CN106221684A - 一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂5～15％，抗温剂3～5％，抑制剂3～7％，提粘剂0.3～0.5％，降滤失剂2.0～3.0％，封堵剂4.0～8.0％，碱度控制剂0.1～0.15％，润滑剂1.0～2.0％，固体加重剂30～50％。本发明通过架桥、填充、变形、液阻效应等协同作用，使在井壁表面形成的封堵层，胶结致密，对微裂缝具有良好的封堵作用，有效降低钻井液滤液浸入泥岩微裂缝，突出封堵性能同时兼顾其它性能；增加了液相密度，降低了固相含量，有利用钻井液流变性的调节；有利于储层保护，提高油气井产量。

Description

一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液及制备方法
技术领域
本发明属于油气田钻井技术领域，具体涉及一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液及制备方法，适合长水平段复杂岩性碳质泥岩、泥岩地层钻进。
背景技术
随着长庆气田近二十多年的开发，目前开发的水平井区块目的层物性已相对较差，加之地层的非均质性，同时水平段设计长度越来越长，有的井水平段设计达2000米，一般水平段设计在1500米，这样在水平段钻井过程中不可避免的会钻遇复杂井段，特别是碳质泥岩井段。这些碳质泥岩属于硬脆性泥岩，微裂缝发育，比泥岩、煤层都硬，在直井钻进过程中基本不会出现的问题，而在水平段钻进中问题严重，掉块、坍塌严重，造成井下复杂屡屡发生，造成填井侧钻，甚至多次填井侧钻，延长了施工周期，增加了钻井成本。
目前，长庆区块在水平段碳质泥岩井段施工过程中，钻井液体系从聚磺钻井液体系到无土相盐水聚合物体系。这些体系基本上满足了正常井段钻井需求，但对于碳质泥岩施工过程中还存在不足，造成井下复杂事故的井屡有发生。
发明内容
本发明的目的是对现有钻井液封堵性及流变性进行优化改进，以适合长水平段含碳质泥岩复杂地层安全钻井作业，保证安全钻进，提高生产时效，降低钻井成本。
为此，本发明提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂5～15％，抗温剂3～5％，抑制剂3～7％，提粘剂0.3～0.5％，降滤失剂2.0～3.0％，封堵剂4.0～8.0％，碱度控制剂0.1～0.15％，润滑剂1.0～2.0％，固体加重剂30～50％。
所述液相加重剂8％，抗温剂3％，抑制剂5％，提粘剂0.4％，降滤失剂2.0％，封堵剂6.0％，碱度控制剂0.1％，润滑剂1.5％，固体加重剂40％。
所述液相加重剂为氯化钠。
所述抗温剂为甲酸钠。
所述抑制剂为氯化钾。
所述提粘剂为占水的质量百分比0.1～0.2％黄原胶和0.2～0.3％高粘聚阴离子纤维素。
所述降滤失剂为羧甲基淀粉、低粘聚阴离子纤维素、磺化酚醛树脂中的一种或几种。
所述封堵剂为1000目以上的超细碳酸钙粉、改性石蜡、聚合醇或沥青中的两种或两种以上。
所述润滑油剂为生物油润滑剂。
本发明还提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)根据现场需要在配浆罐内装入一定体积的水；
步骤2)按上述配比，将配方量的碱度控制剂、提粘剂、降滤失剂、封堵剂，在混浆泵作用下加入清水中，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤3)再按比例加入液相加重剂、抗温剂、抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤4)按现场密度要求，加入固体加重剂，搅拌均匀；
步骤5)根据现场使用中对润滑性要求，加入1.0～2.0％的润滑剂。
本发明的有益效果是：
(1)利用提粘剂、降滤失剂、封堵剂刚性软硬结合的措施，通过架桥、填充、变形、液阻效应等协同作用，使在井壁表面形成的封堵层，胶结致密，对微裂缝具有良好的封堵作用，有效降低钻井液滤液浸入泥岩微裂缝，突出封堵性能同时兼顾其它性能；
(2)钻井液中抑制剂、抗温剂、加重剂既满足抑制、抗温、加重作用又增加了液相密度，降低了固相含量，有利用钻井液流变性的调节；
(3)该体系配方的封堵性、抑制性强，不但体系性能良好，而且有利于储层保护，提高油气井产量。
具体实施方式
