CN105820802A - 一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，由以下组分按重量份组成：水1000‑1200份，膨润土40‑60份，碳酸钠2‑3份，两性离子聚合物包被剂2‑4份，磺钾基酚醛树脂30‑40份，磺化褐煤树脂30‑50份，随钻堵漏剂30‑50份，氯化钾 50‑80份，钻井液用胺基聚醇10‑15份，超细碳酸钙40‑50份，磺化沥青20‑30份，该钻井液用氢氧化钠溶液调节体系pH 值为9。本发明既可以防止钻井液通过砂砾岩层段发生漏失，有效封堵火成岩的微裂缝，还能够抑制泥页岩地层水化分散和水化膨胀，克服了钻进火成岩地层时井漏与井壁坍塌剥落同时存在的问题，具有广阔的市场前景。

Description

一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液
技术领域
本发明涉及一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，具有较强的封堵性能，特别适合于微裂缝发育的火成岩井段的钻进。
背景技术
火成岩指的是由岩浆或者熔岩流冷凝结晶而形成的岩石，其岩性变化较大，发育垂向构造斜裂缝，并伴有胶结较差的砂砾岩层段，在钻井过程中容易发生井漏。此外，扫描电镜微观实验表明，火成岩地层岩石发育有宽度为1μm～2μm的微裂缝，并常伴有泥页岩层段，容易发生井壁坍塌剥落等问题，使钻井施工变得复杂，延长钻井周期，增加钻井成本，从而造成了较大的经济损失，影响了勘探开发的综合经济效益。因此，在火成岩地层钻井中解决井漏和井壁失稳问题成为了钻井液设计的关键。
目前，国内外钻火成岩普遍采用含磺钾基酚醛树脂的聚磺钻井液体系，在钻井液设计中往往只考虑了预防井漏，而没考虑钻井液滤液通过火成岩微裂缝渗滤和夹层泥页岩的水化作用，会导致地层孔隙压力升高，造成井壁失稳坍塌。针对传统钻井液不能对火成岩微裂缝进行有效封堵的缺陷，本发明提供了一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，既可以防止钻井液通过砂砾岩层段发生漏失，有效封堵火成岩的微裂缝，还能够抑制泥页岩地层水化分散和水化膨胀，克服了钻进火成岩地层时井漏与井壁坍塌剥落等同时存在的问题，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，由以下组分按重量份组成：
水H2O 1000-1200份，
膨润土 40-60份，
碳酸钠 2-3份，
两性离子聚合物包被剂(FA367) 2-4份，
磺钾基酚醛树脂(SMP-2) 30-40份，
磺化褐煤树脂(SPNH) 30-50份，
随钻堵漏剂(801-A) 30-50份，
氯化钾 50-80份，
钻井液用胺基聚醇(AP-1) 10-15份，
超细碳酸钙(颗粒粒径为0.2μm-0.6μm) 40-50份，
磺化沥青(FT-1) 20-30份。
该钻井液用氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的溶液调节体系pH值为9。
上述物质均为市售。
该钻井液的制备过程如下：先量取1000-1200份自来水并将水温升至60℃，在低速500r/min电动搅拌下加入40-60份钻井液用膨润土，搅拌15分钟后加入2-3份碳酸钠再搅拌30分钟，常温常压下预水化24小时后，加入2-4份两性离子聚合物包被剂FA367并搅拌10分钟，加入30-40份钻井液用磺钾基酚醛树脂SMP-2搅拌10分钟，加入30-50份钻井液用磺化褐煤树脂SPNH搅拌10分钟，加入30-50份随钻堵漏剂801-A搅拌5分钟，加入50-80份氯化钾搅拌5分钟，加入10-15份钻井液用胺基聚醇AP-1搅拌5分钟，加入20-30份钻井液用磺化沥青FT-1搅拌10分钟，加入40-50份超细碳酸钙(颗粒粒径为0.2μm-0.6μm)在8000r/min下搅拌10分钟，用氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的碱液，调节体系pH为9，搅拌1小时，制得本发明钻进火成岩用钾基沥青质钻井液。
本发明的制备原料中，碳酸钠可以提高膨润土的分散度；两性离子聚合物包被剂能有效地包被钻屑，防止钻屑和泥页岩水化，防止井壁垮塌，有利于井壁稳定；钻井液用磺钾基酚醛树脂可以提高体系的抗温性能，降低钻井液滤失量；钻井液用磺化褐煤树脂可以降低钻井液滤失量，同时有一定的降黏作用，对于巩固井壁，防塌、防卡具有重要作用；随钻堵漏剂为改性天然植物高分子复合材料，可以防止砂砾岩孔隙和裂缝漏失，快速有效封堵钻进过程中所遇到的复杂地层情况，降低钻井液的损耗，阻止固相和液相进入储层，稳定井壁；氯化钾能够抑制泥页岩水化分散和水化膨胀；钻井液用胺基聚醇为聚胺改性聚醚多元醇，起到抑制泥页岩水化分散和水化膨胀的作用；超细碳酸钙，颗粒粒径为0.2μm-0.6μm，封堵火成岩的微裂缝；磺化沥青也起到封堵火成岩的微孔隙和微裂缝的作用。
与现有技术相比，本发明提供的一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液具有以下有益效果：
①具有随钻堵漏能力；
②具有较强的封堵能力；
③具有较强的抑制黏土水化分散和水化膨胀的能力；
④具有较好的抗高温性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一、钻进火成岩用钾基沥青质钻井液的制备
先量取1000克自来水并将水温升至60℃，在低速500r/min电动搅拌下加入40克钻井液用膨润土，搅拌15分钟后加入2克碳酸钠再搅拌30分钟，常温常压下预水化24小时后，加入3克两性离子聚合物包被剂FA367并搅拌10分钟，加入30克钻井液用磺钾基酚醛树脂SMP-2搅拌10分钟，加入40克钻井液用磺化褐煤树脂SPNH搅拌10分钟，加入30克随钻堵漏剂801-A搅拌5分钟，加入50克氯化钾搅拌5分钟，加入10克钻井液用胺基聚醇AP-1搅拌5分钟，加入20克钻井液用磺化沥青FT-1搅拌10分钟，加入40克超细碳酸钙(颗粒粒径为0.2μm-0.6μm)在8000r/min下搅拌10分钟，用氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的碱液，调节体系pH为9，搅拌1小时，制得本发明钻进火成岩用钾基沥青质钻井液。
二、钻进火成岩用钾基沥青质钻井液的性能评价
(1)堵漏性评价
采用高温高压动静态堵漏实验仪(山东中石大石仪科技有限公司)对本发明钻井液体系进行了漏失量测定，结果见表1。
表1钾基沥青质钻井液漏失量测定实验结果
测试体系 实验压力(MPa) 30分钟累计漏失量(mL)
钾基沥青质钻井液+缝宽为1mm的模拟裂缝块 5 50
钾基沥青质钻井液+缝宽为0.5mm的模拟裂缝块 5 30
钾基沥青质钻井液+缝宽为0.2mm的模拟裂缝块 5 20
由表1可知，缝宽为0.2mm～1mm的模拟裂缝块在5MPa的压力下30分钟累计漏失量为20～50mL，说明本发明钾基沥青质钻井液具有较好的堵漏能力。
(2)封堵性评价
采用高温高压静失水评价方法通过GGS42型高温高压滤失仪(青岛恒泰达机电设备有限公司)对本发明钻井液体系进行了高温高压滤失量测定。采用FA型无渗透滤失仪(青岛胶南分析仪器厂)对本发明钻井液体系进行了侵入深度测定，结果见表2、表3。
表2钾基沥青质钻井液高温高压滤失量测定实验结果
钻井液配方 实验温度(℃) 实验压力(MPa) 高温高压滤失量(mL)
钾基沥青质钻井液 150 3.5 5.6
表3钾基沥青质钻井液浸入深度测定实验结果
钻井液配方 填充砂尺寸(目) 工作压力(MPa) 侵入深度(mm)
钾基沥青质钻井液 20-40 0.69 5
由表2、表3可知，钾基沥青质钻井液的高温高压滤失量低至5.6mL，侵入深度低至5mm，具有较好的封堵微孔隙的能力。
(3)抑制性评价
采用BRGL-7型变频滚子加热炉(青岛同春石油仪器有限公司)对本发明钻井液体系进行了滚动回收率测定。采用CPZ-2型双通道常温常压膨胀仪(青岛同春石油仪器有限公司)对本发明钻井液体系进行了线性膨胀率测定，结果见表4、表5。
表4钾基沥青质钻井液滚动回收率测定实验结果
测试体系 实验条件 回收质量(g) 滚动回收率(％)
清水+50g红层土 105℃/16h 5.38 10.76
钾基沥青质钻井液+50g红层土 105℃/16h 48.26 96.52
注：1)红层土为四川红层土岩屑，均为6目～10目大小，回收率为过40目筛网的回收率；
2)表中结果均为3次实验数据均值。
表5钾基沥青质钻井液线性膨胀率测定实验结果
注：1)岩心为钻井液用膨润土在4MPa压力下压制5分钟成型；
2)滤液为体系在105℃条件下热滚16h后压出的滤液；
3)表中结果均为3次实验数据均值。
由表4、表5可知，钾基沥青质钻井液的滚动回收率达到96.52％，16h线性膨胀率只有15.49％，具有较好的抑制水化分散性能及抑制水化膨胀性能。

