CN106010486A - 煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液 - Google Patents

煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液，所述囊胆剂由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。所述囊胆剂制成的煤层气绒囊钻井液，包括100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂。其目的在于提供一种可有效解决煤层气钻井作业过程中煤层坍塌严重、钻井液漏失量大等问题，具有耐盐、耐钙能力，并且其对煤层井壁稳定效果好，防漏控漏能力强的煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液。

Description

煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液
技术领域
本发明涉及一种适用于煤层气井钻井作业的钻井流体用处理剂，具体地说涉及一种煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液。
背景技术
在煤层气井钻井作业过程中，目前多数都会遇到井壁坍塌严重、钻井液漏失量量大、储层伤害严重等问题。现有的煤层气井用钻井液，包括清水、聚合物钻井等体系。清水钻井液钻进过程中，井壁坍塌及漏失严重，钻进困难且清水大量漏失进入地层易伤害煤层气体流动通道。聚合物钻井液在稳定井壁上具有一定效果，但面对煤层孔缝发育良好导致的钻井液大量漏失，应对效果较差。
为了改善煤层气井钻井作业过程中封堵效果，研究人员从刚性材料入手，研究了材料大小与漏失通道大小的匹配问题，先后提出了1/3架桥规则、2/3架桥规则、孔喉网络模型、理想充填理论、D90充填规则、屏蔽暂堵分形理论，以及固相颗粒多组分滤失模型等，以期能计算出大小合适的封堵材料，全面封堵地层漏失通道。然而，由于地下储层孔隙大小、分布很不均匀，无法利用理论计算的材料大小封堵地层。同时，地下漏失通道的形状很不规则，用形状较规则的材料封堵形状不规则的漏失通道，效果肯定不尽人意。因此，上述研究理论有的仅在一定程度上解决了漏失问题，有的仅仅停留在理论层次上。
在封堵效果不理想的情况下，空气、雾、泡沫、可循环泡沫、微泡等气体型流体被用于煤层气井钻井作业。这些工作流体虽然能解决堵漏材料与漏失通道大小和形状的匹配问题，但这些流体除可循环泡沫、微泡外，对煤层稳定性要求较高，导致钻井作业中煤层井壁坍塌严重，且作业需要特殊设备，从而限制了应用范围。而可循环泡沫、微泡虽然在一定程度上解决了井漏问题，但应用的井深较浅，也无法全面满足煤层气井钻井需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效解决煤层气钻井作业过程中煤层坍塌严重、钻井液漏失量大等问题，具有耐盐、耐钙能力，并且其对煤层井壁稳定效果好，防漏控漏能力强的煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液。
本发明的囊胆剂，其特征是：所述囊胆剂由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
优选地，所述囊胆剂由2.2—2.8重量份的十二烷基氧化胺、7.2—7.8重量份的十八醇或二十四醇、1.2—1.8重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
优选地，所述囊胆剂由2.4—2.6重量份的十二烷基氧化胺、7.4—7.6重量份的十八醇或二十四醇、1.4—1.6重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
优选地，所述囊胆剂由2.5重量份的十二烷基氧化胺、7.5重量份的十八醇或二十四醇、1.5重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
使用上述的囊胆剂制成的煤层气绒囊钻井液，包括100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂。
本发明的煤层气绒囊钻井液用囊胆剂及煤层气绒囊钻井液，采用本发明独有的工艺和组分，其所述囊胆剂由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成，其煤包括100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂。实验表明，本发明的囊胆剂以100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂混合后，其pH值为7.0～9.0，密度为0.85～1.00g/cm3，泡沫体积≥15％，泡沫半衰期≥150.0min，10％氯化钠盐水泡沫体积≥40％，5％氯化钙盐水泡沫体积≥40％。利用本发明的囊胆剂，可有效解决煤层气钻井作业过程中煤层坍塌严重、钻井液漏失量大等问题，其具有耐盐、耐钙能力，并且对煤层井壁稳定效果好，防漏控漏能力强，其有益效果非常突出、显著，此外，本发明的囊胆剂，现场施工简单，储层伤害低。因此，本发明的囊胆剂具有突出的实质性特点和显著的进步。
