CN105295868B - 一种水基钻井液抑制剂、水基钻井液及其应用 - Google Patents

一种水基钻井液抑制剂、水基钻井液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水基钻井液抑制剂、水基钻井液及其应用。该水基钻井液抑制剂包括全氟辛基季胺碘化物。该水基钻井液包括上述的水基钻井液抑制剂。本发明的水基钻井液能够有效抑制水进入页岩气页岩，明显降低页岩气页岩的吸水量，防止井壁坍塌、卡钻等，从而强化井壁稳定性并减少井下复杂情况。

Description

一种水基钻井液抑制剂、水基钻井液及其应用
技术领域
本发明涉及一种包括全氟辛基季胺碘化物的水基钻井液抑制剂及水基钻井液，属于石油钻井技术领域。
背景技术
我国页岩气资源预测可采储量达10.3×1012-47.0×1012立方米，具有良好的勘探开发前景，一旦成功地规模化勘探开发，能够有效地缓解我国油气供需矛盾，因此页岩气勘探和开发已成为“十二五”国家重大战略。
现阶段，水平钻井技术是页岩气开发的核心技术之一，广泛应用于页岩气开发钻井。为了后期水力压裂增产，水平井段多分布在天然裂缝发育地层，且沿最小水平主应力方向钻进。在钻井过程中，钻井液中的水极易侵入页岩气页岩内部，容易引起页岩气页岩的水化膨胀、分散，从而引起井壁坍塌、卡钻等。因此，抑制水进入页岩气页岩成为水平井开发页岩气资源的关键技术难题之一。
目前，尚无关于能够抑制水进入页岩气页岩的水基钻井液抑制剂的报道，因此，对能够有效抑制水进入页岩气页岩的水基钻井液抑制剂的研究，具有重要的现实意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以有效抑制水进入页岩气页岩，明显降低页岩气页岩的吸水量，防止井壁坍塌、卡钻等，从而强化井壁稳定性并减少井下复杂情况的水基钻井液抑制剂及水基钻井液。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种水基钻井液抑制剂，其中，该水基钻井液抑制剂包括全氟辛基季胺碘化物。
该全氟辛基季胺碘化物的结构式为CF3(CF2)7SO2NHCH2CH2CH2N+(CH3)2CH3I-，可以为本领域常用的全氟辛基季胺碘化物，可通过商购获得。
本发明提供了上述全氟辛基季胺碘化物作为水基钻井液抑制剂的应用。
本发明提供的上述水基钻井液抑制剂中，优选地，该水基钻井液抑制剂还包括水。
本发明提供的上述水基钻井液抑制剂中，优选地，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液抑制剂总重量的0.01％-1％；更优选地，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液抑制剂总重量的0.05％-0.5％。
本发明提供的上述水基钻井液抑制剂可以抑制水进入页岩气页岩。
本发明还提供了一种水基钻井液，该水基钻井液包括上述的水基钻井液抑制剂。
本发明提供了上述全氟辛基季胺碘化物作为水基钻井液的应用。
本发明提供的上述水基钻井液中，优选地，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液总重量的0.01％-1％；更优选地，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液总重量的0.05-0.5％。
本发明提供的上述水基钻井液中，优选地，该水基钻井液中还包括粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂中的一种或几种的组合。
本发明提供的上述水基钻井液中，对粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂的添加量没有特别的限定，可以分别为本领域常用的各种含量。优选地，以该水基钻井液中含有的水的重量为基准，所述粘土的添加量为0％-5％(5％以下)，所述封堵剂的添加量为0％-5％(5％以下)，所述加重剂的添加量为0％-300％(300％以下)，所述增粘剂的添加量为0％-1％(1％以下)，所述润滑剂的添加量为0％-5％(5％以下)，所述降粘剂的添加量为0％-5％(5％以下)，所述降滤失剂的添加量为0％-5％(5％以下)，所述絮凝剂的添加量为0％-5％(5％以下)。
根据本发明的具体实施方式，对于粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂的种类没有特别的限定，可以分别为本领域常用的各种粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂，均为本领域常见的材料，均可市售获得；
优选地，采用的粘土包括膨润土、海泡石和凹凸棒石中的一种或几种的组合；
采用的封堵剂包括沥青、磺化沥青、纳米二氧化硅和纳米重晶石中的一种或几种的组合；
采用的加重剂为重晶石和/或铁矿粉；
采用的增粘剂包括高粘聚阳离子纤维素、高粘羧甲基纤维素钠盐、丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物和羟乙基纤维素中的一种或几种的组合；
采用的润滑剂为塑料小球和/或石墨；
采用的降粘剂包括磺甲基丹宁、磺甲基栲胶、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物和醋酸乙烯酯-顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或几种的组合；