Claims (3)

1.一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，由以下组分按重量份组成：
水 1000-1200份，
膨润土 40-60份，
碳酸钠 2-3份，
两性离子聚合物包被剂 2-4份，
磺钾基酚醛树脂 30-40份，
磺化褐煤树脂 30-50份，
随钻堵漏剂 30-50份，
氯化钾 50-80份，
钻井液用胺基聚醇 10-15份，
超细碳酸钙 40-50份，
磺化沥青 20-30份，
该钻井液用氢氧化钠溶液调节pH 值为9。
2.如权利要求1所述的一种钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，其特征在于，所述超细碳酸钙的颗粒粒径为0.2μm-0.6μm。
3. 一种如权利要求1或2 所述的钻进火成岩用钾基沥青质钻井液，制备过程如下：先量取1000-1200份自来水并将水温升至60℃，在低速500r/min 电动搅拌下加入40-60份膨润土，搅拌15分钟后加入2-3份碳酸钠再搅拌30分钟，常温常压下预水化24小时后，加入2-4份两性离子聚合物包被剂并搅拌10分钟，加入30-40份磺钾基酚醛树脂搅拌10分钟，加入30-50份磺化褐煤树脂搅拌10分钟，加入30-50份随钻堵漏剂搅拌5分钟，加入50-80份氯化钾搅拌5分钟，加入10-15份钻井液用胺基聚醇搅拌5分钟，加入20-30份磺化沥青搅拌10分钟，加入40-50份超细碳酸钙在8000r/min下搅拌10分钟，用氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的碱液，调节体系pH 为9，搅拌1 小时，制得钻进火成岩用钾基沥青质钻井液。
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