CN105694829B - 一种钻进页岩用低摩阻钻井液 - Google Patents

一种钻进页岩用低摩阻钻井液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于页岩气开发的钻进页岩用低摩阻钻井液。它能克服井壁失稳，抑制页岩地层水化坍塌，降低摩阻防止井下复杂。其技术方案是制备该钻井液所用原料的组分及其含量为，质量单位为克：自来水900‑1000；钻井液用膨润土30‑50；Na2CO31.5‑2.5；钻井液用强包抑制剂HX‑9 30‑40；钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT‑1 5‑10；钻井液用天然高分子降滤失剂WNP‑2 10‑20；钻井液用降粘剂MFC 1‑3；钻井液用纳米石蜡乳液20‑40；钻井液用固体润滑剂HRH‑201 10‑20；用40％的碱液调节体系pH为9，加入重晶石调节其密度至1.25g/cm3，制得本钻井液。本钻井液体系对环境污染小，有良好的流变性、润滑性、抑制封堵能力强，用于页岩钻井。

Description

一种钻进页岩用低摩阻钻井液
技术领域
本发明涉及一种用于页岩气开发的钻进页岩用低摩阻钻井液，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的钻进。
背景技术
目前国内外页岩气井普遍采用油基钻井液，由于油基钻井液可提高水湿性页岩的毛细管压力，防止钻井液对页岩的侵入，通过使用油基钻井液和合成基钻井液，可以有效地解决井壁不稳定的问题。在应对页岩气水平井井壁稳定方面，采用油基钻井液体系是国外目前最有效的措施。但即使采用油基钻井液，对裂缝或层理发育的页岩地层，还必须强化封堵，以减少液体进入地层造成的压力传递(阻断流体通道)。油基钻井液在润滑、防卡和降阻作用方面有着水基钻井液无法比拟的优势，可以避免滑动钻井时的拖压问题，这也是其广泛应用的根本原因所在。但由于油基工作液使低渗透油层和气层的润湿性改变而造成伤害,使储层渗透率大为降低，从而降低油井产量。因此,在低渗透油层应慎重采用油基钻井液钻开产层,尤其是油基钻井液内有乳化剂、表面活性剂时。
相比油基钻井液的优缺点水基钻井液优点有：①环保；②天然气浸易发现；③温度对流变性影响较小；④成本相对低；⑤遇井漏容易处理等，缺点有：①井壁稳定性差；②热稳定性相对较差，易于高温凝胶化；③抗污染性差(固相及CO2、H2S气体污染)，维护处理工作量大；④润滑防卡能力不足。因此，研制一种能适用于页岩地层的新型水基钻井液替代油基钻井液能够解决井壁稳定、降低摩阻等问题则是目前页岩气钻井的关键技术，也是国内外页岩钻井的难点所在。
发明内容
本发明的目的是：为了克服目前使用水基钻井液钻进页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩地层水化坍塌，能有效封堵页岩微纳米孔缝并有效降低摩阻、防止卡钻等复杂情况的发生，为此特提供一种钻进页岩用低摩阻钻井液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻进页岩用低摩阻钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其中质量单位为克：
用质量百分浓度为40％的NaOH溶液调节体系pH值为9；用重晶石调节钻井液密度至1.25g/cm3。
本发明一种钻进页岩用低密度荧光钻井液的制备方法是：
先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克的钻井液用膨润土，搅拌10min，加入1.5-2.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h；再在高速8000r/min电动搅拌下加入30-40克钻井液用强包抑制剂HX-9搅拌10min，在低速500r/min电动搅拌下加入5-10克钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT-1搅拌5min，加入10-20克钻井液用天然高分子降滤失剂WNP-2搅拌5min，加入1-3克钻井液用降粘剂MFC搅拌5min；然后加入20-40克钻井液用纳米石蜡乳液搅拌10min，加入10-20克钻井液用固体润滑剂HRH-201搅拌20min；最后用NaOH加水配制成40％的碱液，调节体系pH为9。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.25g/cm3搅拌1小时，制得本钻进页岩用低摩阻钻井液。
上述制备方法所用钻井液用膨润土、Na2CO3、钻井液用强包抑制剂HX-9、钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT-1、钻井液用天然高分子降滤失剂WNP-2、钻井液用降粘剂MFC、钻井液用纳米石蜡乳液、钻井液用固体润滑剂HRH-201、重晶石均为市场上销售产品，购置时严格按行业标准或企标检验，合格者才能使用。具体见表1。
表1本低密度荧光钻井液基本原料明细表
本发明提供的钻进页岩用低密度水基钻井液与目前所使用的页岩钻井液体系相比有如下有益效果：①本钻井液相比油基钻井液对环境污染小；②具有较强的抑制封堵能力；③能有效降低坍塌压力；④降低摩阻，能有效防止卡钻等复杂事故的发生；⑤遇井漏容易处理等。
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明作进一步的说明
实例1：一种钻进页岩用低密度荧光钻井液的配制方法。
先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30克的钻井液用膨润土，搅拌10min，加入1.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h；再在高速8000r/min电动搅拌下加入40克钻井液用强包抑制剂HX-9搅拌10min，在低速500r/min电动搅拌下加入10克钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT-1搅拌5min，加入20克钻井液用天然高分子降滤失剂WNP-2搅拌5min，加入2克钻井液用降粘剂MFC搅拌5min；然后加入40克钻井液用纳米石蜡乳液搅拌10min，加入20克钻井液用固体润滑剂HRH-201搅拌20min；最后用NaOH加水配制成40％的碱液，调节体系pH为9。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.25g/cm3搅拌1小时，制得本钻进页岩用低摩阻钻井液。
实例2：采用XGRL－2型滚子加热炉对本发明钻井液体系进行了滚动回收率测定。
表2本钻进页岩用低摩阻钻井液体系滚动回收率实验结果
钻井液配方 实验条件 回收质量(g) 回收率(％)
清水+50g红层土 105℃/16h 5.38 10.76
钻井液体系+50g红层土 105℃/16h 48.78 97.56
注：1)红层土为四川红层土岩屑，页岩露头为长7页岩露头，均为6～10目，回收率为过40目回收率；2)表中结果均为2次实验数据均值。
表3本钻进页岩用低摩阻钻井液体系线性膨胀性实验结果
注：1)岩芯为钻井液用膨润土(配浆土)压制成型；2)滤液为体系热滚105℃/16h后压出的滤液；3)表中结果均为2次实验数据均值。
由表2、表3该钻进页岩用低摩阻钻井液体系的滚动回收率及线性膨胀率实验可知，滚动回收率达到97％以上，16h线性膨胀率只有21.97％具有较好的抑制水化分散及膨胀性。
实例3：采用XGRL－2型滚子加热炉对本钻进页岩用低摩阻钻井液体系进行热滚，测试该钻进页岩用低摩阻钻井液体系热滚后的基本性能。
表4本钻进页岩用低摩阻钻井液体系热滚后进本性能评价
由表4该钻进页岩用低摩阻钻井液体系的基本性能评价可知，钻井液体系具有良好的基本性能，流变性、失水造壁性良好。
实例4：采用泥浆分析仪对该钻进页岩用低摩阻钻井液体系形成的泥饼进行润滑性评价。
表5本钻进页岩用低摩阻钻井液体系润滑性评价
钻井液体系 倾斜角度 润滑系数
钻进页岩用低摩阻钻井液 2.5° 0.0437
由表5该钻进页岩用低摩阻钻井液体系的润滑性评价可知，钻井液体系具有良好的润滑性，能降低摩阻、防止卡钻等复杂情况的发生。

Claims (2)

1.一种钻进页岩用低摩阻钻井液，其特征在于，制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：
用质量百分浓度为40％的NaOH溶液调节体系pH值为9；用重晶石调节钻井液密度至1.25g/cm3。
2.一种钻进页岩用低摩阻钻井液的制备方法，其特征在于，先量取900-1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克的钻井液用膨润土，搅拌10min，加入1.5-2.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h；再在高速8000r/min电动搅拌下加入30-40克钻井液用强包抑制剂HX-9搅拌10min，在低速500r/min电动搅拌下加入5-10克钻井液用抗高温抗盐防塌降滤失剂KFT-1搅拌5min，加入10-20克钻井液用天然高分子降滤失剂WNP-2搅拌5min，加入1-3克钻井液用降粘剂MFC搅拌5min；然后加入20-40克钻井液用纳米石蜡乳液搅拌10min，加入10-20克钻井液用固体润滑剂HRH-201搅拌20min；最后用NaOH加水配制成40％的碱液，调整体系pH为9；搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.25g/cm3搅拌1小时，制得本钻进页岩用低摩阻钻井液。
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