CN108130061B - 一种防塌钻井液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种防塌钻井液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防塌钻井液领域，公开了一种防塌钻井液及其制备方法和应用，其中，该防塌钻井液含有水、膨润土、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和加重剂，且以100重量份的水为基准，膨润土为4‑6重量份，流型调节剂为0.8‑1.2重量份，降滤失剂为2.2‑2.6重量份，抑制剂为28‑32重量份，封堵剂为26‑30重量份，加重剂为32‑38重量份；本发明的防塌钻井液主要针对鄂尔多斯盆地地层承压能力低的特点，较常用钻井液体系相比，本防塌钻井液能够扩大安全密度窗口，大大提高地层的承压能力，尽量避免井喷、井漏、井塌等地下复杂情况的出现。

Description

一种防塌钻井液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及防塌钻井液领域，具体涉及一种防塌钻井液及其制备方法和应用，该防塌钻井液能有效解决鄂尔多斯盆地地层承压能力低的问题。
背景技术
当前世界利用一次性能源的总体发展趋势是：清洁、高效、多样、低碳。天然气作为一种优质高效的清洁能源和化工原料，具有巨大的资源潜力，目前已进入高速发展时期。世界天然气资源丰富，2006年剩余天然气探明可采储量为175.08×1012m3，产量达到2.84×1012m3，随着天然气贸易的逐步全球化，天然气将成为21世纪世界的支柱能源。天然气资源主要集中在3个国家：俄罗斯为27％，伊朗为15％，卡塔尔为13％。这三个国家拥有全世界一半以上的天然气储量。我国常规和非常规天然气资源相对丰富，资源探明程度低，从1990年开始，我国天然气储量进入快速增长阶段，常规天然气地质资源量为52万亿立方米，最终可采资源量约32×1012m3。截至2010年底，累计探明地质储量9.13×1012m3，探明程度为17.5％。其中鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地和南海海域是我国四大天然气产区。
鄂尔多斯盆地处于华北地块西部，是一个多构造体系、多旋回坳陷、多沉积类型的大型克拉通沉积盆地。总体构造呈东缓西陡的不对称箕状向斜。地层发育全，变形小，除边缘地区外，断裂构造和局部隆起都不甚发育。根据基底性质、地质演化历史和构造特征，鄂尔多斯盆地内可划分为：伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷和西缘逆冲带六个构造单元。其中，伊陕斜坡是延长石油油气勘探的主体区，构造整体表现为一平缓的向西倾斜的单斜构造，构造简单，局部发育由差异压实作用形成的小型鼻状构造。研究工区位于伊陕斜坡，区内构造简单，无背斜与断块圈闭发育，地层整体较为平缓。
以刘家沟组为主的地层属于裂缝发育，其底部存在天然裂缝，既有垂直裂缝，又有水平裂缝，主要以垂直裂缝为主，垂直裂缝极为发育，宽度一般为小于0.5mm、0.5-1.5mm。漏失与裂缝的存在相随，有裂缝就有漏失，其结果表现出地层承压能力低。
地层承压能力高低是一个相对的概念。所钻井段表现出随钻随漏、遇漏必堵(不堵则漏失越来越大)；堵完再钻、再钻再漏、再漏再堵；堵完又钻、又钻再漏、又漏再堵；再钻又漏……一直循环往复直至结束。整个地层漏点多、漏点随钻头不断下移、反复出现、位置不定、时间不定、漏失频繁；而完钻后固井还可能漏……，这称为地层承压能力低，或地层复杂压力系统引发的严重漏失。现在承压堵漏是提高地层承压能力常用的办法，有一定的效果，但随性成功的把握性不大，谁也无法保证。因此，它已成为当前制约我国钻井发展的一个重大技术难题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，针对鄂尔多斯盆地地层裂缝发育，其底部存在天然裂缝，既有垂直裂缝，又有水平裂缝，主要以垂直裂缝为主而导致的地层承压能力低的特点，导致钻井过程中容易发生恶性漏失等复杂情况，而提供一种防塌钻井液及其制备方法和应用，该防塌钻井液能有效解决鄂尔多斯盆地地层承压能力低的问题。
为了克服上述问题，本发明第一方面提供了一种防塌钻井液，其中，该适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液含有水、膨润土、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和加重剂，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为2-9重量份，所述流型调节剂的含量为0.4-2.9重量份，所述降滤失剂的含量为1.1-5.8重量份，所述抑制剂的含量为10-39重量份，所述封堵剂的含量为8-35重量份，所述加重剂的含量为16-80重量份。
本发明第二方面还提供了一种防塌钻井液的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
(1)将膨润土预水化处理；
(2)将步骤(1)经预水化处理的膨润土与流型调节剂、降滤失剂和抑制剂混合；
(3)将碳酸钙A、碳酸钙B和碳酸钙C按比例在粉末状态下混合均匀；
(4)将重晶石A与重晶石B按比例在粉末状态下混合均匀；
(5)将步骤(2)、步骤(3)与步骤(4)所得的混合物混合均匀。
本发明第三方面还提供了上述所述的防塌钻井液在鄂尔多斯盆地的钻井过程中的应用。