本发明提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂5～15％，抗温剂3～5％，抑制剂3～7％，提粘剂0.3～0.5％，降滤失剂2.0～3.0％，封堵剂4.0～8.0％，碱度控制剂0.1～0.15％，润滑剂1.0～2.0％，固体加重剂30～50％。
碳质泥岩防塌的强封堵钻井液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)根据现场需要在配浆罐内装入一定体积的水；
步骤2)按上述配比，将配方量的碱度控制剂、提粘剂、降滤失剂、封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤3)再按比例加入液相加重剂、抗温剂、抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤4)按现场密度要求，加入固体加重剂，搅拌均匀；
步骤5)根据现场使用中对润滑性要求，加入1.0～2.0％的润滑剂。
实施例1：
本实施例提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂8％，抗温剂3％，抑制剂3％，提粘剂0.4％，降滤失剂2.4％，封堵剂6.5％，碱度控制剂0.1％，润滑剂1.0％，固体加重剂43％。
制备过程：在配浆罐内装入100方的水；将0.1吨的碱度控制剂、0.4吨的提粘剂、2.4吨的降滤失剂、6.5吨的封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；再加入8吨的液相加重剂、3吨的抗温剂、3吨的抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；根据现场需求，加入1.0吨的润滑剂，43吨的固体加重剂，搅拌均匀，即得。
本实施例中碱度控制剂为氢氧化钠、提粘剂为0.2％黄原胶(相对分子质量在2×106～2×107)和0.2％高粘聚阴离子纤维素；降滤失剂为1.0％羧甲基淀粉(商品名称为：抗盐降滤失剂GD-K(3)型，华北石油光大石化有限公司)+0.4％低粘聚阴离子纤维素(表观粘度≤25mPa·s，山东一滕化工有限公司)+1.0％磺化酚醛树脂(型号为SMP-1，成都川锋化学工程有限责任公司)；封堵剂为1.0％磺化沥青(型号G309-JLS，新乡市振华钻井液材料有限公司)+4.0％超细碳酸钙粉(1250目，商品名称：酸溶性暂堵剂G302-SZD，型号是G302-SZD，成都川锋化学工程有限责任公司)+1.0％改性石蜡(商品名称：低荧光防塌封堵剂改性石蜡，型号G314-FDJ，四川西南石大金牛石油科技有限公司)+0.5％聚合醇(型号为XCS-III，平均分子量5～15万，荆州学成化工有限公司)。
液相加重剂为氯化钠；抗温剂为甲酸钠；抑制剂为氯化钾；润滑剂为型号G303-WYR的生物油润滑剂，生产厂家是西安川秦石油科技有限公司；固体加重剂为重晶石粉。
使用本实施例强封堵钻井液对靖边气田气井水平井榆37-2H进行现场实验，完井井深5044m，山西组水平段长1819m，钻穿灰黑色碳质泥岩共计134m，最长碳质泥岩连续段60m。该井通过该钻井液配方的使用，在水平段钻进过程中碳质泥岩井段，基本稳定，起下钻正常，达到了稳定井壁、安全生产的作用。该钻井液配方技术指标如表1所示。
表1钻井液性能
序号 性能名称 指标
1 密度，g/cm3 1.26～1.32
2 马氏漏斗粘度，S. 59～74
3 中压滤失量，mL 1.6～2.0
4 高温高压滤失量，mL 6.8～8.0
5 pH值 8～9
6 塑性粘度，mPa·s 25～30
7 动切力，Pa 20～25
8 6转读数 9～12
实施例2：
本实施例提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂5％，抗温剂3％，抑制剂3％，提粘剂0.4％，降滤失剂2％，封堵剂7.5％，碱度控制剂0.1％，润滑剂1.5％，固体加重剂39％。
制备过程：在配浆罐内装入100方的水；将0.1吨的碱度控制剂、0.4吨的提粘剂、2吨的降滤失剂、7.5吨的封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；再加入5吨的液相加重剂、3吨的抗温剂、3吨的抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；按现场密度要求和润滑性要求，根据现场需求，加入1.5吨的润滑剂，39吨的固体加重剂，搅拌均匀，即得。
