CN106634889A - 一种低伤害粒度级配加重水基钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻进高温超深井储层用的低伤害粒度级配加重水基钻井液，适用于微裂缝发育的页岩长水平井段的钻进。其技术方案是制备该钻井液所用原料的组分及含量：膨润土13.5‑15；碳酸钠0.675‑0.75；氧化钙4.5‑5；携砂剂2.7‑3；磺化酚醛树脂45‑50；磺化褐煤树脂45‑50；磺化褐煤45‑50；钒钛铁矿粉和毫微重晶石调节密度至2.50g/cm3；润滑剂27‑30；无渗透井壁稳定剂27‑30；纳米碳酸钙27‑30；防塌剂18‑20；自来水900‑1000。先配置好粘土基浆后，再在500r/min搅拌下加入氧化钙，继续搅拌后依次加入上述处理剂，再调节体系密度为2.5g/cm3最后制备形成该低伤害粒度级配加重水基钻井液。本钻井液体系是一种具有固相含量低、对储层低伤害，在高温深井中具有良好流变性、低滤失量，用于高温超深井储层开发的钻井液体系。

Description

一种低伤害粒度级配加重水基钻井液
技术领域
本发明涉及一种钻进储层用低伤害粒度级配加重水基钻井液，具有抗温能力能力强，封堵性能好，对钻遇岩层伤害小，特别适用于高温、超深井段的储层的钻进。
背景技术
随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展,深井、超深井的钻探必将成为全世界石油工业的一个重要方面，深井、超深井钻探数量增加，钻井作业对钻井液的要求越来越高。在高温，深井的钻进过程中，不仅钻井液基浆粘度极易增高，而且高分子处理剂效果变差，体系的滤失性和流变性难以协调，对钻遇储层伤害大，不利于油气开发等问题。因此，在高温、深井钻井过程中解决钻井液滤失性、协调钻井液流变性和对钻遇储层伤害较小等问题成为钻井液选择和设计的关键。
目前，密度为2.2g/cm3的钻井液应用已经较为普遍，但密度大于2.5g/cm3的超高密度钻井液还继续处于研究阶段。因为，密度大于2.5g/cm3的超高密度钻井液中，固体加重剂的质量分数可达到70％以上，体积分数为50％(以4.30g/cm3的重晶石粉计)，固相粒子的表面润湿和吸附作用大幅度降低了钻井液中的自由水含量，使钻井液在深井高温高压条件下容易变稠；加重剂遇到地层水侵易沉降，导致钻井液流变性失控，维护困难，甚至卡死钻具。在高温下，钻井液处理剂的效果变差，使高温下钻井液滤失量大大增加，致使钻遇层粘土极易水化膨胀，且加重剂随着钻井液的漏失对钻遇储层也有不可逆的伤害。
相比单一粒度级重晶石加重钻井液，多粒度级配和重晶石与铁矿粉互配加重钻井液有着较为明显的优点：①环保、成本低；②耐研磨，损耗率低；③铁矿粉密度高，钻井液加重时加量少；④成本相对低；⑤酸溶，钻遇储层伤害较低；⑥粒级互配能有效降低泥饼渗透率，减小滤失量等，缺点有：①摩阻较大，对钻具磨损严重；②具有磁性。因此，研制一种能适用于高温、超深井，对储层低伤害的高密度钻井液是目前钻井技术所需解决的关键问题，也是钻井液发展所遇到的技术瓶颈所在。
发明内容
本发明的目的是：为了克服使用单一重晶石加重钻井液在超深井钻进过程中加量大，流变性难以控制，滤失量大，对储层伤害严重等问题，为调控加重钻井液流变性能，控制泥饼渗透率，降低钻井液高温滤失量，减少钻井液对储层伤害，特提供一种低伤害粒度级配加重水基钻井液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低伤害粒度级配加重水基钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的组分及其含量为，其中质量单位为克或千克：
钒钛铁矿粉和毫微重晶石(钒钛铁矿粉大于400目：钒钛铁矿粉小于400目：毫微重晶石＝2:4:4)调整体系密度为2.50g/cm3。
本发明一种低伤害粒度级配加重水基钻井液的制备方法是：
先量取900-1000克的自来水在低速500r/min电动搅拌下加入13.5-15克膨润土搅拌10分钟后加入0.675-0.75克碳酸钠搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后加入4.5-5克氧化钙搅拌5分钟；再加入2.7-3克携砂剂SM-1高速8000r/min以上电动搅拌15分钟，加入45-50克磺化酚醛树脂SMP-3高速搅拌15分钟，加入45-50克磺化褐煤树脂SPNH后高速搅拌15分钟；然后再加入45-50克磺化褐煤SMC高速搅拌15分钟，加入钒钛铁矿粉和毫微重晶石(钒钛铁矿粉大于400目：钒钛铁矿粉小于400目：毫微重晶石＝2:4:4)调整体系密度为2.50g/cm3高速搅拌15分钟；最后加入27-30克润滑剂R-16搅拌5分钟，加入27-30克无渗透井壁稳定剂低速电动搅拌15分钟，加入27-30克纳米碳酸钙高速搅拌15分钟，加入18-20克防塌剂FT103低速电动搅拌30分钟后制得密度为2.50g/cm3低伤害粒度级配加重水基钻井液。
上述制备方法所用膨润土、碳酸钠、氧化钙、携砂剂、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、磺化褐煤、钒钛铁矿粉、润滑剂、无渗透井壁稳定剂、纳米碳酸钙、防塌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1一种低伤害粒度级配加重水基钻井液基本原料明细表
本发明提供的低伤害粒度级配加重水基钻井液与如今所使用的加重钻井液体系相比有如下优点：①适合于高温深井的钻井；②具有较强的抑制封堵能力；③能有效降低坍塌压力；④高温下流变性能较好；⑤成本相对低；⑥易酸溶，对储层伤害小；⑦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1：一种低伤害粒度级配加重水基钻井液的配制方法。
该低伤害粒度级配加重水基钻井液的配制方法是：
先量取1000克的自来水在低速500r/min电动搅拌下加入15克膨润土搅拌10分钟后加入0.75克碳酸钠搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后加入5克氧化钙搅拌5分钟；再加入3克携砂剂SM-1高速8000r/min以上电动搅拌15分钟，加入50克磺化酚醛树脂SMP-3高速搅拌15分钟，加入50克磺化褐煤树脂SPNH后高速搅拌15分钟；然后再加入50克磺化褐煤SMC高速搅拌15分钟，加入钒钛铁矿粉和毫微重晶石(钒钛铁矿粉大于400目：钒钛铁矿粉小于400目：毫微重晶石＝2:4:4)调整体系密度为2.50g/cm3高速搅拌15分钟；最后加入30克润滑剂R-16搅拌5分钟，加入30克无渗透井壁稳定剂低速电动搅拌15分钟，加入30克纳米碳酸钙高速搅拌15分钟，加入20克防塌剂FT103低速电动搅拌30分钟后制得密度为2.50g/cm3低伤害粒度级配加重水基钻井液。
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。
(1)滚动回收率实验
表2一种低伤害粒度级配水基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(％)
蒸馏水+50g岩屑 180℃×16h 14.98 29.96
低伤害粒度级配加重钻井液+50g 180℃×16h 49.8 99.6
注：1)红层土为四川岩红屑层土岩屑，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。
(2)线性膨胀性实验
表3一种低伤害粒度级配水基钻井液体系系线性膨胀性实验结果
注：1)岩芯为膨润土(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
实例3：沉降稳定性评价
由于本发明体系是采用毫微重晶石、钒钛铁矿分加重的高密度钻井液，要求钻井液应有良好的结构粘度，从而保证体系具有良好的悬浮稳定性和沉降稳定性，否则在施工过程中很容易发生井漏或井喷事故，耗费大量的人力和物力，延长钻井周期及增加钻井成本；实验方法：钻井液经高温作用后，冷却至50℃，用密度计测定上下层钻井液密度，再将钻井液密封静置24h后，加热到50℃，测定上下层钻井液密度，如果钻井液上下层密度差≤0.02g/cm3，说明该体系具有良好的沉降稳定性和悬浮稳定性，反之表明体系的沉降稳定性和悬浮稳定性都较差；
表4一种低伤害粒度级配水基钻井液体系系沉降稳定性评价
实例4：润滑性评价
通常钻井液的润滑性能包括指泥饼的润滑性和钻井液自身的润滑性两个方面，钻井液润滑性能的好坏可以由钻井液和泥饼的摩阻系数来反映，本实验以钻井液泥饼摩阻系数Kf为主要技术指标来评价钻井液的润滑性能，
表6一种低伤害粒度级配水基钻井液体系系润滑性能评价
体系 泥饼摩阻系数Kf
一种低伤害粒度级配加重水基钻井液 0.0518
根据CNPC对普通钻井液建议标准为Kf控制在0.05～0.09范围内，本发明体系具有良好的润滑性能，能有效地减少井下复杂事故的发生，为顺利地钻达目的层奠定基础。

Claims (2)

1.一种低伤害粒度级配加重水基钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克或千克：
钒钛铁矿粉和毫微重晶石(钒钛铁矿粉大于400目：钒钛铁矿粉小于400目：毫
微重晶石＝2:4:4)调整体系密度为2.50g/cm3。
2.一种如权利要求1所述水基钻井液的配制方法，其特征是：该钻井液的配制方法是：先量取900-1000克的自来水在低速500r/min电动搅拌下加入13.5-15克膨润土搅拌10分钟后加入0.675-0.75克碳酸钠搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后加入4.5-5克氧化钙搅拌5分钟；再加入2.7-3克携砂剂SM-1高速8000r/min以上电动搅拌15分钟，加入45-50克磺化酚醛树脂SMP-3高速搅拌15分钟，加入45-50克磺化褐煤树脂SPNH后高速搅拌15分钟；然后再加入45-50克磺化褐煤SMC高速搅拌15分钟，加入钒钛铁矿粉和毫微重晶石(钒钛铁矿粉大于400目：钒钛铁矿粉小于400目：毫微重晶石＝2:4:4)调整体系密度为2.50g/cm3高速搅拌15分钟；最后加入27-30克润滑剂R-16搅拌5分钟，加入27-30克无渗透井壁稳定剂低速电动搅拌15分钟，加入27-30克纳米碳酸钙高速搅拌15分钟，加入18-20克防塌剂FT103低速电动搅拌30分钟后制得密度为2.50g/cm3低伤害粒度级配加重水基钻井液。
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