通过以上技术方案，本发明提供的一种防塌钻井液及其制备方法和应用，在本发明中，通过利用不同粒径的刚性颗粒(碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C以及重晶石A、重晶石B)之间的架桥效应，在钻遇致漏裂缝时各类桥塞粒子进入裂缝并在其中架桥后逐级充填最终形成一层致密的封堵层，且由于所用封堵颗粒均为刚性材料，所形成的封堵层具有很高的抗压强度和很低的(接近零)渗透率；在钻遇细微裂缝(缝宽小于0.1mm)时，封堵颗粒在裂缝表面即形成致密的封隔层(人造井壁)，有效地阻止了钻井液中自由水继续渗入其中从而导致裂缝扩张演变为致漏裂缝。
具体实施方式
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。
为了克服上述问题，本发明第一方面提供了一种防塌钻井液，其中，该适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液含有水、膨润土、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和加重剂，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为2-9重量份，所述流型调节剂的含量为0.4-2.9重量份，所述降滤失剂的含量为1.1-5.8重量份，所述抑制剂的含量为10-39重量份，所述封堵剂的含量为8-35重量份，所述加重剂的含量为16-80重量份。
根据本发明，优选情况下，以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为4-6重量份，所述流型调节剂的含量为0.8-1.2重量份，所述降滤失剂的含量为2.2-2.6重量份，所述抑制剂的含量为28-32重量份，所述封堵剂的含量为26-30重量份，所述加重剂的含量为32-38重量份。
根据本发明，所述水无具体限定要求，可以为自来水、海水、地下水等。
根据本发明，所述膨润土可以为新疆夏子街膨润土。
根据本发明，所述流型调节剂可以为两性离子共聚物与磺化褐煤的组合物，并且，所述两性离子共聚物与所述磺化褐煤的含量的重量比为(0.2-0.8)：1；优选为(0.3-0.7)：1；跟优选为(0.4-0.6)：1；最优选为0.5：1。在本发明中，所述两性离子共聚物可以是由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)共聚而得到的，例如，可以将所述两性离子共聚物标记为AMPS-DMAEMA。
根据本发明，所述降滤失剂可以为芳香族羟基羧酸盐和/或磺化酚醛树脂(SMP)。在本发明中，所述芳香族羟基羧酸盐可以为腐植酸钾(CAS68514-28-3，分子式C9H8K2O4)、硝基腐植酸钾(购自黑龙江聚丰腐植酸开发有限公司)、腐殖酸钠(CAS登录号68131-04-4，分子式C9H8Na2O4)和改性黄腐酸钾中的一种或多种；其中，改性黄腐酸钾为购自成都西南石大金牛石油科技有限公司。
根据本发明，所述抑制剂可以为甲酸钾。
根据本发明，所述封堵剂可以为碳酸钙A、碳酸钙B和碳酸钙C的组合物，并且，所述碳酸钙A、所述碳酸钙B和所述碳酸钙C的含量的重量比可以为为(0.2-0.8)：(0.2-0.8)：1；优选为(0.3-0.7)：(0.3-0.7)：1；更优选为(0.4-0.6)：(0.4-0.6)：1；最优选为0.5：0.5：1。
根据本发明，所述碳酸钙A粒径可以为4-6微米，碳酸钙B粒径可以为13-16微米，碳酸钙C粒径可以为28-31微米；优选情况下，所述碳酸钙A粒径为4.5-5.5微米，碳酸钙B粒径为14-15微米，碳酸钙C粒径为29-30微米。
根据本发明，所述加重剂可以为重晶石A与重晶石B的组合物，并且，所述重晶石A与所述重晶石B的含量的重量比可以为(1.2-1.8)：1；优选为(1.3-1.7)：1；更优选为(1.4-1.6)：1；最优选为1.5：1。
根据本发明，所述重晶石A和重晶石B均可以购自为商用API标准硫酸钡粉，并且，在本发明中，所述重晶石A粒径可以为46-79微米，所述重晶石B粒径可以为0.75-1.3微米；优选情况下，所述重晶石A粒径为55-65微米，所述重晶石B粒径为0.95-1.15微米。
根据本发明，所述防塌钻井液的pH值可以为8-10，优选为8.5-9.5，更优选为9。
根据本发明，所述防塌钻井液的密度可以为1.0-1.4g/cm3；优选为1.1-1.3g/cm3。
本发明第二方面提供了一种防塌钻井液的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
(1)将膨润土预水化处理；
(2)将步骤(1)经预水化处理的膨润土与流型调节剂、降滤失剂和抑制剂混合；
(3)将碳酸钙A、碳酸钙B和碳酸钙C按比例在粉末状态下混合均匀；
(4)将重晶石A与重晶石B按比例在粉末状态下混合均匀；
(5)将步骤(2)、步骤(3)与步骤(4)所得的混合物混合均匀。
根据本发明，在步骤(1)中，所述预水化处理的时间为1-2天。
根据本发明，该制备方法在搅拌条件下进行，且该搅拌的条件包括：搅拌时间可以为10-60分钟；搅拌速率可以为600-3000转/分钟；温度可以为20-35℃；优选情况下，搅拌时间为30-50分钟；搅拌速率为1000-2000转/分钟；温度为25-30℃。
本发明第三方面提供了上述所述的防塌钻井液在鄂尔多斯盆地的钻井过程中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
(1)渗透性漏失评价：
实验使用20-40目石英砂充填至管状仪器中模拟孔隙型地层，通过氮气加压将钻井液向石英砂层挤压模拟井下钻井液被挤压到井壁的情况。
(2)裂缝性漏失评价：
实验使用特制的钢柱，其中间位置设置有两条平行的平行缝，用以模拟地层裂缝，缝宽可根据现场实际情况需要调节，通过调节氮气输入压力评价钻井液对地层承压能力的影响。
实施例1
本实施例用以说明本发明的防塌钻井液及其制备方法。
(1)将100重量份的自来水与4重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.26重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.54重量份磺化褐煤、2.2重量份芳香族羟基羧酸盐(其中，芳香族羟基羧酸盐为腐植酸钾)、28重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将6.5重量份粒径为5微米的碳酸钙A、6.5重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、13重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将18重量份粒径为60微米的重晶石A与14重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟；
其中，所述防塌钻井液的pH值为9，所述防塌钻井液的密度为1.2g/cm3。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液1。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例2
本实施例用以说明本发明的防塌钻井液的制备方法。
(1)将100重量份的自来水与5重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.33重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.67重量份磺化褐煤、2.4重量份磺化酚醛树脂、30重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将7重量份粒径为5微米的碳酸钙A、7重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、14重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将21重量份粒径为60微米的重晶石A与14重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
其中，所述防塌钻井液的pH值为9，所述防塌钻井液的密度为1.2g/cm3。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液2。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例3
本实施例用以说明本发明的防塌钻井液的制备方法。
(1)将100重量份的自来水与6重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.53重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.67重量份磺化褐煤、2.6重量份磺化酚醛树脂、32重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将7.5重量份粒径为5微米的碳酸钙A、7.5重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、15重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将23重量份粒径为60微米的重晶石A与15重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
其中，所述防塌钻井液的pH值为9，所述防塌钻井液的密度为1.2g/cm3。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液3。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例4
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：碳酸钙A的粒径为4微米、碳酸钙B的粒径为13微米的、碳酸钙C的粒径为28微米；以及重晶石A的粒径为79微米，重晶石B的粒径为1.3微米。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液4。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例5
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：碳酸钙A的粒径为6微米、碳酸钙B的粒径为16微米的、碳酸钙C的粒径为31微米；以及重晶石A的粒径为46微米，重晶石B的粒径为0.75微米。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液5。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例6
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：所述碳酸钙A、所述碳酸钙B和所述碳酸钙C的含量的重量比为0.2：0.2：1；所述重晶石A与所述重晶石B的含量的重量比为1.2：1。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液6。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例7
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：所述碳酸钙A、所述碳酸钙B和所述碳酸钙C的含量的重量比为0.8：0.8：1；所述重晶石A与所述重晶石B的含量的重量比为1.8：1。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液7。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例8
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：所述两性离子聚合物与所述磺化褐煤的含量的重量比为0.2：1。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液8。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例9
按照与实施例1相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：降滤失剂为芳香族羟基羧酸盐和磺化酚醛树脂的混合物。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液9。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例10
按照与实施例相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：将腐植酸钾替换为改性黄腐酸钾。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液10。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例11
按照与实施例相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：将芳香族羟基羧酸盐，例如腐植酸钾替换为硝基腐植酸钾。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液11。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
实施例12
按照与实施例相同的方法制备防塌钻井液，所不同之处在于：将芳香族羟基羧酸盐，例如腐植酸钾替换为腐殖酸钠。
结果制得本发明的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液12。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例1
本对比例制备方法与实施例1相同，所不同的是，封堵剂碳酸钙加量减少，具体地：
(1)将100重量份的自来水与4重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.19重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.61重量份磺化褐煤、2.2重量份芳香族羟基羧酸盐(腐植酸钾)、28重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将3重量份粒径为5微米的碳酸钙A、3重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、6重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将18重量份粒径为60微米的重晶石A与14重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D1。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例2
本对比例制备方法与实施例2相同，所不同的是，封堵剂碳酸钙加量增多，具体地：
(1)将100重量份的自来水与5重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.33重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.67重量份磺化褐煤、2.4重量份磺化酚醛树脂、30重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将12重量份粒径为5微米的碳酸钙A、12重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、24重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将21重量份粒径为60微米的重晶石A与14重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D2。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例3
