CN107312509A - 环保型多硅基强抑制钻井液 - Google Patents

环保型多硅基强抑制钻井液 Download PDF

Info

Publication number
CN107312509A
CN107312509A CN201710559043.7A CN201710559043A CN107312509A CN 107312509 A CN107312509 A CN 107312509A CN 201710559043 A CN201710559043 A CN 201710559043A CN 107312509 A CN107312509 A CN 107312509A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon substrate
parts
agent
environment
friendly type
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.)
Pending
Application number
CN201710559043.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李海斌
刘宝锋
吴雄军
王翔
党冰华
蓝强
李波
于雷
徐运波
陈健
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.)
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Original Assignee
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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 Sinopec Oilfield Service Corp, Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp, Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp filed Critical Sinopec Oilfield Service Corp
Priority to CN201710559043.7A priority Critical patent/CN107312509A/zh
Publication of CN107312509A publication Critical patent/CN107312509A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/04—Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14—Clay-containing compositions
    • C09K8/18—Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/22—Synthetic organic compounds
    • C09K8/24—Polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及一种石油地质勘探与开发技术领域所用的环保型多硅基强抑制钻井液。各成分及配比按重量份如下：硅酸盐A为1～1.5份、硅酸盐B为2～2.5份、硅基流变调节剂为2～2.5份、硅基高温稳定剂为1～1.5份、护胶剂为1～1.5份、弱凝胶抗高温降滤失剂为3～4份、抗温天然降滤失剂为0.5～1.0份、理想充填剂4～5份、乳液封堵剂1.5～2份、钾离子碱性调节剂为0.7～1.0份、钠基膨润土为3～4份及水76～81份。该钻井液体系进一步提高了对泥岩的抑制能力，降低了泥岩的水化作用，降低了泥岩因水化膨胀造成的井壁失稳风险；同时解决了以往硅酸盐体系流变性难以调控、滤失量较大的问题，避免了大量无机盐的加入造成对环境的污染。