本发明的囊胆剂，是在研究微泡工作液过程中发现的一种与微泡微观结构不同的新的封堵材料。这种含绒囊结构的封堵材料可按油气储集渗透空间变形或改变性能，最大限度地占据储层储集和渗透空间或形成黏膜层，封堵大小不同的渗流通道。含绒囊结构的钻井液，不仅具有不须附加设备即能实现无固相密度低、控制漏失等优点，还能提高煤层承压能力，实现稳定井壁并降低储层伤害，由此解决了煤层气井钻井作业主要难点的技术。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的具体操作过程，但本发明并不因此而受到任何限制。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明的囊胆剂，由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
本发明的囊胆剂以100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂混合后，其pH值为7.0～9.0，密度为0.85～1.00g/cm3，泡沫体积≥15％，泡沫半衰期≥150.0min，10％氯化钠盐水泡沫体积≥40％，5％氯化钙盐水泡沫体积≥40％。将其用于煤层气井钻井作业，可有效减轻或避免煤层气井钻井作业过程中出现井壁坍塌严重、钻井流体漏失量大的问题。因此，本发明的囊胆剂，可最大限度地隔断流体和漏失通道空间，不须附加设备即能实现无固相密度低、控制漏失等，还能在绒囊钻井流体体系中有效形成绒囊囊胆，并提高绒囊钻井流体耐盐耐钙污染的能力，对于煤层气井用绒囊钻井流体的研发与应用具有重要意义。
作为本发明的进一步改进，上述囊胆剂由2.2—2.8重量份的十二烷基氧化胺、7.2—7.8重量份的十八醇或二十四醇、1.2—1.8重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
作为本发明的进一步改进，上述囊胆剂由2.4—2.6重量份的十二烷基氧化胺、7.4—7.6重量份的十八醇或二十四醇、1.4—1.6重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
作为本发明的进一步改进，上述囊胆剂由2.5重量份的十二烷基氧化胺、7.5重量份的十八醇或二十四醇、1.5重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
使用上述的囊胆剂制成的煤层气绒囊钻井液，包括100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂，该囊胆剂由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
本发明的囊胆剂，是在研究微泡工作液过程中发现的一种与微泡微观结构不同的新的封堵材料。这种含绒囊结构的封堵材料可按油气储集渗透空间变形或改变性能，最大限度地占据储层储集和渗透空间或形成黏膜层，封堵大小不同的渗流通道。含绒囊结构的钻井液，不仅具有不须附加设备即能实现无固相密度低、控制漏失等优点，还能提高煤层承压能力，实现稳定井壁并降低储层伤害，由此解决了煤层气井钻井作业主要难点的技术。
本发明的囊胆剂能够降低气液表面张力，使空气随搅拌进入液相，自然造泡，形成绒囊中心的气胆结构。由于是一种气胆结构，所以需要使用表面活性剂发泡。石油工业常用的表面活性剂发泡剂，以表面活性剂的离子性看，主要是阴离子型或是非离子型。各类型发泡剂均有各自的优缺点。阴离子型发泡剂发泡能力强，但耐盐、钙能力差。而且发泡量大影响工作液泵吸入循环使用；非离子型发泡剂耐盐、钙能力强，但发泡能力差，影响绒囊囊胆形成。因此，本发明的囊胆剂可控制泡沫体积在20％左右。既不影响煤层气囊绒钻井流体的循环，也不至于泡沫体积太低。
本发明是针对绒囊钻井流体在煤层气井的钻井特点而专门设计，主要用于在煤层气绒囊钻井流体内形成绒囊的囊胆。该囊胆剂能够包裹随搅拌作用进入体相内气体，有效在煤层气绒囊钻井流体中充分形成囊胆。本发明的囊胆剂与现有技术中其它具有类似作用的处理剂相比，具有绒囊的囊胆稳定的特点。
表1是本发明的囊胆剂的性能测试表
表1
从表1所列的实验结果可以看出，本发明的囊胆剂的各项性能指标均达到设计要求。同时，20％略多的泡沫体积分数，保证了煤层气绒囊钻井流体能够实现足够数量的绒囊胆；170min以上的半衰期保证了形成煤层气绒囊钻井流体绒囊胆形成后，煤层气绒囊钻井流体的稳定性；50％以上的10％氯化钠溶液、5％氯化钙溶液泡沫体积分数保证了煤层气绒囊钻井流体在遇到地层中高矿化度地层水情况下，煤层气绒囊钻井流体稳定；根据上述绒囊钻井流体囊胆剂的pH值、密度等常规性能，可以快速检验其质量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.囊胆剂，其特征是：所述囊胆剂由2—3重量份的十二烷基氧化胺、7—8重量份的十八醇或二十四醇、1—2重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
2.根据权利要求1所述的囊胆剂，其特征是：所述囊胆剂由2.2—2.8重量份的十二烷基氧化胺、7.2—7.8重量份的十八醇或二十四醇、1.2—1.8重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
3.根据权利要求2所述的囊胆剂，其特征是：所述囊胆剂由2.4—2.6重量份的十二烷基氧化胺、7.4—7.6重量份的十八醇或二十四醇、1.4—1.6重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
4.根据权利要求3所述的囊胆剂，其特征是：所述囊胆剂由2.5重量份的十二烷基氧化胺、7.5重量份的十八醇或二十四醇、1.5重量份的环氧丙基三甲基氯化铵混合制成。
5.使用权利要求1至4中任何一项所述的囊胆剂制成的煤层气绒囊钻井液，其特征是：包括100重量份的水和0.4—0.9重量份的囊胆剂。
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