采用的降滤失剂包括羧甲基纤维素钠盐、褐煤碱液、硝基腐植酸钠、铬腐植酸和羧丙基淀粉中的一种或几种的组合；
采用的絮凝剂包括丙烯腈共聚物钾盐、丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物和复合离子型大分子量聚合物中的一种或几种的组合。
在本发明中，对水基钻井液抑制剂和水基钻井液的制备方法没有特殊要求，将各种原料按照比例混合均匀即可。
本发明的水基钻井液可以抑制水进入页岩气页岩中。
本发明中的全氟辛基季胺碘化物对水进入页岩气页岩有强抑制作用，是由于氟原子非常难以被极化，使氟碳链极性小，进而使氟碳链具有较强的疏水、疏油性能，而且氟碳表面活性剂分子在水页岩界面上定向聚集排列成分子膜，从而使其具有抑制水进入页岩气页岩的特性，能够明显降低页岩气页岩的吸水量，进而能够防止井壁坍塌、卡钻和强化井壁稳定性并减少井下复杂事故。
本发明的水基钻井液抑制剂和水基钻井液中由于含有全氟辛基季胺碘化物，可以有效抑制水进入页岩气页岩，明显降低页岩气页岩的吸水量，有效防止井壁坍塌、卡钻等，强化井壁稳定性并减少井下复杂情况。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
如无特别说明，本发明中使用的各材料均可市售获得，其中，采用的全氟辛基季胺碘化物由成都春锋石油科技有限公司生产。
实施例1
本实施例提供了一种水基钻井液抑制剂，其是通过以下步骤制备得到：
将0.1g的全氟辛基季胺碘化物和99.9g的去离子水混合均匀后，得到水基钻井液抑制剂。该水基钻井液抑制剂可以直接作为水基钻井液使用。
实施例2
本实施例提供了一种水基钻井液抑制剂，其是通过以下步骤制备得到：
将0.05g的全氟辛基季胺碘化物和99.95g的去离子水混合均匀后，得到水基钻井液抑制剂。该水基钻井液抑制剂可以直接作为水基钻井液使用。
实施例3
本实施例提供了一种水基钻井液抑制剂，其是通过以下步骤制备得到：
将0.5g的全氟辛基季胺碘化物和99.5g的去离子水混合均匀后，得到水基钻井液抑制剂。该水基钻井液抑制剂可以直接作为水基钻井液使用。
实施例4
本实施例提供了一种水基钻井液抑制剂，其是通过以下步骤制备得到：
将1g的全氟辛基季胺碘化物和99g的去离子水混合均匀后，得到水基钻井液抑制剂。该水基钻井液抑制剂可以直接作为水基钻井液使用。
实施例5
本实施例提供了一种水基钻井液抑制剂，其是通过以下步骤制备得到：
将0.01g的全氟辛基季胺碘化物和99.99g的去离子水混合均匀后，得到水基钻井液抑制剂。该水基钻井液抑制剂可以直接作为水基钻井液使用。
实施例6
本实施例提供了一种水基钻井液，其是通过以下步骤制备得到：
将0.1g的全氟辛基季胺碘化物、181.7g的去离子水、5.5g的膨润土、3.6g的纳米二氧化硅、5.5g的石墨和3.6g的磺甲基丹宁混合均匀后，得到水基钻井液。
实施例7
本实施例提供了一种水基钻井液，其是通过以下步骤制备得到：
将0.1g的全氟辛基季胺碘化物、48g的去离子水、1.9g的海泡石、1.4g的沥青、48.2g的铁矿粉和0.4g的羟乙基纤维素混合均匀后，得到水基钻井液。
实施例8
本实施例提供了一种水基钻井液，其是通过以下步骤制备得到：
将0.1g的全氟辛基季胺碘化物、18.9g的去离子水、0.6g的膨润土和0.4g的磺化沥青混合均匀后，得到水基钻井液。
实施例9
本实施例对实施例1至实施例8水基钻井液抑制剂、水基钻井液、和去离子水(对比例1)进行页岩气页岩的吸水量测定实验。
实施例1-8、对比例1对水进入页岩气页岩的抑制性实验结果如表1所示。其中，以实施例1为例，页岩气页岩的吸水量测定实验的实验方法包括：
垂直于页岩层理面钻取一直径约为25.00mm，高约为12.00mm的岩心柱，将岩心柱置于70℃烘箱中8h，然后取出岩心柱并置于干燥器中在室温下冷却至恒重，称量并记录其质量为W1；
将该岩心柱放入装有70mL实施例1所得样品的100mL广口瓶中，其中，钻井液温度控制在25℃；
在浸泡时间24h后(整个测定过程温度控制为25℃)，将岩心柱取出并用滤纸吸去其表面的水，用天平称量其质量为W2，则1g页岩吸水量由如下公式获得：(W2-W1)/W1。
表1
通过表1中实施例1-8与对比例1的比较结果可知，与水相比，本发明的含有全氟辛基季胺碘化物的水基钻井液抑制剂和水基钻井液，能够显著抑制水进入页岩气页岩，能够明显降低页岩气页岩的吸水量。
通过表1中实施例1与实施例4-5的比较结果可知，当水基钻井液抑制剂中还含有水时，全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液抑制剂重量的0.05％-0.5％时，既能够降低水基钻井液抑制剂的成本，又能够有效抑制水进入页岩气页岩，降低页岩气页岩的吸水量。
通过表1中实施例1与实施例6-8的比较结果可知，当水基钻井液中还进一步含有粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂中的一种或多种时，能够进一步抑制水进入页岩气页岩，进一步降低页岩气页岩的吸水量。
以上实施例说明，本发明中的全氟辛基季胺碘化物、本发明的水基钻井液抑制剂和水基钻井液，能够有效抑制水进入页岩气页岩，明显降低页岩气页岩的吸水量，防止井壁坍塌、卡钻等，从而强化井壁稳定性并减少井下复杂情况。

Claims (10)

1.一种水基钻井液抑制剂，其特征在于，该水基钻井液抑制剂包括全氟辛基季胺碘化物，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液抑制剂总重量的0.01％-1％。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液抑制剂，其特征在于，该水基钻井液抑制剂还包括水。
3.根据权利要求1所述的水基钻井液抑制剂，其特征在于，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液抑制剂总重量的0.05％-0.5％。
4.权利要求1-3任一项所述水基钻井液抑制剂的应用，其特征在于，该水基钻井液抑制剂用于抑制水进入页岩气页岩中。
5.一种水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液包括权利要求1-3任一项所述的水基钻井液抑制剂。
6.根据权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液总重量的0.01％-1％。
7.根据权利要求6所述的水基钻井液，其特征在于，所述全氟辛基季胺碘化物的重量为该水基钻井液总重量的0.05-0.5％。
8.根据权利要求5-7任一项所述的水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液中还包括粘土、封堵剂、加重剂、增粘剂、润滑剂、降粘剂、降滤失剂和絮凝剂中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求8所述的水基钻井液，其特征在于，以该水基钻井液中含有的水的重量为基准，所述粘土的添加量为0％-5％，所述封堵剂的添加量为0％-5％，所述加重剂的添加量为0％-300％，所述增粘剂的添加量为0％-1％，所述润滑剂的添加量为0％-5％，所述降粘剂的添加量为0％-5％，所述降滤失剂的添加量为0％-5％，所述絮凝剂的添加量为0％-5％。
10.权利要求5-9任一项所述水基钻井液的应用，其特征在于，该水基钻井液用于抑制水进入页岩气页岩中。
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