Description

环保型多硅基强抑制钻井液
技术领域
本发明涉及一种石油地质勘探与开发技术领域所用的钻井液，具体来说，是一种环保型多硅基强抑制钻井液。
背景技术
井壁稳定是钻井过程中经常遇到的技术难题。据统计，石油工业每年用于处理井壁稳定事故的经费高达7亿美元。在针对采用何种钻井液体系实现钻井过程中井壁稳定国内外进行了大量的实验研究，在水基钻井液体系和油基钻井液、合成基钻井液等方面进行摸索探讨。尤其在一些特殊的页岩地层，井下条件非常复杂，想要使井眼长期稳定，以利于下部储层的继续钻进，主要还是以油基钻井液为主。尽管油基钻井液因为其钻井效率被广泛的应用，但随之而来的是，钻屑处理带来更多环保压力和费用。更严重的是，一旦发生漏失，油基钻井液比水基钻井液损失更大，而且页岩地层的一些天然裂缝通常会发生钻井液失返。
在使用水基钻井液技术方面，硅酸盐钻井液经过多年的研究与应用以其强抑制能力展现出其在井壁稳定方面的优势，但是该体系同时存在流变性难以调控、或以加入氯化钾等盐类处理剂以调节流变性却导致一定的环境影响、API滤失量较高的问题，致使阻碍该体系大规模的应用，尤其在国内应用的更少。
黄宁等人于2014年3月在《钻井液与完井液》上分开发表的论文“无土相硅酸盐-烷基葡萄糖苷钻井液”中提出通过在钻井液中引入了烷基葡萄糖苷APG，并对添加配伍的处理剂进行优选，可在一定程度上解决硅酸盐钻井液体系的流变性和高温高压滤失量不易控制的问题，但该方法中APG加量偏高(5％)，且为提高钻井液封堵性能而添加的乳化沥青和聚合物凝胶等配套处理剂容易对环境造成伤害，不适合在环境敏感区域应用或规模化推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，就提高水基钻井液在钻井过程中尤其是在页岩地层中稳定井壁的效果，并改善以往硅酸盐钻井液体系流变性难以调控、或以加入氯化钾等盐类处理剂以调节流变性却导致一定的环境影响、滤失量较高的问题，提供一种环保型多硅基强抑制钻井液，以利于进一步提高井壁稳定效果且对环境无污染。
本发明的技术方案是：
一种环保型多硅基强抑制钻井液，在不加重钻井液密度条件下，包含下列重量份的原料：硅酸盐A为1～1.5份、硅酸盐B为2～2.5份、硅基流变调节剂为2～2.5份、硅基高温稳定剂为1～1.5份、护胶剂为1～1.5份、弱凝胶抗高温降滤失剂为3～4份、抗温天然降滤失剂为0.5～1.0份、理想充填剂4～5份、乳液封堵剂1.5～2份、钾离子碱性调节剂为0.7～1.0份、钠基膨润土为3～4份及水76～81份。
上述的硅酸盐A为模数在1.5～2.6之间的硅酸钠；硅酸盐B为模数在2.0～2.8之间的硅酸钾；硅基流变调节剂为聚甲基硅氟氧烷为主的化合物，即钻井液用硅氟降粘剂(SF-1)；硅基高温稳定剂为有机硅氟稳定剂(SF-4)；护胶剂为天然纤维素类聚合物，即壳聚糖；弱凝胶抗高温降滤失剂为羧甲基磺化酚醛树脂为主的处理剂，包括SD101、SD102；抗温天然降滤失剂为改性淀粉，包括羧甲基淀粉钠(CMS-Na)、羟丙基淀粉(HPS)；理想充填剂为经过粒度分布优化后的惰性粒子复配物，主要为粒径为1500目～6000目的超细碳酸钙；乳液封堵剂为纳米级乳化石蜡，即纳米乳液；钾离子碱性调节剂为氢氧化钾；钠基膨润土为市售工业品。
由于硅酸盐抑制剂为模数在1.5～2.6之间的硅酸钠和模数在2.0～2.8之间的硅酸钾，两种药剂均为粘稠的半透明液体，在钻井液中可以部分水解生成胶态沉淀，可使部分粘土颗粒聚积沉淀，从而使钻井液保持较低的固相含量和浓度。同时，硅酸盐还可以与高价阳离子产生沉淀，使裂缝性地层的一些裂缝发生愈合或提高井壁的破裂压力，从而起到化学固壁的作用。
硅基流变调节剂为聚甲基硅氟氧烷为主的化合物，即钻井液用硅氟降粘剂(SF-1)。SF-1在钻井液中主要通过在粘土颗粒的断键边缘上形成吸附水化层，从而削弱粘土颗粒之间的端/面和端/端连接，减弱或拆散空间网架结构，从而显著降低钻井液的黏度和切力，起到调节流型的作用。同时，该处理剂还可以在一定程度上起到防塌降滤失的作用。
硅基高温稳定剂为有机硅氟稳定剂(SF-4)，SF-4的分子结构中含有高价阳离子Si4+，可通过以Si4+为吸附基与有机处理剂形成络合物，在带负电的粘土表面发生牢固而受温度影响较小的静电吸附，提高钻井液体系的高温稳定性，同时在一定程度上抑制粘土颗粒的高温分散。
护胶剂为具有提高粘土颗粒的聚结稳定性的天然纤维素聚合物，即壳聚糖。壳聚糖大分子中具有较强化学反应能力的羟基和氨基，在钻井液体系所处的碱性环境下可以发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等复杂化学反应，从而在其分子主链中引入了大的侧基，使其溶解性和吸附性提高，显示出聚电解质的性质，从而在钻井液体系中起到较好的护胶作用。
弱凝胶抗高温降滤失剂为羧甲基磺化酚醛树脂为主的处理剂，包括SD101、SD102。通过在磺化的基础上又引入羧甲基水化基团，进一步增加了分子水化能力和ζ电位，增强了钻井液体系的抗盐性能和降失水能力。
抗温天然降滤失剂为改性淀粉，包括羧甲基淀粉钠(CMS-Na)、羟丙基淀粉(HPS)。此类物质一方面可吸收水分，减少了钻井液中自由水；另一方面形成的囊状物可进入泥饼的细缝中，从而堵塞水的通路，进一步降低泥饼的渗透性，提高井壁稳定性。
理想充填剂为经过粒度分布优化后的惰性粒子复配物，主要为粒径为1500目～6000目的超细碳酸钙，可对近井壁地层孔喉形成快速有效的封堵，所形成的泥饼致密，耐冲刷性强，能有效阻止钻井液滤液侵入地层，从而抑制粘土的水化分散，进一步稳定井壁。
乳液封堵剂为纳米级乳化石蜡，即纳米乳液，呈液态细分散状态，在井筒内正压差作用下可被挤入地层孔隙、裂缝和层面内，提高对裂缝的粘结力，在井壁处形成具有护壁作用的内、外泥饼。其中，外泥饼与地层之间存在一层致密的保护膜，使得外泥饼难以被轻易地冲刷掉，从而可阻止水进入地层，起到稳定井壁的作用。
因此该发明的有益效果是：该钻井液体系使用了复合硅酸盐、硅基流变调节剂、硅基高温稳定剂、理想充填剂、乳液封堵剂、弱凝胶抗高温降滤失剂作为主要成分，进一步提高了体系对泥岩的抑制能力，降低了泥岩的水化作用，进而降低泥岩因水化膨胀造成的井壁失稳；同时解决了以往硅酸盐体系流变性难以调控、滤失量较大的问题；而且避免了大量无机盐的加入造成对环境的污染。
具体实施方式：
下面通过实施例将对本发明作进一步的说明：
可采取如下实施例进行，但不仅仅局限以下几种方案(每种实施例的总重量份按100计)。
实施例一：
序号 成分 配比(份)
1 硅酸钠(模数1.5) 1
2 硅酸钾(模数2.0) 2
3 钻井液用硅氟降粘剂(SF-1) 2
4 有机硅氟稳定剂(SF-4) 1
5 壳聚糖 1
6 SD101 3
7 羧甲基淀粉钠(CMS-Na) 0.5
8 1500目～6000目的超细碳酸钙 4
9 纳米乳液 1.5
10 氢氧化钾 0.7
11 钠基膨润土 3
12 水 余量
实施例一的效果参数如下：
粘度 单位 参数
API常温常压滤失量 ml 3.6
塑性粘度 mpa.s 15
动切力 Pa 6.5
初终切 Pa 1.5/7
PH / 11
粘滞系数 / ＜0.1
密度 g/cm3 1.06
实施例二：
实施例二的效果参数如下：
粘度 单位 参数
API常温常压滤失量 ml 3.2
塑性粘度 mpa.s 14
动切力 Pa 6.5
初终切 Pa 1.5/6
PH / 11
粘滞系数 / ＜0.1
密度 g/cm3 1.06
实施例三：
序号 成分 配比(份)
1 硅酸钠(模数2.6) 1.5
2 硅酸钾(模数2.8) 2.5
3 钻井液用硅氟降粘剂(SF-1) 2.5
4 有机硅氟稳定剂(SF-4) 1.5
5 壳聚糖 1.5
6 SD101 4.0
7 羟丙基淀粉(HPS) 1.0
8 1500目～6000目的超细碳酸钙 5.0
9 纳米乳液 2.0
10 氢氧化钾 1.0
11 钠基膨润土 3.5
12 水 余量
实施例三的效果参数如下：
粘度 单位 参数
API常温常压滤失量 ml 3.0
塑性粘度 mpa.s 14
动切力 Pa 7.0
初终切 Pa 2.0/67
PH / 11
粘滞系数 / ＜0.1
密度 g/cm3 1.06

Claims (8)

1.一种环保型多硅基强抑制钻井液，其特征是在不加重钻井液密度条件下，包含下列重量份的原料：硅酸盐A为1～1.5份、硅酸盐B为2～2.5份、硅基流变调节剂为2～2.5份、硅基高温稳定剂为1～1.5份、护胶剂为1～1.5份、弱凝胶抗高温降滤失剂为3～4份、抗温天然降滤失剂为0.5～1.0份、理想充填剂4～5份、乳液封堵剂1.5～2份、钾离子碱性调节剂为0.7～1.0份、钠基膨润土为3～4份及水76～81份。
2.根据权利要求1所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：硅酸盐A为模数在1.5～2.6之间的硅酸钠；硅酸盐B为模数在2.0～2.8之间的硅酸钾钠；所述硅基流变调节剂为聚甲基硅氟氧烷为主的化合物；所述硅基高温稳定剂为有机硅氟稳定剂；所述护胶剂为天然纤维素类聚合物；所述弱凝胶抗高温降滤失剂为羧甲基磺化酚醛树脂为主的处理剂；所述抗温天然降滤失剂为改性淀粉；所述理想充填剂为经过粒度分布优化后的惰性粒子复配物；所述乳液封堵剂为纳米级乳化石蜡；所述钾离子碱性调节剂为氢氧化钾。
3.根据权利要求2所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述硅基流变调节剂为钻井液用硅氟降粘剂；所述护胶剂为壳聚糖；所述弱凝胶抗高温降滤失剂包括羧甲基磺化酚醛树脂为主的处理剂SD101或SD102；所述抗温天然降滤失剂包括羧甲基淀粉钠或羟丙基淀粉；所述理想充填剂为粒径为1500目～6000目的超细碳酸钙。
4.根据权利要求3所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述硅基流变调节剂为钻井液用硅氟降粘剂。
5.根据权利要求3所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述护胶剂为壳聚糖。
6.根据权利要求3所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述弱凝胶抗高温降滤失剂包括羧甲基磺化酚醛树脂为主的处理剂SD101或SD102。
7.根据权利要求3所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述抗温天然降滤失剂包括羧甲基淀粉钠或羟丙基淀粉。
8.根据权利要求3所述的环保型多硅基强抑制钻井液，其特征在于：所述理想充填剂为粒径为1500目～6000目的超细碳酸钙。
CN201710559043.7A 2017-07-11 2017-07-11 环保型多硅基强抑制钻井液 Pending CN107312509A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710559043.7A CN107312509A (zh) 2017-07-11 2017-07-11 环保型多硅基强抑制钻井液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710559043.7A CN107312509A (zh) 2017-07-11 2017-07-11 环保型多硅基强抑制钻井液

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107312509A true CN107312509A (zh) 2017-11-03

Family

ID=60179268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710559043.7A Pending CN107312509A (zh) 2017-07-11 2017-07-11 环保型多硅基强抑制钻井液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107312509A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140209392A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore Fluids Comprising Mineral Particles and Methods Relating Thereto
CN105295872A (zh) * 2014-07-17 2016-02-03 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于致密砂岩储层的钻井液
CN105838343A (zh) * 2015-01-13 2016-08-10 中国石油天然气股份有限公司 钻井液及其制备方法和应用
CN106318347A (zh) * 2015-06-15 2017-01-11 中石化石油工程技术服务有限公司 一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液
CN106634886A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 石家庄华莱鼎盛科技有限公司 钻井液用降粘剂硅氟聚合物及其制备方法
CN106833564A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 中国石油天然气集团公司 一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140209392A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore Fluids Comprising Mineral Particles and Methods Relating Thereto
CN105295872A (zh) * 2014-07-17 2016-02-03 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于致密砂岩储层的钻井液
CN105838343A (zh) * 2015-01-13 2016-08-10 中国石油天然气股份有限公司 钻井液及其制备方法和应用
CN106318347A (zh) * 2015-06-15 2017-01-11 中石化石油工程技术服务有限公司 一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液
CN106634886A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 石家庄华莱鼎盛科技有限公司 钻井液用降粘剂硅氟聚合物及其制备方法
CN106833564A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 中国石油天然气集团公司 一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李兵等: ""王58区块钻井技术研究与应用"", 《钻井液与完井液》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102083939B (zh) 用于减少井筒滤失和滤液损失的方法和水性基井筒流体
US4439328A (en) Well servicing fluid additive
US4664818A (en) Drilling mud additive
US9574127B2 (en) Wellbore fluid
CN101182409B (zh) 防塌可循环微泡沫钻井液或完井液
US4502969A (en) Workover and completion fluids
US7833946B2 (en) Water-based drilling fluid
US10954427B2 (en) Method and composition for sealing a subsurface formation
NO327979B1 (no) Bronnbearbeidingsfluider og en fremgangsmate for a oke deres termiske stabilitet
US20150096808A1 (en) Reusable high performance water based
US7829506B1 (en) Clay stabilizing aqueous drilling fluids
US10883035B2 (en) Self-crosslinking polymers and platelets for wellbore strengthening
CN100535075C (zh) 强抑制可循环微泡沫钻井液或完井液
CN107312509A (zh) 环保型多硅基强抑制钻井液
US20230193112A1 (en) Method to use loss circulation material composition comprising acidic nanoparticle based dispersion and sodium bicarbonate in downhole conditions
US11203710B2 (en) Method and materials to convert a drilling mud into a solid gel based lost circulation material
US11118104B2 (en) Clay control additive for wellbore fluids
US20050003968A1 (en) Drilling fluids
US10689558B2 (en) Self-crosslinking polymers for wellbore strengthening
CN107663450A (zh) 一种非离子型高效防膨剂
AU2012203468B2 (en) Methods and aqueous based wellbore fluids for reducing wellbore fluid loss and filtrate loss
CN1233784C (zh) 一种低渗透储层射孔完井液
Saleh et al. Energy Reports
CN115058233A (zh) 一种低固相环保复合盐水钻井液及其制备方法和应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171103

RJ01 Rejection of invention patent application after publication