CN105331338A - 一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防漏型高性能水基钻井液,其包括水、高效抑制剂、纳微米封堵剂、高效润滑剂、增粘剂、降滤失剂、活度控制剂、加重剂,其配比以水的体积为基准计为:水100mL,高效抑制剂1-3g,纳微米封堵剂1-3g,润滑剂3-5g,降滤失剂0.3-0.5g,活度控制剂3-5g,增粘剂0.3-0.7g,加重剂20-150g。防漏型高性能水基钻井液体系具有良好的抑制微裂缝开启能力,封堵纳微米级微裂缝等优良性能,是一种用于微裂缝发育硬脆性泥页岩、玄武岩地层钻进的优质钻井液。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开发钻井液技术,更具体地说,涉及一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法。
背景技术
涪陵焦石坝国家级页岩气示范区,在韩家店组至龙马溪组上部为大段硬脆性泥岩,并且含有少量的碳质泥岩,易剥落掉块、坍塌;地层层理、微裂缝发育,易发生诱导性漏失;长稳斜段井眼轨迹控制带来的摩阻高,扭矩大,定向托压严重。目前,现场使用聚合物KCl润滑钻井液体系,抑制剂、包被剂单一,不能满足大段硬脆性泥岩井壁稳定与钻井液流变性控制的需要,随钻封堵性能差,地层承压能力弱,易发生诱导性漏失等问题,润滑性不好,不能降低钻井液流动阻力,从而造成循环压耗,由于抑制性和润滑性不够,造成钻头易产生泥包,造成机械钻速降低。随着页岩气开发向深层发展,钻井过程中遇到的地层越来越复杂,钻进中井壁失稳、诱导性漏失、大斜度井段摩阻高,扭矩大等复杂问题越来越突出,迫切需要发明一套防漏型高性能水基钻井液来解决以上问题,从而达到提速提效的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法,可以防止硬脆性泥岩地层微裂缝开启和发生诱导性漏失。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
一种防漏型高性能水基钻井液,其包括水、高效抑制剂、纳微米封堵剂、高效润滑剂、增粘剂、降滤失剂、活度控制剂、加重剂,其配比以水的体积为基准计为:水100mL,高效抑制剂1-3g,纳微米封堵剂1-3g,润滑剂3-5g,降滤失剂0.3-0.5g,活度控制剂3-5g,增粘剂0.3-0.7g,加重剂20-150g。
按上述方案,所述的高效抑制剂为硅醇、多元胺、氯化胆碱等中的一种或几种按任意比例的混合物。其中,所述硅醇为三甲基硅醇、2-三甲基硅乙醇、甲基硅醇等中的一种或几种按任意比例的混合物;所述多元胺为聚醚二胺、己二胺等中的一种或几种按任意比例的混合物。
按上述方案,所述的纳微米封堵剂为纳米二氧化硅、沥青粉、超细碳酸钙等中的一种或几种按任意比例的混合物。
按上述方案,所述的高效润滑剂为纳米石墨粉、聚合醇醚、原油等中的一种或几种按任意比例的混合物。其中,所述聚合醇醚为聚乙二醇十八醇醚、聚乙二醇对异辛基苯基醚、聚乙二醇醚中的一种或几种按任意比例的混合物。
按上述方案,所述的增粘剂为XC、HV-CMC、HV-PAC等中的一种或几种按任意比例的混合物。
按上述方案,所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素等,本发明实施例中主要采用由荆州嘉华科技有限公司生产的低粘聚阴离子纤维素。
按上述方案,所述的活度控制剂为氯化钠、氯化钾、氯化钙等中的一种或几种按任意比例的混合物。
按上述方案,所述的加重剂为铁矿粉、重晶石、石灰石等中的一种或几种按任意比例的混合物。
本发明所述防漏型高性能水基钻井液的制备方法:在室温条件下,按照原料水、增粘剂、降滤失剂、纳微米封堵剂、高效抑制剂、高效润滑剂、活度控制剂、加重剂的顺序依次添加原料,每加完一种原料,均需要搅拌均匀再添加下一种原料,搅拌的速度为8000RPM。