本实施例中碱度控制剂为氢氧化钠、提粘剂为0.1％黄原胶(相对分子质量在2×106～2×107)和0.3％高粘聚阴离子纤维素(山东一滕化工有限公司)；降滤失剂为1.5％羧甲基淀粉(商品名称为：抗盐降滤失剂GD-K(3)型，华北石油光大石化有限公司)+0.5％低粘聚阴离子纤维素(表观粘度≤25mPa·s，山东一滕化工有限公司)；封堵剂为1.0％乳化沥青(型号SFT-1，河南金马化工有限公司)+5.0％超细碳酸钙粉(1250目，商品名称：酸溶性暂堵剂G302-SZD，型号是G302-SZD，成都川锋化学工程有限责任公司)+1.0％改性石蜡(商品名称：低荧光防塌封堵剂改性石蜡，型号G314-FDJ，四川西南石大金牛石油科技有限公司)+0.5％聚合醇(型号为XCS-III，平均分子量5～15万，荆州学成化工有限公司)。
液相加重剂为氯化钠；抗温剂为甲酸钠；抑制剂为氯化钾；润滑剂为型号G303-WYR的生物油润滑剂，生产厂家是西安川秦石油科技有限公司；固体加重剂为重晶石粉或石灰石粉。
按照上述组成配比，根据上述配制程序在现场配制，对靖边气田气井水平井陕99-2-105H2井，进行现场试验,地层山西组，完钻井深5064m，水平段进尺1359m(3705～5064m)，水平段共钻遇泥岩201m，最长连续深灰黑色碳质泥岩井段141m(4923～5064m)，甲方通知完钻，后期施工顺利。
其施工钻井液性能如表2所示，该井在水平段施工过程中，起下钻顺利，井底干净，摩阻相对较小，碳质泥岩井段在钻井中无不良显示。
表2钻井液基本性能
序号 性能名称 指标
1 密度，g/cm3 1.25～1.30
2 马氏漏斗粘度，S. 52～93
3 中压滤失量，mL 1.5～2.0
4 高温高压滤失量，mL 6.6～8.0
5 pH值 8-9
6 塑性粘度，mPa·s 21～45
7 动切力，Pa 17～25
8 6转读数 8～15
实施例3：
本实施例提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂8％，抗温剂3％，抑制剂5％，提粘剂0.4％，降滤失剂2％，封堵剂6％，碱度控制剂0.1％，润滑剂1.5％，固体加重剂40％。
制备过程：在配浆罐内装入100方的水；将0.1吨的碱度控制剂、0.4吨的提粘剂、2吨的降滤失剂、6吨的封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；再加入8吨的液相加重剂、3吨的抗温剂、3吨的抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；根据现场需求，加入1.5吨的润滑剂，40吨的固体加重剂，搅拌均匀，即得。
本实施例中碱度控制剂为氢氧化钠、提粘剂为0.15％黄原胶(相对分子质量在2×106～2×107)和0.25％高粘聚阴离子纤维素；降滤失剂为羧甲基淀粉(商品名称为：抗盐降滤失剂GD-K(3)型，华北石油光大石化有限公司)；封堵剂为4.0％超细碳酸钙粉(1250目，商品名称：酸溶性暂堵剂G302-SZD，型号是G302-SZD，成都川锋化学工程有限责任公司)+2.0％改性石蜡(商品名称：低荧光防塌封堵剂改性石蜡，型号G314-FDJ，四川西南石大金牛石油科技有限公司)。
液相加重剂为氯化钠；抗温剂为甲酸钠；抑制剂为氯化钾；润滑剂为废弃植物油；固体加重剂为石灰石粉。
实施例4：
本实施例提供了一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂15％，抗温剂5％，抑制剂7％，提粘剂0.5％，降滤失剂3％，封堵剂8％，碱度控制剂0.15％，润滑剂2.0％，固体加重剂40～50％。
制备过程：在配浆罐内装入100方的水；将0.15吨的碱度控制剂、0.5吨的提粘剂、3吨的降滤失剂、8吨的封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；再加入15吨的液相加重剂、5吨的抗温剂、7吨的抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；根据现场需求，加入2.0吨的润滑剂，45吨的固体加重剂，搅拌均匀，即得。
本实施例中碱度控制剂为氢氧化钠、提粘剂为0.2％黄原胶(相对分子质量在2×106～2×107)和0.3％高粘聚阴离子纤维素；降滤失剂为磺化酚醛树脂(型号为SMP-1，成都川锋化学工程有限责任公司)；封堵剂为4.0％超细碳酸钙粉(1250目，商品名称：酸溶性暂堵剂G302-SZD，型号是G302-SZD，成都川锋化学工程有限责任公司)+2.0％改性石蜡(商品名称：低荧光防塌封堵剂改性石蜡，型号G314-FDJ，四川西南石大金牛石油科技有限公司)+2％聚合醇(型号为XCS-III，平均分子量5～15万，荆州学成化工有限公司)。
