CN106634900B - 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液 - Google Patents

一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液 Download PDF

Info

Publication number
CN106634900B
CN106634900B CN201610882474.2A CN201610882474A CN106634900B CN 106634900 B CN106634900 B CN 106634900B CN 201610882474 A CN201610882474 A CN 201610882474A CN 106634900 B CN106634900 B CN 106634900B
Authority
CN
China
Prior art keywords
added
drilling fluid
shale
nanometer
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610882474.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106634900A (zh
Inventor
白杨
敬玉娟
王平全
陈婷
陶鹏
石晛
李玉彬
杨萍
胡亚琴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201610882474.2A priority Critical patent/CN106634900B/zh
Publication of CN106634900A publication Critical patent/CN106634900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106634900B publication Critical patent/CN106634900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/04—Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14—Clay-containing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/487—Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/34—Lubricant additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液，特别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36‑48；碳酸钠1.8‑2.4；增粘剂80A‑51 6.3‑8.4；聚丙烯酰胺钾盐135‑180；降滤失剂HDF 18‑24；降粘剂XY‑270.45‑0.6；碳酸钙45‑60；润滑剂RH‑220 18‑24；聚合醇45‑60；纳米二氧化硅13.5‑18；氯化钾18‑24；自来水900‑1200。先配置好粘土基浆后，再在500r/min搅拌下加入增粘剂之后依次加入上述处理剂，再调节体系pH为10‑11，密度为1.35g/cm3最后制备形成该页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液。本钻井液体系是一种具有良好的流变性、强抑制纳米封堵、热稳定性好，用于页岩钻井的钻井液体系。

Description

一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液
技术领域
本发明涉及一种钻进页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液，具有较强的的抑制页岩粘土水化分散和封堵效果，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的钻进。
背景技术
在页岩气水平井钻井过程中，井壁失稳一直是困扰石油钻井的难题。由于页岩的水敏性强，地层裂缝发育，如何通过钻井液技术抑制泥页岩粘土水化膨胀、封堵页岩微细、微纳米孔缝，防止钻井液或者滤液进入地层，降低因水化或毛细管力对页岩地层造成的影响，防止页岩井壁坍塌从根本上解决页岩钻井中的井壁稳定问题。因此，有效的抑制水化和封堵裂缝便成了目前页岩水基钻井液研究的难点。
目前国内外页岩气井普遍采用油基钻井液和常规封堵剂，由于油基钻井液可提高水湿性页岩的毛细管压力，防止钻井液对页岩的侵入，通过使用油基钻井液和合成基钻井液，可以有效地解决井壁不稳定的问题。但即使采用油基钻井液，对裂缝或层理发育的页岩地层，还必须强化封堵，以减少液体进入地层造成的压力传递(阻断流体通道)。油基钻井液在润滑、防卡和降阻作用方面有着水基钻井液无法比拟的优势，可以避免滑动钻井时的拖压问题，这也是其广泛应用的根本原因所在。但由于油基工作液使低渗透油层和气层的润湿性改变而造成伤害,使储层渗透率大为降低，从而降低油井产量；而页岩裂缝尺寸一般在微米和纳米之间，常规封堵剂的封堵尺寸太大，无法起到良好的封堵效果。而具有一定刚性、一定弹塑性的纳米级颗粒对页岩微裂缝封堵将是一个很好的选择。
相比常规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(固相及CO2、H2S气体污染)，维护处理工作量大；④润滑防卡能力不足；⑤裂缝封堵效果不佳。因此，研制一种能适用于页岩地层的新型抑制性纳米封堵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：为了克服使用水基钻井液钻进页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩地层水化坍塌，能有效封堵页岩微纳米孔缝，为此特提供一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的各组分及其含量为，其中质量单位为克或千克：
本发明一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液的制备方法是：
先量取900-1200克的自来水升温至70℃在低速500r/min电动搅拌下加入36-48克膨润土搅拌10分钟；再加入1.8-2.4克碳酸钠，搅拌20分钟，常温常压下预水化24h后搅拌15分钟加入6.3-8.4克增粘剂80A-51搅拌5分钟；再加入135-180克聚丙烯酰胺钾盐搅拌10分钟，加入18-24克降滤失剂HDF搅拌10分钟，加入0.45-0.6克降粘剂XY27搅拌5分钟，加入45-60克碳酸钙粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)搅拌20分钟，加入45-60克聚合醇搅拌5分钟；然后再单独量取200克水并加入纳米二氧化硅13.5-18克在8000r/min下搅拌20分钟配成分散液最后加入之前体系中，在8000r/min下搅拌10分钟，加入18-24克KCl搅拌5分钟，加入18-24克润滑剂RH220；最后用NaOH配制成40％的碱液，调整体系pH为10-11，搅拌1小时后用碳酸钙粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)调节钻井液密度为1.35g/cm3，制得本发明页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液。
上述制备方法所用膨润土、碳酸钠、增粘剂、聚丙烯酰胺钾盐、降滤失剂、降粘剂、碳酸钙、润滑剂、氯化钾、聚合醇、纳米二氧化硅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1一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液基本原料明细表
本发明提供的页岩用强抑制性纳米封堵水基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相比油基钻井液环境污染小；②具有较强的抑制封堵能力；③对页岩微纳米孔隙有良好的封堵性；④能有效降低坍塌压力；⑤温度对流变性影响较小；⑤成本相对低；⑥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：页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液的配制方法。
该页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液的配制方法是：
先量取1000克的自来水升温至70℃在低速500r/min电动搅拌下加入40克膨润土搅拌10分钟；再加入2克碳酸钠，搅拌20分钟，常温常压下预水化24h后搅拌15分钟加入7克增粘剂80A-51搅拌5分钟；再加入150克聚丙烯酰胺钾盐搅拌10分钟，加入20克降滤失剂HDF搅拌10分钟，加入0.5克降粘剂XY27搅拌5分钟，加入50克碳酸钙粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)搅拌20分钟，加入50克聚合醇搅拌5分钟；然后再单独量取200克水并加入纳米二氧化硅15克在8000r/min下搅拌20分钟配成分散液后加入上述体系中，在8000r/min下搅拌10分钟，加入20克KCl搅拌5分钟，加入20克润滑剂RH220；最后用NaOH配制成40％的碱液，调整体系pH为11搅拌1小时后用碳酸钙粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)调节钻井液密度为1.35g/cm3，制得本发明页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液。
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页岩用强抑制性纳米封堵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(％)
清水+50g红层土 180℃/16h 5.64 11.28
页岩用强抑制性纳米钻井液体系+50g 180℃/16h 49.16 98.32
注：1)红层土为四川红层土岩屑，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页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液体系体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：用模拟页岩地层渗透率泥饼对本发明钻井液体系进行了封堵性能评价。
表4页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液体系封堵实验结果
注：1)封堵剂指的是碳酸钙、聚合醇、纳米二氧化硅；2)表中结果均为2次实验数据均值。
由表2、表3、表4该页岩抑制性纳米封堵水基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98.32％以上，16h线性膨胀率只有22.56％具有较好的抑制水化分散及膨胀性，且当体系中含有纳米二氧化硅和一定粒度配比的碳酸钙时，模拟地层渗透率降低了48.59％，大大提高了体系不加封堵剂的渗透率降低率。

Claims (1)

1.一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液，其特征在于，该纳米封堵水基钻井液的制备方法包括以下步骤：先量取1000g自来水升温至70℃在低速500r/min电动搅拌下加入40g所述膨润土搅拌10min；再加入2g碳酸钠，搅拌20min，常温常压下预水化24h后搅拌15min加入7g所述增粘剂80A-51搅拌5min；再加入150g聚丙烯酰胺钾盐KPAM搅拌10min，加入20g所述降滤失剂HDF搅拌10min，加入0.5g所述降粘剂XY-27搅拌5min；加入50g碳酸钙粉末搅拌20min，加入50g聚合醇JLX-B-S搅拌5min；然后再单独量取200g水并加入15g纳米二氧化硅NS在8000r/min下搅拌20min配成分散液后加入上述体系中，在8000r/min下搅拌10min，加入20gKCl搅拌5min，加入20g润滑剂RH-220；最后用NaOH配制成40％的碱液，调整体系pH为11，搅拌1小时后用碳酸钙粉末调节钻井液密度为1.35g/cm3，其中，所述碳酸钙粉末为1250目：1500目：2000目＝1：3：1。
CN201610882474.2A 2016-10-10 2016-10-10 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液 Active CN106634900B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610882474.2A CN106634900B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610882474.2A CN106634900B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106634900A CN106634900A (zh) 2017-05-10
CN106634900B true CN106634900B (zh) 2019-03-26

Family

ID=58854518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610882474.2A Active CN106634900B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106634900B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107446559A (zh) * 2017-07-11 2017-12-08 中石化石油工程技术服务有限公司 一种封堵型钻井液及其应用于井壁加固的方法
CN109777388B (zh) * 2017-11-15 2021-02-02 中石化石油工程技术服务有限公司 一种具有肥田作用的硝酸盐复合完井液及其制备方法
CN108003848B (zh) * 2017-12-15 2018-09-28 中国石油大学(北京) 超分子材料及其制备方法和在无土相水基钻井液中作为提切剂的应用
CN108251086A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 西南石油大学 一种适用于长宁威远地区的水基钻井液
CN110028940B (zh) * 2019-04-30 2021-05-18 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种强抑制双钾胺基离子聚合物钻井液及其制备方法
CN110205104B (zh) * 2019-05-20 2021-10-01 西南石油大学 一种强封堵钻井液组合物及其制备方法和其应用
CN111808581B (zh) * 2020-07-22 2022-04-19 西南石油大学 一种壳聚糖氧化石墨烯纳米水凝胶封堵剂及水基钻井液

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104232035A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种适用于低渗油气藏的钻井液及制备方法
CN104479649A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 西南石油大学 一种钻进页岩用低密度水基钻井液
CN104592960A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 西南石油大学 一种钻进页岩的两性钾基聚合醇水基钻井液
CN105038737A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 北京中科天启油气技术有限公司 一种强抑制防塌钻井液及其应用
CN105331338A (zh) * 2015-10-14 2016-02-17 中石化石油工程技术服务有限公司 一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104232035A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种适用于低渗油气藏的钻井液及制备方法
CN104479649A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 西南石油大学 一种钻进页岩用低密度水基钻井液
CN104592960A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 西南石油大学 一种钻进页岩的两性钾基聚合醇水基钻井液
CN105038737A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 北京中科天启油气技术有限公司 一种强抑制防塌钻井液及其应用
CN105331338A (zh) * 2015-10-14 2016-02-17 中石化石油工程技术服务有限公司 一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106634900A (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106634900B (zh) 一种页岩用强抑制性纳米封堵水基钻井液
CN103160259B (zh) 抗255℃超高温的水基钻井液及其施工工艺
CN104479649B (zh) 一种钻进页岩用低密度水基钻井液
CN105038737A (zh) 一种强抑制防塌钻井液及其应用
CN109837072A (zh) 一种适用于页岩地层的强抑制强封堵性水基钻井液及其制备方法
CN104592960B (zh) 一种钻进页岩的两性钾基聚合醇水基钻井液
CN104962247B (zh) 一种钻井液用润滑封堵剂及其制备方法
CN104927805A (zh) 一种适用于陆相沉积敏感性页岩地层的高密度水基钻井液
CN103194186B (zh) 一种高密度超微试油工作液及其制备方法
CN107652952A (zh) 一种适合页岩气长水平段的高性能水基钻井液及其制备方法
CN105331338A (zh) 一种防漏型高性能水基钻井液及其制备方法
CN103923623B (zh) 一种油基钻井液
CN111808578A (zh) 一种强封堵疏水型高性能水基钻井液
CN107057662A (zh) 一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用
CN104099068A (zh) 一种用于钻井液的封堵剂及其制备方法
CN105838344A (zh) 一种钻进页岩用抗温盐水基钻井液
CN108504339A (zh) 一种适用于致密油藏的水基钻井液及其制备方法和应用
CN109628075A (zh) 一种用于泥质砂岩油层的低固相钻井液及其制备方法
CN108774503A (zh) 一种钻井液用微纳米防塌封堵剂及其制备方法
Elkatatny et al. Properties of ilmenite water-based drilling fluids For HPHT applications
CN104419389B (zh) 一种用于稳定泥页岩地层的微纳米钻井液及其应用
CN105733528B (zh) 一种钻进页岩用低密度荧光钻井液
CN115044355B (zh) 一种防塌钻井液及其制备方法和应用
CN106543988B (zh) 一种钻进页岩用降滤失抑制防塌钻井液
US11530346B2 (en) Treatment of calcium-containing bentonites for drilling fluids

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant