CN106800918A - 一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油钻井技术领域，公开了一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用，该钻井液包括：膨润土、增粘剂、稀释剂、降滤失剂、防塌剂、储层保护剂组合物、润滑剂和水，储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，聚合物弹性颗粒包括特定含量的中间产品、碱、盐和水；中间产品由包括特定含量的丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成。本发明的钻井液抗温能力达200℃以上，暂堵成功率高，且具有单向封堵的特点，保护储层效果显著。

Description

一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，具体地，涉及一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用。
背景技术
在裂缝性储层中裂缝是储层与井筒沟通的良好渗流通道。但是钻遇裂缝性油藏的储层时，在压差的作用下，钻井液会沿裂缝侵入储层，造成储层损害，导致油气产量降低。迄今为止，国内外在保护裂缝性储层钻井液技术方面经过了长时间的探索，研发了保护裂缝性储层的钻井液体系。现有的保护裂缝性储层的钻井液以水基钻井液为主，起保护储层作用的一般是多种材料的组合，这些保护材料中普遍含有刚性颗粒(如碳酸钙)、纤维和/或沥青等物质，通过这几种组分的复配起到封堵裂缝、阻止钻井液侵入的作用。以上述保护材料为基础的钻井液，其保护储层的机理主要是屏蔽暂堵作用。
以屏蔽暂堵技术为基础的钻井液在保护裂缝性储层方面存在以下问题：一是要想产生良好的屏蔽暂堵作用，必须准确了解储层裂缝宽度及分布特征，由于储层的非均质性特点，储层裂缝特征很难准确把握，常常导致暂堵效果不理想；二是保护材料需进入裂缝内部产生封堵，封堵层在阻止钻井液进入储层的同时，也阻止了油气流入井眼，因此，钻完井后必须进行解堵。因此，针对现有保护裂缝性储层钻井液的不足，急需研发一种新型适合裂缝性储层的强封堵易返排的水基钻井液。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的裂缝性储层保护技术存在的上述缺陷，提供一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用。该钻井液抗温能力达200℃以上，暂堵成功率高，且具有单向封堵的特点，能够有效地克服上述现有技术存在的缺点或不足，保护储层效果显著。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种水基钻井液，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，
其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，
其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5-40重量份，碱的用量为1-10重量份，盐的用量为1-12重量份，
其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8-30重量份，阳离子单体的用量为1-10重量份，交联剂的用量为0.01-0.5重量份，引发剂的用量为0.01-0.1重量份，增韧材料的用量为5-25重量份。
第二方面，本发明提供了一种水基钻井液的制备方法，该方法包括：将任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水混合均匀。
第三方面，本发明提供了本发明所述的水基钻井液在储层段钻井中的应用，优选地，所述储层为裂缝性储层。
与现有技术相比，本发明的水基钻井液具有以下优良效果：
(1)保护裂缝性储层效果显著
本发明的水基钻井液含有储层保护剂组合物，组合物中的聚合物弹性颗粒具有以下显著优点：
①封堵速度快，封堵成功率高。聚合物弹性颗粒为形状不规则、可变形、不易被破坏的弹性颗粒，具有较好的弹性和韧性，当聚合物弹性颗粒直径大于储层裂缝宽度时(聚合物弹性颗粒直径需大于储层裂缝宽度，可根据实际使用情况制备相应粒度的聚合物弹性颗粒)，在压差的作用下，弹性颗粒可部分镶嵌入裂缝入口处，将裂缝封堵住，其余部分仍在裂缝外面，起到封堵的作用(见图1)。同时，聚合物弹性颗粒对入口为不同形状的裂缝均具有良好的适应性，克服了刚性颗粒因不能变形而适应性差的缺点，可对裂缝快速产生封堵，达到阻止钻井液继续侵入储层的目的。
②单向封堵，不需要解堵作业。聚合物弹性颗粒镶嵌在裂缝的入口处，没有进入裂缝内部，若有反压差存在，镶嵌封堵层很容易解除。因此，使用聚合物弹性颗粒不需要特殊的解堵措施，完井后，在生产压差(负压差)的作用下，堵塞自动解除，储层恢复原来的渗透率，不影响油井产能，不需要解堵作业。
③适用温度和矿化度范围广。聚合物弹性颗粒在室温～200℃温度范围内稳定存在，具有较高的热稳定性能，可使用于不同井深的储层；聚合物弹性颗粒性能受矿化度影响小，可用于高矿化度盐水钻井液。
储层保护剂组合物中的合成纤维的粒子是柔性的，且长度与直径的比值大，它们在钻井液中往往呈团簇状存在，若团簇状粒子团尺寸大于裂缝宽度，团簇状粒子团将在裂缝入口处产生封堵，由于团簇状粒子团在裂缝入口处与岩石有多个接触点，团簇状粒子团就牢固地吸附在裂缝入口处，形成架桥纤维网络，有效防止钻井液入侵储层。由于该封堵也在裂缝的入口处，并没有进入裂缝内部，且其具有可变形特性，其封堵较刚性颗粒更易解除，具有单向封堵的特征。
储层保护剂组合物中的成膜剂主要成分为胶束聚合物，达到临界浓度时，胶束聚合物发生缔合，形成不同尺寸的大量胶束，胶束内核由胶束聚合物的疏水基团构成，外层由胶束聚合物的亲水段构成。在压差的作用下，胶束在岩石表面聚集形成屏蔽膜(见图2)，阻止钻井液侵入储层。由图2可以看出，由成膜剂形成的屏蔽膜只在井壁岩石的表面，并没有进入岩石内部，若有反压差存在，封堵作用会自动解除，储层恢复原来的渗透率，不影响油井产能。
综上，储层保护剂组合物中，聚合物弹性颗粒与合成纤维和成膜剂中的至少一种能够发挥良好的协同作用。根据本发明的一种优选的实施方式，聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂三种组分能够更好的发挥协同作用。其中，首先由聚合物弹性颗粒和合成纤维将较大尺寸的裂缝封堵，减小裂缝尺寸，在此基础上，成膜剂在井壁岩石表面形成聚合物胶束的屏蔽膜，通过“镶嵌屏蔽/架桥屏蔽－膜屏蔽”的复合作用，实现多种作用协同增效的保护储层效果。
相应地，本发明的水基钻井液，尤其适用于裂缝性储层保护，其保护储层的特点如下：
①本发明的水基钻井液形成的保护层主要在井壁的表面或裂缝入口处，而不是在储层裂缝内部。因此，使用本发明的水基钻井液不需要额外的解堵作业，完井后只要在井底产生反压差，封堵即可消除。
②本发明的水基钻井液的适应性更好，暂堵成功率高。目前常用的屏蔽暂堵技术要求碳酸钙或其它刚性粒子进入裂缝内部架桥，架桥粒子尺寸与裂缝宽度必须严格匹配，否则架桥不能有效产生封堵。由于储层的非均质性特点，往往很难准确掌握储层裂缝的宽度尺寸分布，此情况下导致架桥粒子的尺寸选择具有较大的盲目性，暂堵效果往往不佳。而本发明的水基钻井液，要求聚合物弹性颗粒尺寸大于裂缝宽度，在不确知储层裂缝尺寸分布的情况下，可选择较大尺寸的颗粒，以确保镶嵌暂堵的效果；由成膜剂聚合物胶束形成的屏蔽膜同样具有较好的适应性，对由聚合物弹性颗粒和合成纤维封堵后的裂缝具有广谱封堵性能。因此，在储层裂缝尺寸分布明确或未知的情况下，本发明的水基钻井液均具有较好的封堵效果，而现有的屏蔽暂堵技术仅仅在储层裂缝尺寸分布明确的情况下应用较好。
(2)抗温能力强，适合于深井超深井钻井作业
根据本发明的一种优选的实施方式，本发明的水基钻井液中含有的磺酸盐共聚物DSP-2、磺甲基褐煤树脂SPNH、有机胺页岩抑制剂AP-2、聚醚多元醇SYP-2及储层保护剂组合物等主要处理剂皆具有良好的抗温性能，因此，使得本发明的水基钻井液的抗温能力达200℃以上，可用于深井及超深井。
(3)润滑性好，可适用于大斜度井、定向井和水平井
根据本发明的一种优选的实施方式，本发明的水基钻井液中含有润滑性好的聚醚多元醇SYP-2，同时，作为防塌剂的有机胺页岩抑制剂AP-2也具有良好的润滑性能。因此，本发明的水基钻井液润滑性能优异，可有效降低钻井过程中由于钻具旋转而产生的摩阻和扭矩，可适用于大斜度井、定向井和水平井。
(4)配方简单，配制快捷
钻井液配方相对简单，配制简单、快捷，综合成本低。
(5)有利于环境保护
所用处理剂均无毒，且易生物降解，对敏感地区影响小，有利于环境保护。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的水基钻井液中储层保护剂组合物中聚合物弹性颗粒的镶嵌封堵示意图。
图2是本发明的水基钻井液中储层保护剂组合物中成膜剂的屏蔽示意图，其中，1为成膜剂，2为成膜剂胶束，3为由成膜剂胶束形成的低渗透率屏蔽膜。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种水基钻井液，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，
其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，
其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5-40重量份，碱的用量为1-10重量份，盐的用量为1-12重量份，
其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8-30重量份，阳离子单体的用量为1-10重量份，交联剂的用量为0.01-0.5重量份，引发剂的用量为0.01-0.1重量份，增韧材料的用量为5-25重量份。
本发明水基钻井液中的储层保护剂组合物中，本领域技术人员应该理解的是，“所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种”是指储层保护剂组合物除了含有聚合物弹性颗粒之外，还含有合成纤维和成膜剂中的至少一种，即所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒和合成纤维，或者所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒和成膜剂，或者所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂。
本发明的水基钻井液中，为了进一步提高钻井液的储层保护能力，优选情况下，聚合物弹性颗粒与合成纤维的质量比为1：(0.1-1.5)，进一步优选为1：(0.25-1)。
本发明的水基钻井液中，为了进一步提高钻井液的储层保护能力，优选情况下，聚合物弹性颗粒与成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)，进一步优选为1：(0.25-1)。
本发明的水基钻井液中，为了进一步提高钻井液的储层保护能力，优选情况下，储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂，所述聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)：(0.1-1.5)，进一步优选为1：(0.25-1)：(0.25-1)。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，为了方便使用，优选情况下，在使用前，储层保护剂组合物中的聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂各自独立包装。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，对于合成纤维没有特别的限定，可以为本领域常用的各种合成纤维，优选情况下，合成纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维和聚氨酯弹性纤维中的至少一种。更优选地，合成纤维为聚酯纤维，如聚酯纤维TZT-PET-6，购自深圳市天之途科技有限公司。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，对于成膜剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种成膜剂，优选情况下，成膜剂为超低渗透钻井液处理剂、零渗透钻井液处理剂(或者无渗透钻井液处理剂)以及其他具有类似功能的产品中的至少一种。更优选地，成膜剂为零渗透钻井液处理剂，如零渗透钻井液处理剂HY-3000，购自河北华运鸿业化工有限公司。
本发明的水基钻井液中，为了进一步提高钻井液的储层保护能力，优选情况下，以100重量份的制备中间产品的原料计，丙烯酰胺的用量为10-25重量份，阳离子单体的用量为2-5重量份，交联剂的用量为0.01-0.05重量份，引发剂的用量为0.02-0.05重量份，增韧材料的用量为8-15重量份。本领域技术人员应该理解的是，制备中间产品的原料中，水的用量满足构成原料的所有组分的重量份之和为100。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，优选情况下，阳离子单体为季铵盐化合物，进一步优选为二甲基二烯丙基卤化铵(如二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基溴化铵)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵(如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵)、丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵(如丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵)、烷基二甲基苄基卤化铵和烷基三甲基卤化铵中的至少一种，更进一步优选地，烷基二甲基苄基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基(如十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵)，烷基三甲基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基(如十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵)。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，对于交联剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种交联剂，优选情况下，交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯和戊二醛中的至少一种。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，对于引发剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种引发剂，优选情况下，引发剂为过硫酸盐，更优选为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，对于增韧材料没有特别的限定，可以为本领域常用的各种增韧材料，优选情况下，增韧材料为淀粉和/或膨润土。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，中间产品的制备方法可以包括：将丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、增韧材料和水进行混合，向所得混合物中加入引发剂进行反应，然后将反应产物进行烘干和粉碎。
优选情况下，将丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、增韧材料和水进行混合的方式包括：(1)将丙烯酰胺、阳离子单体和交联剂加入水中溶解，搅拌均匀；(2)向步骤(1)的混合物中加入增韧材料，搅拌均匀；(3)在保护性气氛下将步骤(2)的混合物进行搅拌。其中，保护性气氛可以为氮气和/或惰性气体，步骤(3)中搅拌的时间可以为20-30min。
优选情况下，所述反应的条件包括：温度为30-60℃，时间为3-5h。反应后可以停止通入保护性气氛和搅拌。
优选情况下，烘干的条件包括：温度为50-150℃，时间为10-24h。
本发明中，对于粉碎得到的产物的粒度大小没有特别的限定，可以根据适用的储层裂缝宽度，使得粉碎得到的产物制成的聚合物弹性颗粒的直径大于储层的裂缝宽度。
本发明的水基钻井液中，为了进一步提高钻井液的储层保护能力，优选情况下，以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为10-30重量份，碱的用量为2-5重量份，盐的用量为5-10重量份。本领域技术人员应该理解的是，前述聚合物弹性颗粒中，水的用量满足构成聚合物弹性颗粒的所有组分的重量份之和为100。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物的聚合物弹性颗粒中，对于碱没有特别的限定，可以为本领域常用的各种碱，优选情况下，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物的聚合物弹性颗粒中，对于盐没有特别的限定，可以为本领域常用的各种盐，优选情况下，盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯中的至少一种。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物的聚合物弹性颗粒中，优选情况下，聚合物弹性颗粒还包括杀菌剂，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，杀菌剂的用量为0.03-2重量份，优选为0.05-1重量份。
其中，优选情况下，杀菌剂为吸附性杀菌剂，进一步优选为烷基三甲基卤化铵、烷基卤化吡啶和烷基二甲基苄基卤化铵中的至少一种。更进一步优选地，烷基三甲基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基(如十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵)，烷基卤化吡啶中的烷基为C8-C20的烷基(如十二烷基氯化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十八烷基溴化吡啶)，烷基二甲基苄基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基(如十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵)。
本发明水基钻井液的储层保护剂组合物中，聚合物弹性颗粒的制备方法可以包括：将所述中间产品、碱、盐、任选的杀菌剂和水进行混合。
优选情况下，所述混合的方法包括：先将中间产品、碱和水进行混合(搅拌5-20h)，然后将所得混合物与盐和任选的杀菌剂进行混合(搅拌0.5-2h)；或者
所述混合的方法包括：先将所述中间产品、碱、任选的杀菌剂和水进行混合(搅拌5-20h)，然后将所得混合物与盐进行混合(搅拌0.5-2h)。本领域技术人员应该理解的是，聚合物弹性颗粒的制备方法中“任选的”杀菌剂是指聚合物弹性颗粒中含有杀菌剂时，则在制备时加入相应用量的杀菌剂，而当聚合物弹性颗粒中不含有杀菌剂时，则不需在制备时加入相应用量的杀菌剂。
本发明的水基钻井液中，可以根据水基钻井液的具体应用场合对各组分的用量进行选择，其中，相应组分的修饰词“任选的”是指水基钻井液中含有该组分时，则在制备水基钻井液时加入相应用量的该组分，而当水基钻井液中不含有该组分时，则不需在制备时加入相应用量的该组分。而不同应用场合情况下，各组分是否添加为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述膨润土的用量为0-4g，进一步优选为1-3g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述增粘剂的用量为0.2-2g，进一步优选为0.5-1g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述稀释剂的用量为0-2g，进一步优选为0.5-1g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述降滤失剂的用量为1-5g，进一步优选为2-4g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述防塌剂的用量为0-3g，进一步优选为1-2g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述储层保护剂的用量为1-5g，进一步优选为2-4g。
本发明的水基钻井液中，优选情况下，以100ml所述水基钻井液计，所述润滑剂的用量为0-5g，进一步优选为2-3g。
本发明的水基钻井液中，所述膨润土是指以蒙脱石为主要矿物成分的粘土，其具有赋予钻井液粘切力和滤失造壁性的作用，例如可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土，优选为钠基膨润土。
本发明的水基钻井液中，所述增粘剂能够提高钻井液粘切力，例如可以为磺酸盐共聚物(如DSP-2)、聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)、聚阴离子纤维素(例如PAC141、PAC-HV)、黄原胶(XC)、羧甲基纤维素钠(Na-CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)中的至少一种，优选为磺酸盐共聚物(如DSP-2)。
本发明的水基钻井液中，所述稀释剂具有降低钻井液粘度、调节钻井液流型、改进钻井液的剪切稀释性能的作用，例如可以为两性离子聚合物降粘剂(如XY-27)和/或磺化单宁(SMT)，优选为磺化单宁(SMT)。
本发明的水基钻井液中，所述降滤失剂能够提高钻井液的滤失造壁性，例如可以为磺甲基酚醛树脂(如SMP-I、SMP-II)、褐煤树脂(如KFT)、磺甲基褐煤树脂(如SPNH)和两性离子聚合物(如JT-888)中的至少一种，优选为磺甲基褐煤树脂(如SPNH)。
本发明的水基钻井液中，所述防塌剂能够防止井壁垮塌、提高井壁稳定性，例如可以为有机胺页岩抑制剂(如AP-2)、腐殖酸钾(KHM)、有机硅(如GF-1)和改性沥青(如FT-1)中的至少一种，优选为有机胺页岩抑制剂(如AP-2)。
本发明的水基钻井液中，所述润滑剂可以提高钻井液的润滑能力，降低钻井过程中的摩阻和扭矩，降低卡钻风险，例如可以为石墨、矿物油、植物油、塑料小球和聚醚多元醇(如SYP-2)中的至少一种，优选为聚醚多元醇(如SYP-2)。
本发明的水基钻井液中，前述各组分均可通过商购获得。
本发明的水基钻井液中，根据一种优选的实施方式，含有钠基膨润土、磺酸盐共聚物(如DSP-2)、磺化单宁、磺甲基褐煤树脂(如SPNH)、有机胺页岩抑制剂(如AP-2)、聚醚多元醇(如SYP-2)、储层保护剂组合物和水，以100ml所述水基钻井液计，钠基膨润土的用量为0-4g，优选为1-3g；磺酸盐共聚物(如DSP-2)的用量为0.2-2g，优选为0.5-1g；磺化单宁的用量为0-2g，优选为0.5-1g；磺甲基褐煤树脂(如SPNH)的用量为1-5g，优选为2-4g；有机胺页岩抑制剂(如AP-2)的用量为0-3g，优选为1-2g；聚醚多元醇(如SYP-2)的用量为0-5g，优选为2-3g；储层保护剂组合物的用量为1-5g，优选为2-4g。
第二方面，本发明还提供了前述水基钻井液的制备方法，该方法包括：将任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水混合均匀。
优选地，该方法包括：将膨润土、增粘剂、稀释剂、降滤失剂、防塌剂、储层保护剂组合物、润滑剂和水混合均匀，所述混合的方法包括：将膨润土和水混合(搅拌1-5h)，18-36h后向体系中加入增粘剂，搅拌(搅拌使其充分溶解)；然后加入降滤失剂、防塌剂、润滑剂、稀释剂和储层保护剂组合物，搅拌20-40min。对于降滤失剂、防塌剂、润滑剂、稀释剂和储层保护剂组合物的加入顺序没有特别的限定，可以为任意添加顺序，其中，对于储层保护剂组合物中各组分的加入顺序也没有特别的限定，可以为任意添加顺序。
本发明的方法中，对于膨润土、增粘剂、稀释剂、降滤失剂、防塌剂、储层保护剂组合物、润滑剂的种类选择和用量，请参见前述相应内容，在此不再重复赘述。
第三方面，本发明提供了本发明所述的水基钻井液在储层段钻井中的应用。
本发明的储层可以为裂缝性储层或孔隙性储层，优选地，所述储层为裂缝性储层，即，本发明所述的水基钻井液尤其适用于在裂缝性储层钻井过程中的封堵保护储层的应用。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。以下、制备例、实施例和对比例中，如无特别说明，所用材料均可商购获得，所用的方法均为本领域的常规方法。
聚酯纤维购自深圳市天之途科技有限公司，牌号为TZT-PET-6。
聚丙烯腈纤维购自深圳市天之途科技有限公司，牌号为TZT-PAN-6。
零渗透钻井液处理剂购自河北华运鸿业化工有限公司，牌号为HY-3000。
超低渗透钻井液处理剂购自石家庄华莱鼎盛科技有限公司，牌号为YP-4。
制备例1
本制备例用于说明聚合物弹性颗粒的制备方法。
将20kg丙烯酰胺、4kg二甲基二烯丙基氯化铵和0.01kg的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺加入67.96kg水中，充分溶解，然后加入8kg钠基膨润土，搅拌均匀。将上述反应液加入到装有搅拌器、冷凝管、温度计的反应器中，通入氮气保护，搅拌20min，然后将温度调至60℃，加入0.03kg过硫酸铵，停止通氮和搅拌，反应3h；将反应产物取出，在105℃下干燥15h，粉碎得到颗粒状储层保护剂中间产品。
取中间产品10kg、碳酸钠5kg，加入79.95kg水中连续搅拌10h，然后加入氯化钠5kg、十八烷基三甲基氯化铵0.05kg，继续搅拌0.5h，得到聚合物弹性颗粒A1。
制备例2
本制备例用于说明聚合物弹性颗粒的制备方法。
将25kg丙烯酰胺、5kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.02kg的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺加入59.93kg水中，充分溶解，然后加入10kg淀粉，搅拌均匀。将上述反应液加入到装有搅拌器、冷凝管、温度计的反应器中，通入氮气保护，搅拌30min，然后将温度调至50℃，加入0.05kg过硫酸钾，停止通氮和搅拌，反应4h；将反应产物取出，在110℃下干燥12h，粉碎得到颗粒状储层保护剂中间产品。
取中间产品20kg、氢氧化钾3kg、十六烷基氯化吡啶0.3kg，加入69.7kg水中连续搅拌10h，然后加入氯化钾7kg，继续搅拌1h，得到聚合物弹性颗粒A2。
制备例3
本制备例用于说明聚合物弹性颗粒的制备方法。
将10kg丙烯酰胺、2kg十二烷基二甲基苄基氯化铵和0.05kg的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺加入72.93kg水中，充分溶解，然后加入15kg钠基膨润土，搅拌均匀。将上述反应液加入到装有搅拌器、冷凝管、温度计的反应器中，通入氮气保护，搅拌25min，然后将温度调至40℃，加入0.02kg过硫酸钠，停止通氮和搅拌，反应5h；将反应产物取出，在90℃下干燥18h，粉碎得到颗粒状储层保护剂中间产品。
取中间产品30kg、氢氧化钠2kg，加入57kg水中连续搅拌15h，然后加入甲酸钠10kg、十二烷基二甲基苄基氯化铵1kg，继续搅拌0.5h，得到聚合物弹性颗粒A3。
制备例4
按照制备例1的方法，不同的是，制备中间产品的方法中，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、水、钠基膨润土、过硫酸铵的量分别为8kg、8kg、0.5kg、78.49kg、5kg、0.01kg。得到聚合物弹性颗粒A4。
制备例5
按照制备例1的方法，不同的是，中间产品、碳酸钠、水、氯化钠、十八烷基三甲基氯化铵的量分别为6kg、1kg、88.5kg、3kg、1.5kg。得到聚合物弹性颗粒A5。
实施例1
按照以下配方配制水基钻井液：3％的储层保护剂组合物(其组成见表1，其中，实施例1中使用的聚合物弹性颗粒为A1，使用的合成纤维为聚酯纤维TZT-PET-6，使用的成膜剂为零渗透钻井液处理剂HY-3000)；3％的钠基膨润土(购自安阳县怡和膨润公司)；1％的磺酸盐共聚物DSP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；0.5％的磺化单宁(购自山东阳谷江北化工有限公司)；2％的磺甲基褐煤树脂SPNH(购自山东得顺源石油科技有限公司)；1％的有机胺页岩抑制剂AP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；3％的聚醚多元醇SYP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)，余量为水。前述钻井液中各百分比例均为质量体积比，如3％的钠基膨润土是指100ml的水基钻井液中钠基膨润土的量为3g。
其中，水基钻井液的制备方法包括：将钠基膨润土和水混合，搅拌3h，24h后向体系中加入磺酸盐共聚物DSP-2，搅拌使其充分溶解；然后加入磺化单宁、磺甲基褐煤树脂SPNH、有机胺页岩抑制剂AP-2、聚醚多元醇SYP-2、聚合物弹性颗粒A1、聚酯纤维TZT-PET-6和零渗透钻井液处理剂HY-3000，搅拌40min。
实施例2
按照实施例1的方法，不同的是，按照以下配方配制水基钻井液：2％的储层保护剂组合物(其组成见表1，其中，实施例2中使用的聚合物弹性颗粒为A2，使用的合成纤维为聚丙烯腈纤维TZT-PAN-6，使用的成膜剂为超低渗透钻井液处理剂YP-4)；1％的钠基膨润土(购自安阳县怡和膨润公司)；0.5％的磺酸盐共聚物DSP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；0.8％的磺化单宁(购自山东阳谷江北化工有限公司)；3％的磺甲基褐煤树脂SPNH(购自山东得顺源石油科技有限公司)；1.5％的有机胺页岩抑制剂AP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；2％的聚醚多元醇SYP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)，余量为水。
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是，按照以下配方配制水基钻井液：4％的储层保护剂组合物(其组成见表1，其中，实施例3中使用的聚合物弹性颗粒为A3，使用的合成纤维为聚酯纤维TZT-PET-6，使用的成膜剂为零渗透钻井液处理剂HY-3000)；2％的钠基膨润土(购自安阳县怡和膨润公司)；0.8％的磺酸盐共聚物DSP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；1％的磺化单宁(购自山东阳谷江北化工有限公司)；4％的磺甲基褐煤树脂SPNH(购自山东得顺源石油科技有限公司)；2％的有机胺页岩抑制剂AP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；2.5％的聚醚多元醇SYP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)，余量为水。
实施例4
按照实施例1的方法，不同的是，用聚合物弹性颗粒A4代替聚合物弹性颗粒A1。
实施例5
按照实施例1的方法，不同的是，用聚合物弹性颗粒A5代替聚合物弹性颗粒A1。
实施例6
按照实施例1的方法，不同的是，储层保护剂组合物的组成见表1，其中，实施例6中使用的聚合物弹性颗粒为A1，使用的合成纤维为聚酯纤维TZT-PET-6，使用的成膜剂为零渗透钻井液处理剂HY-3000，即，用量比不同。
实施例7
按照实施例1的方法，不同的是，储层保护剂组合物的组成见表1，其中，实施例7中使用的聚合物弹性颗粒为A1，使用的合成纤维为聚酯纤维TZT-PET-6，即储层保护剂组合物中不含成膜剂零渗透钻井液处理剂HY-3000。
实施例8
按照实施例1的方法，不同的是，储层保护剂组合物的组成见表1，其中，实施例8中使用的聚合物弹性颗粒为A1，使用的成膜剂为零渗透钻井液处理剂HY-3000，即储层保护剂组合物中不含合成纤维聚酯纤维TZT-PET-6。
对比例1
根据实施例1所述的方法，不同的是，不加入储层保护剂组合物(具体组成见表1)，即按照以下配方配制钻井液：3％的钠基膨润土(购自安阳县怡和膨润公司)；1％的磺酸盐共聚物DSP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；0.5％的磺化单宁(购自山东阳谷江北化工有限公司)；2％的磺甲基褐煤树脂SPNH(购自山东得顺源石油科技有限公司)；1％的有机胺页岩抑制剂AP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)；3％的聚醚多元醇SYP-2(购自山东得顺源石油科技有限公司)，余量为水。
对比例2
根据实施例1所述的方法，不同的是，用零渗透钻井液处理剂HY-3000代替储层保护剂组合物(具体组成见表1)，且钻井液中零渗透钻井液处理剂HY-3000的含量为3％。
对比例3
根据实施例1所述的方法，不同的是，用聚酯纤维TZT-PET-6代替储层保护剂组合物(具体组成见表1)，且钻井液中聚酯纤维TZT-PET-6的量为3％。
对比例4
根据实施例1所述的方法，不同的是，用聚合物弹性颗粒A1代替储层保护剂组合物(具体组成见表1)，且钻井液中聚合物弹性颗粒A1的含量为3％。
对比例5
根据实施例1所述的方法，不同的是，用聚酯纤维TZT-PET-6和零渗透钻井液处理剂HY-3000代替储层保护剂组合物(具体组成见表1)，且聚酯纤维TZT-PET-6和零渗透钻井液处理剂HY-3000的质量比为1：1，钻井液中聚酯纤维TZT-PET-6和零渗透钻井液处理剂HY-3000的总含量为3％。
表1
钻井液中合成纤维：聚合物弹性颗粒：成膜剂的质量比
实施例1 0.25：1：0.25
实施例2 0.33：1：0.67
实施例3 0.67：1：0.33
实施例4 0.25：1：0.25
实施例5 0.25：1：0.25
实施例6 1.5：1：1.5
实施例7 0.25：1：0
实施例8 0：1：0.25
对比例1 0：0：0
对比例2 0：0：1
对比例3 1：0：0
对比例4 0：1：0
对比例5 1：0：1
试验例
本发明涉及的各参数的测定方法如下：
(1)钻井液性能的测定
按照GB/T 16783.1-2006测定实施例1-8、对比例1-5的钻井液在24±3℃下的各性能参数。结果见表2。
(2)封堵率和渗透率恢复率的测定
按照SYT 6540-2002钻井液完井液损害油层室内评价方法，在SH-1高温高压动滤失仪中进行储层保护性能测试。量取岩心尺寸，用标准盐水抽真空饱和48h，正向测定岩心的油相渗透率K1(即表3中的初始岩心渗透率)；在动滤失仪中用所配制的钻井液(实施例1-8、对比例1-5的钻井液)封堵岩心，封堵完成后清除封堵端的泥饼，正向测定岩心的油相渗透K2(即表3中的封堵后岩心渗透率)，计算封堵率然后测定封堵后岩心的反向油相渗透率K3(即表3中的返排后岩心渗透率)，计算渗透率恢复率结果见表3。
表2
由表2数据可以看出，含有不同合成纤维、聚合物弹性颗粒和成膜剂组合方式的钻井液流变性差异不大，但从滤失量角度来看，含有聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种的钻井液滤失量较低，更有利于储层保护。
表3
由表3的数据可以看出，在水基钻井液中，虽然储层保护剂组合物中的三种组分单独使用或者合成纤维和成膜剂配合使用均具有一定的保护储层作用，但是使用本发明所述配方的储层保护剂组合物的储层保护效果明显更佳，封堵率达到90％以上，优选96％以上；渗透率恢复率达到91％以上，优选96％以上，表明储层保护剂组合物中各组分之间具有明显的协同增效效果，从而表明本发明的含有该储层保护剂组合物的水基钻井液具有明显的保护裂缝性储层的效果。
具体地，将表3中实施例1与实施例4的结果比较可知，制备聚合物弹性颗粒的中间产品的原料中，以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为10-25重量份，阳离子单体的用量为2-5重量份，交联剂的用量为0.01-0.05重量份，引发剂的用量为0.02-0.05重量份，增韧材料的用量为8-15重量份时，能够进一步提高钻井液的储层保护效果。
将表3中实施例1与实施例5的结果比较可知，以100重量份的聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为10-30重量份，碱的用量为2-5重量份，盐的用量为5-10重量份时，能够进一步提高钻井液的储层保护效果。
将表3中实施例1与实施例6的结果比较可知，聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂的质量比为1：(0.25-1)：(0.25-1)时，能够进一步提高钻井液的储层保护效果。
将表3中实施例1与实施例7-8的结果比较可知，储层保护剂组合物同时含有聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂时，能够进一步提高钻井液的储层保护效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，
其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，
其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5-40重量份，碱的用量为1-10重量份，盐的用量为1-12重量份，
其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8-30重量份，阳离子单体的用量为1-10重量份，交联剂的用量为0.01-0.5重量份，引发剂的用量为0.01-0.1重量份，增韧材料的用量为5-25重量份。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液，其中，所述聚合物弹性颗粒与所述合成纤维的质量比为1：(0.1-1.5)，优选为1：(0.25-1)；所述聚合物弹性颗粒与所述成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)，优选为1：(0.25-1)；
优选地，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂，所述聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)：(0.1-1.5)，进一步优选为1：(0.25-1)：(0.25-1)。
3.根据权利要求1或2所述的水基钻井液，其中，以100重量份的制备中间产品的原料计，丙烯酰胺的用量为10-25重量份，阳离子单体的用量为2-5重量份，交联剂的用量为0.01-0.05重量份，引发剂的用量为0.02-0.05重量份，增韧材料的用量为8-15重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其中，以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为10-30重量份，碱的用量为2-5重量份，盐的用量为5-10重量份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的水基钻井液，其中，所述阳离子单体为季铵盐化合物，优选为二甲基二烯丙基卤化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵、丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵、烷基二甲基苄基卤化铵和烷基三甲基卤化铵中的至少一种，进一步优选地，烷基二甲基苄基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基，烷基三甲基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基；和/或
所述交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯和戊二醛中的至少一种；和/或
所述引发剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种；和/或
所述增韧材料为淀粉和/或膨润土；和/或
所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种；和/或
所述盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯中的至少一种；和/或
所述合成纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维和聚氨酯弹性纤维中的至少一种；和/或
所述成膜剂为超低渗透钻井液处理剂和/或零渗透钻井液处理剂。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的水基钻井液，其中，所述聚合物弹性颗粒还包括杀菌剂，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，杀菌剂的用量为0.03-2重量份，优选为0.05-1重量份；
优选地，所述杀菌剂为吸附性杀菌剂，进一步优选为烷基三甲基卤化铵、烷基卤化吡啶和烷基二甲基苄基卤化铵中的至少一种，更进一步优选地，烷基三甲基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基，烷基卤化吡啶中的烷基为C8-C20的烷基，烷基二甲基苄基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的水基钻井液，其中，以100ml所述水基钻井液计，所述膨润土的用量为0-4g，优选为1-3g；所述增粘剂的用量为0.2-2g，优选为0.5-1g；所述稀释剂的用量为0-2g，优选为0.5-1g；所述降滤失剂的用量为1-5g，优选为2-4g；所述防塌剂的用量为0-3g，优选为1-2g；所述储层保护剂组合物的用量为1-5g，优选为2-4g；所述润滑剂的用量为0-5g，优选为2-3g。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的水基钻井液，其中，所述膨润土为钠基膨润土和/或钙基膨润土，优选为钠基膨润土；和/或
所述增粘剂为磺酸盐共聚物、聚丙烯酰胺钾盐、聚阴离子纤维素、黄原胶、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺中的至少一种，优选为磺酸盐共聚物；和/或
所述稀释剂为磺化单宁和/或两性离子聚合物降粘剂；和/或
所述降滤失剂为磺甲基酚醛树脂、褐煤树脂、磺甲基褐煤树脂和两性离子聚合物中的至少一种，优选为磺甲基褐煤树脂；和/或
所述防塌剂为有机胺页岩抑制剂、腐殖酸钾、有机硅和改性沥青中的至少一种，优选为有机胺页岩抑制剂；和/或
所述润滑剂为石墨、矿物油、植物油、塑料小球和聚醚多元醇中的至少一种，优选为聚醚多元醇。
9.权利要求1-8中任意一项所述的水基钻井液的制备方法，其特征在于，该方法包括：将任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水混合均匀；
优选地，该方法包括：将膨润土、增粘剂、稀释剂、降滤失剂、防塌剂、储层保护剂组合物、润滑剂和水混合均匀，所述混合的方法包括：将膨润土和水混合，18-36h后向体系中加入增粘剂，搅拌；然后加入降滤失剂、防塌剂、润滑剂、稀释剂和储层保护剂组合物，搅拌20-40min。
10.权利要求1-8中任意一项所述的水基钻井液在储层段钻井中的应用；
优选地，所述储层为裂缝性储层。
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