液相加重剂为氯化钠；抗温剂为甲酸钠；抑制剂为氯化钾；润滑剂为废弃植物油；固体加重剂为石灰石粉。
本发明中液相加重剂可以为其他无机可溶性盐；抗温剂可以为其他有机可溶性盐；抑制剂可以为其他无机可溶性盐；以上各实施例选择氯化钠是因为氯化钠除了液相加重作用，还同时有抑制作用；甲酸钠既抗温又液相加重；氯化钾作为抑制剂，同时产生液相加重效果；即三种不同性质的盐类，在满足自身加重、抑制、抗温作用，可以互相增强其他组分的作用，同时增加了液相密度，降低了固相含量，有利用钻井液流变性的调节。碱度控制剂作用是使钻井液pH为8-10，因此除氢氧化钠外的碱度控制剂均可。
其中，聚阴离子纤维素是一种水溶性的高分子有机化合物，容易分散在所有水基钻井液中，用于石油钻探、掘井等工程：主要用于海上钻井和陆地深井，在低固相钻井液中，PAC能显著降低滤失量，减薄泥饼厚度，并对页盐水化有较强的抑制作用，分为高粘(HV)、低粘(LV)、中粘(R)三种，在市场上均可购买得到。
综上所述，本发明钻井液通过提粘剂，降滤失剂，封堵剂的架桥、填充、变形、液阻效应等协同作用，在井壁表面形成的封堵层，胶结致密，对微裂缝具有良好的封堵作用，有效降低钻井液滤液浸入泥岩微裂缝，突出封堵性能同时兼顾其它性能；钻井液中抑制剂、抗温剂、加重剂既满足抑制、抗温、加重作用又增加了液相密度，降低了固相含量，有利用钻井液流变性的调节；该体系配方的封堵性、抑制性强，不但体系性能良好，而且有利于储层保护，提高油气井产量。
以上各实施例没有详细叙述的测试方法属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：包括水和以占水的质量百分比计的以下各组分，液相加重剂5～15％，抗温剂3～5％，抑制剂3～7％，提粘剂0.3～0.5％，降滤失剂2.0～3.0％，封堵剂4.0～8.0％，碱度控制剂0.1～0.15％，润滑剂1.0～2.0％，固体加重剂30～50％。
2.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述液相加重剂8％，抗温剂3％，抑制剂5％，提粘剂0.4％，降滤失剂2.0％，封堵剂6.0％，碱度控制剂0.1％，润滑剂1.5％，固体加重剂40％。
3.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述液相加重剂为氯化钠。
4.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述抗温剂为甲酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述抑制剂为氯化钾。
6.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述提粘剂为占水的质量百分比0.1～0.2％黄原胶和0.2～0.3％高粘聚阴离子纤维素。
7.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述降滤失剂为羧甲基淀粉、低粘聚阴离子纤维素、磺化酚醛树脂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述封堵剂为1000目以上的超细碳酸钙粉、改性石蜡、聚合醇或沥青中的两种或两种以上。
9.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液，其特征在于：所述润滑油剂为生物油润滑剂。
10.根据权利要求1所述的一种碳质泥岩防塌的强封堵钻井液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)根据现场需要在配浆罐内装入一定体积的水；
步骤2)按上述配比，将配方量的碱度控制剂、提粘剂、降滤失剂、封堵剂，在混浆泵作用下加入水中，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤3)再按比例加入液相加重剂、抗温剂、抑制剂，充分搅拌混合均匀、溶解；
步骤4)按现场密度要求，加入固体加重剂，搅拌均匀；
步骤5)根据现场使用中对润滑性要求，加入1.0～2.0％的润滑剂。
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