本对比例制备方法与实施例2相同，所不同的是，封堵剂碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C之间的比例有所变化，具体地：
(1)将100重量份的自来水与6重量份的新疆夏子街膨润土在25℃环境下以搅拌速率为1000转/分钟搅拌30分钟后静止1天。
(2)将步骤(1)所得混合物与0.53重量份两性离子共聚物AMPS-DMAEMA、0.67重量份磺化褐煤、2.6重量份磺化酚醛树脂、32重量份甲酸钾在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
(3)将2重量份粒径为5微米的碳酸钙A、8重量份粒径为14.5微米的碳酸钙B、20重量份粒径为29.5微米的碳酸钙C混合均匀后静置待用。
(4)将23重量份粒径为60微米的重晶石A与15重量份粒径为1.05微米的重晶石B混合均匀后静置待用。
(5)将步骤(3)步骤(4)所得混合物加入至步骤(2)所得混合物中，在25℃环境下以2000转/分钟速率搅拌30分钟。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D3。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例4
本对比例制备方法与实施例2相同，所不同的是，封堵剂的粒径不同，具体地，碳酸钙A的粒径为1微米、碳酸钙B粒径为5微米、碳酸钙C粒径为14微米。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D4。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例5
本对比例制备方法与实施例2相同，所不同的是，加重剂的粒径不同，具体地，重晶石A的粒径为95微米、重晶石B的粒径为4微米。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D5。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例6
本对比例制备方法与实施例1相同，所不同的是，加重剂的总量减少，具体地，重晶石A的用量为6重量份、重晶石B的用量为4重量份。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D6。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
对比例7
本对比例制备方法与实施例1相同，所不同的是，所述两性离子聚合物与所述磺化褐煤的含量的重量比为0.85：1。
结果制得的适用于鄂尔多斯盆地的防塌钻井液D7。
本钻井液的渗透性漏失评价实验数据如表1所示；
本钻井液的裂缝性漏失评价实验数据如表2所示。
测试例1
使用30目石英砂充填至管状仪器中模拟孔隙型地层，通过氮气加压将将实施例1-12中的钻井液1-12以及对比例1-7中的钻井液D1-D7向石英砂层挤压模拟井下钻井液被挤压到井壁的情况。结果如表1所示。
表1
钻井液 7.5min 30min
1 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
2 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
3 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
4 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
5 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
6 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
7 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
8 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
9 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
10 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
11 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
12 侵入约15mL，侵入深度0.6cm 侵入20mL，侵入深度1.0cm
D1 侵入55mL，侵入深度5.5cm 侵入62mL，侵入深度5.8cm
D2 侵入约25mL，侵入深度1.2cm 侵入约34mL，侵入深度1.6cm
D3 20s内500mL全部漏失 ——
D4 侵入60mL，侵入深度6cm 全部漏失
D5 侵入75mL，侵入深度7.5cm 全部漏失
D6 侵入50mL，侵入深度5cm 全部漏失
D7 侵入105mL，侵入深度9cm 全部漏失
测试例2
实验使用特制的钢柱，其中间位置设置有两条平行的平行缝，用以模拟地层裂缝，缝宽可根据现场实际情况需要调节，通过调节氮气输入压力评价实施例1-12中的钻井液1-12以及对比例1-7中的钻井液D1-D7对地层承压能力的影响。结果如表2所示。
