CN105713583A - 一种弹性微球防塌钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于页岩气开发钻进页岩的弹性微球防塌钻井液，它克服井壁失稳问题，抑制页岩地层水化坍塌，钻遇裂缝能及时封堵。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9001000；钻井液用膨润土3060；Na2CO3 1.53；钻井液用页岩抑制剂TSG 3050；降滤失剂SO1 1020；钻井液用弹性微球ISP1 4050；钻井液用润滑降粘剂GFR7 510；改性沥青GLA 1020；钻井液用防塌封堵剂DWF1 1030；用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.21.3g/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、低荧光、抑制封堵能力强，用于页岩钻井。

Description

一种弹性微球防塌钻井液
技术领域
本发明涉及一种用于页岩气开发钻进页岩的弹性微球防塌钻井液，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的深部地层的钻进。
背景技术
目前随着非常规能源页岩气在国内的兴起，页岩气已被证实在我国具有广泛的开采前途，是解决目前国内油气资源紧张，实现油气增储上产，保障国家能源安全的重中之重，与此同时围绕页岩气开发的一些关键科学问题也被提上日程。以往页岩地层是作为非储层进行研究，但随着页岩气的勘探开发进入工业开采实质性阶段，页岩地层作为主力储层进行开发，页岩地层与常规的水敏性泥页岩相比，其水敏较弱，坍塌机理也有所偏颇，导致在进行长水平井钻井时出现滤液侵入，井壁发生周期性坍塌，出现时敏性，钻遇裂缝若不及时封堵，则会出现井壁垮塌等现象。这种以往只会在大段泥膏岩直井段中偶然出现的状况，却在页岩气钻井过程中成为不可避免的情况，加之是水平井，因此其复杂性更高。
目前国内页岩气水平井钻井过程中主要采用移植性和润滑性较好的油基钻井液，但油基钻井液高成本、高污染是其自然缺陷，水基钻井液代替其钻进页岩地层是必然，目前在这方面已经取得很多进展。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，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、储层污染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深层页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩水化分散，钻遇裂缝及时封堵，为此特提供一种弹性微球防塌钻井液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种弹性微球防塌钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的组分及其含量，其质量单位为克：
用氢氧化钠加水配成质量百分浓度为40％的碱液，调节体系pH值为9；用钻井液加重剂重晶石加重体系密度至1.2-1.3g/cm3。
本发明一种弹性微球防塌钻井液的制备方法是：
先量取900-1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30-60克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入1.5-3克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h；再在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克钻井液用页岩抑制剂TSG搅拌5分钟，加入10-20克钻井液用降滤失剂SO-1搅拌10分钟，加入40-50克钻井液用弹性微球ISP-1搅拌15分钟，加入5-10克钻井液用润滑降粘剂GFR-7搅拌15分钟，加入10-20克改性沥青GLA搅拌20分钟，然后加入10-30克钻井液用防塌封堵剂DWF-1搅拌5分钟；最后用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.2-1.3g/cm3，制得本弹性微球防塌钻井液。
上述制备方法所用钻井液用膨润土、钻井液用页岩抑制剂TSG、钻井液用降滤失剂SO-1、钻井液用弹性微球ISP-1、钻井液用润滑降粘剂GFR-7、改性沥青GLA、碳酸钠Na2CO3、氢氧化钠NaOH、钻井液用防塌封堵剂DWF-1、钻井液用加重剂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本弹性微球防塌钻井液基本原料明细表
本发明提供的钻进页岩用弹性微球防塌钻井液与现有所使用的页岩钻井液体系相比有如下优点：①具有较强的抑制封堵能力；②防止井壁坍塌；③弹性微球可变形，在裂缝中充分填充进行封堵；④对环境污染小，有良好的流变性；⑤采用无荧光材料避免干扰等。
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1：一种弹性微球防塌钻井液的配制方法。
先量取1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入1.5克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h；再在低速500r/min电动搅拌下加入30克钻井液用页岩抑制剂TSG搅拌5分钟，加入20克钻井液用降滤失剂SO-1搅拌10分钟，加入50克钻井液用弹性微球ISP-1搅拌15分钟，加入5克钻井液用润滑降粘剂GFR-7搅拌15分钟，加入10克改性沥青GLA搅拌20分钟，然后加入30克钻井液用防塌封堵剂DWF-1搅拌5分钟；最后用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.2g/cm3，制得本弹性微球防塌钻井液。
实例2：采用XGRL－2型滚子加热炉对本发明的弹性微球防塌钻井液体系进行了滚动回收率测定。
表2岩样滚动回收率(150℃/16h)
表3本弹性微球防塌钻井液体系线性膨胀性实验结果
由表2、表3本弹性微球防塌钻井液的滚动回收率及线性膨胀率实验可知，滚动回收率达到99％以上，16h线性膨胀率只有18.47％，说明该水基钻井液体系具有较好的抑制性能。

Claims (2)

1.一种弹性微球防塌钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：
用氢氧化钠加水配成质量百分浓度为40％的碱液，调节体系pH值为9；用钻井液加重剂重晶石加重体系密度至1.2-1.3g/cm3。
2.一种如权利要求1所述钻井液的配制方法，其特征是：先量取900-1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30-60克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入1.5-3克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h；再在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克钻井液用页岩抑制剂TSG搅拌5分钟，加入10-20克钻井液用降滤失剂SO-1搅拌10分钟，加入40-50克钻井液用弹性微球ISP-1搅拌15分钟，加入5-10克钻井液用润滑降粘剂GFR-7搅拌15分钟，加入10-20克改性沥青GLA搅拌20分钟，然后加入10-30克钻井液用防塌封堵剂DWF-1搅拌5分钟；最后用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.2-1.3g/cm3，制得本弹性微球防塌钻井液。
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