与现有技术相比,本发明所述防漏型高性能水基钻井液具有如下优点:(1)由增粘剂所形成的弱凝胶,剪切稀释能力强,低剪切速率粘度高,在井壁表面形成滞流层,阻止钻井液向地层深部侵,弱凝胶在低剪切速率(约7s-1)或静止状态下,能形成分子间弱交联,其粘度达20000mPa·s以上,高速梯度下(约1000s-1)能剪切变稀,仍具有较高的粘度,粘度可达100-50mPa·s,还可以提高带砂能力,防止环空钻屑含量过高,局部密度增加,引发井漏;(2)高效抑制,抑制深部泥岩地层水化膨胀,降低膨胀压,从而防止微裂缝的开启;(3)纳微米封堵,封堵微裂缝,形成内外泥饼,内泥饼渗透率接近于0,阻止钻井液漏失,提高近井壁地带微裂缝的封堵性;(4)高效润滑,提高钻井液和泥饼的润滑性,在钻具表面形成亲油性薄膜,不易粘附钻屑,在井壁表面形成致密疏水型泥饼,降低大斜度井段的摩阻和扭矩和防止PDC钻头泥包,降低钻井液流动阻力,从而降低环空压力损耗;(5)活度抑制剂控制地层和钻井液的活度平衡,防止自由水向地层侵入,采用反渗透技术,保持井壁稳定,防止微裂缝的开启。
本发明所述防漏型高性能水基钻井液体系具有强抑制性,低剪切速率粘度高,封堵性强,润滑性好,失水低,配方组成简单等特性,能够满足硬脆性泥岩、微裂缝发育等易井壁失稳、漏失等复杂地层以及大斜度井甚至水平井的钻井技术要求。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种防漏型高性能水基钻井液,其包括清水400mL、高效抑制剂三甲基硅醇4克、纳微米封堵剂纳米二氧化硅4克、高效润滑剂聚乙二醇醚12克、增粘剂XC1.2克、降滤失剂低粘聚阴离子纤维素LV-PAC1.2克、活度控制剂氯化钠12克和加重剂重晶石120克。
上述防漏型高性能水基钻井液的制备方法:量取400毫升清水,在高速搅拌(8000r/min)的情况下,加入1.2克XC,搅拌10分钟;继而加入1.2克LV-PAC,搅拌10分钟;再加入4克的纳米二氧化硅,搅拌10分钟;再加入4克三甲基硅醇,搅拌10分钟;然后加入12克聚乙二醇醚,搅拌10分钟;再加入12克氯化钠,搅拌10分钟;最后加入120克重晶石(密度1.30g/cm3)搅拌20分钟,得到防漏型高性能水基钻井液。
本实施例所配制的防漏型高性能水基钻井液性能如表1所示,各参数均是在室温下测定的,其中,滚前状态是配制完后测定性能,滚后状态是将所配制的钻井液在80℃下热滚16h,然后冷却到室温测定性能。PV表示:塑性粘度;YP表示:动切力;GEL:静切力;API:常温中压失水;LSRV:低剪切速率粘度;HTHP:高温高压失水;砂床深度:表示钻井液的封堵能力,深度越小,表示封堵性能越好;润滑系数:钻井液的润滑性,润滑系数越小,表示润滑性越好;热滚回收率:是用来评价钻井液的抑制性的方法,热滚回收率越高,表示抑制性越强。
钻井液性能测定方法按照以下石油行业标准进行执行:
1、石油天然气工业钻井液现场测试第一部分水基钻井液GB/T16783.1-2006(PV、
YP、GEL、API、LSRV、HTHP参数按照本标准执行)
2、钻井液用润滑剂评价程序SY/T6094-94(润滑系数按照本标准执行)
3、页岩抑制剂评价方法SY/T6335-1997(热滚回收率按照本标准执行)
4、钻井液用桥接堵漏材料室内试验方法SY/T5840-2007(砂床深度按照本标准执行)
表1钻井液性能实验数据
注:热滚条件:80℃×16h
实施例2
一种防漏型高性能水基钻井液,其包括清水400mL、高效抑制剂聚醚二胺6克、纳微米封堵剂沥青粉6克、高效润滑剂纳米石墨粉16克、增粘剂HV-CMC1.6克、降滤失剂低粘聚阴离子纤维素LV-PAC1.6克、活度控制剂氯化钾16克和加重剂重晶石120克。
上述防漏型高性能水基钻井液的制备方法:量取400毫升清水,在高速搅拌(8000r/min)的情况下,加入1.6克HV-CMC,搅拌10分钟;继而加入1.6克LV-PAC,搅拌10分钟;再加入6克沥青粉,搅拌10分钟;再加入6克聚醚二胺,搅拌10分钟;然后加入16克纳米石墨粉,搅拌10分钟;再加入16克氯化钾,搅拌10分钟;最后加入120克重晶石(密度1.30g/cm3)搅拌20分钟,得到防漏型高性能水基钻井液。
本实施例所配制的防漏型高性能水基钻井液性能如表2所示,各参数含义及测试方法与实施例1相同。
表2钻井液性能实验数据
注:热滚条件:80℃×16h
实施例3
一种防漏型高性能水基钻井液,其包括清水400mL、高效抑制剂氯化胆碱8克、纳微米封堵剂超细碳酸钙12克、高效润滑剂原油20克、增粘剂HV-PAC2.0克、降滤失剂低粘聚阴离子纤维素LV-PAC1.6克、活度控制剂氯化钙20克和加重剂重晶石120克。
上述防漏型高性能水基钻井液的制备方法:量取400毫升清水,在高速搅拌(8000r/min)的情况下,加入2.0克HV-PAC,搅拌10分钟;继而加入1.6克LV-PAC,搅拌10分钟;再加入12克的超细碳酸钙,搅拌10分钟;再加入8克氯化胆碱,搅拌10分钟;然后加入20克原油,搅拌10分钟;再加入20克氯化钙,搅拌10分钟;最后加入120克重晶石(密度1.30g/cm3)搅拌20分钟,得到防漏型高性能水基钻井液。
本实施例所配制的防漏型高性能水基钻井液性能如表3所示,各参数含义及测试方法与实施例1相同。
表3钻井液性能实验数据
注:热滚条件:80℃×16h
由表1-3可知,本发明所述高性能水基钻井液具有良好的抑制性、润滑性、封堵性,高的低剪切速率粘度,可以有效封堵微裂缝、防止微裂缝的开启,从而起到防止诱导性漏失的作用;滚前滚后的数据对比分析表明所发明的高性能水基钻井液具有良好的抗温能力,高温老化后的各项性能依然稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干改进和变换,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于它包括水、高效抑制剂、纳微米封堵剂、高效润滑剂、增粘剂、降滤失剂、活度控制剂、加重剂,其配比以水的体积为基准计为:水100mL,高效抑制剂1-3g,纳微米封堵剂1-3g,润滑剂3-5g,降滤失剂0.3-0.5g,活度控制剂3-5g,增粘剂0.3-0.7g,加重剂20-150g。
2.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的高效抑制剂为硅醇、多元胺、氯化胆碱中的一种或几种按任意比例的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述硅醇为三甲基硅醇、2-三甲基硅乙醇、甲基硅醇中的一种或几种按任意比例的混合物;所述多元胺为聚醚二胺、己二胺中的一种或几种按任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的纳微米封堵剂为纳米二氧化硅、沥青粉、超细碳酸钙中的一种或几种按任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的高效润滑剂为纳米石墨粉、聚合醇醚、原油中的一种或几种按任意比例的混合物;所述聚合醇醚为聚乙二醇十八醇醚、聚乙二醇对异辛基苯基醚、聚乙二醇醚中的一种或几种按任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的增粘剂为XC、HV-CMC、HV-PAC中的一种或几种按任意比例的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素。
8.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的活度控制剂为氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种或几种按任意比例的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种防漏型高性能水基钻井液,其特征在于所述的加重剂为铁矿粉、重晶石、石灰石中的一种或几种按任意比例的混合物。
10.权利要求1-9之一所述防漏型高性能水基钻井液的制备方法,其特征在于它是按照原料水、增粘剂、降滤失剂、纳微米封堵剂、高效抑制剂、高效润滑剂、活度控制剂、加重剂的顺序依次添加原料,并搅拌混合均匀。
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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 |
Application publication date: 20160217 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |