1.5-3%的水分散阳离子乳化沥青粉、质量比为0.2-0.4%的抗盐抗钙降滤失剂、质量比为0.2-0.5%的天然高分子降滤失剂、质量比为2-4%的酸溶暂堵储层保护剂，循环钻进6-8小时；

步骤二，向步骤一中的井筒中加入质量比为8%的无氯根强抑制复合盐和质量比为0.1%的烧碱NaOH，并继续钻进；

步骤三，在钻进的过程中向井筒中继续加入无氯根强抑制复合盐，当井斜为30°时，钻井液的密度达到1.15-1.18g/cm³；

步骤四，继续钻进，直到井斜为45°时，钻井液的密度为1.25g/cm³，加入的无氯根强抑制复合盐的质量比为15-18%，停止加入无氯根强抑制复合盐。