表2
Figure BDA0001572949380000161
由表1渗透性漏失评价结果可知：
实施例1-12(1-12号钻井液)钻井液仅侵入20mL，侵入深度仅为1.0cm。
而对比例1(D1号钻井液)由于碳酸钙含量过少，钻井液侵入量明显大于实施例1-12；
对比例2(D2号钻井液)碳酸钙含量偏多，致使其对钻井液失水性能造成不良影响，从而影响钻井液的封堵性能，且其加量过多封堵性能并未改善，大大增加了成本；
对比例3(D3号钻井液)由于三种不同粒径的碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C比例不合适，未在表面有效紧密堆积，从而发生全漏失的现象；
对比例4(D4号钻井液)由于碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C的粒径不同，结果使得固相颗粒未能有效的封堵住孔隙，从而发生全漏失的现象。
对比例5(D5号钻井液)由于加重剂的粒径不同，结果使得不同粒径的加重剂颗粒无法有效的架桥堆积，从而发生全漏失现象。
对比例6(D6号钻井液)由于加重剂的总量减少，结果使得钻井液中固相含量大大降低，未能有效起到封堵效果，从而发生全漏失的现象。
对比例7(D7号钻井液)由于所述两性离子聚合物与所述磺化褐煤的含量的重量比为0.85：1，结果使得钻井液中固相颗粒相互挤压，未能形成结构，从而发生全漏失的现象。
由表2裂缝性漏失评价实验数据可知：
实施例1-12(1-12号钻井液)当压力增加到4MPa以后，基本无钻井液漏出来，说明经过粒径复配后的碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C在裂缝中成功架桥，形成致密的封堵层，有效的提高了地层承压能力。
而对比例1(D1号钻井液)和对比例2(D2号钻井液)由于碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C的用量不合适，未能有效形成致密封堵层，导致仍有钻井液漏出；
对比例3(D3号钻井液)由于碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C比例不合适，搭桥未成功，出现全漏失的情况；
对比例4(D4号钻井液)由于碳酸钙A、碳酸钙B、碳酸钙C的粒径不同，结果使得固相颗粒未能有效的封堵住裂缝，从而发生全漏失的现象。
对比例5(D5号钻井液)由于加重剂的粒径不同，结果使得加重剂颗粒未能在裂缝中紧密堆积形成结构，从而发生全漏失的现象。
对比例6(D6号钻井液)由于加重剂的总量减少，结果使得钻井液中固相含量大大降低，未能有效起到封堵效果，从而发生全漏失的现象。
对比例7(D7号钻井液)由于所述两性离子聚合物与所述磺化褐煤的含量的重量比为0.85：1，结果使得钻井液中固相颗粒相互挤压，未能在裂缝中形成结构，从而发生全漏失的现象。
由以上结论可以说明本发明所制备的钻井液具有非常优良的封堵性能，特别针对鄂尔多斯盆地裂缝性地层，能够保证钻井过程中恶性漏失发生的几率大大降低，使得施工成本大大降低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防塌钻井液，其特征在于，该防塌钻井液含有水、膨润土、流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂和加重剂，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为2-9重量份，所述流型调节剂的含量为0.4-2.9重量份，所述降滤失剂的含量为1.1-5.8重量份，所述抑制剂的含量为10-39重量份，所述封堵剂的含量为8-35重量份，所述加重剂的含量为16-80重量份；
所述流型调节剂为两性离子共聚物与磺化褐煤的组合物；所述两性离子共聚物与所述磺化褐煤的含量的重量比为(0.2-0.8)：1；
所述降滤失剂为芳香族羟基羧酸盐和/或磺化酚醛树脂；
所述抑制剂为甲酸钾；
所述封堵剂为碳酸钙A、碳酸钙B和碳酸钙C的组合物；所述碳酸钙A、所述碳酸钙B和所述碳酸钙C的含量的重量比为(0.2-0.8)：(0.2-0.8)：1；所述碳酸钙A粒径为4-6微米，碳酸钙B粒径为13-16微米，碳酸钙C粒径为28-31微米；
所述加重剂为重晶石A与重晶石B的组合物；所述重晶石A与所述重晶石B的含量的重量比为(1.2-1.8)：1；所述重晶石A和重晶石B均为商用API标准硫酸钡粉，所述重晶石A粒径为46-79微米，所述重晶石B粒径为0.75-1.3微米。
2.根据权利要求1所述的防塌钻井液，其中，以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为4-6重量份，所述流型调节剂的含量为0.8-1.2重量份，所述降滤失剂的含量为2.2-2.6重量份，所述抑制剂的含量为28-32重量份，所述封堵剂的含量为26-30重量份，所述加重剂的含量为32-38重量份。
3.根据权利要求1所述的防塌钻井液，其中，所述防塌钻井液的pH值为8-10。
4.根据权利要求3所述的防塌钻井液，其中，所述防塌钻井液的密度为1.0-1.4g/cm3。
5.权利要求1-4中任意一项所述的防塌钻井液的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
(1)将膨润土预水化处理；
(2)将步骤(1)经预水化处理的膨润土与流型调节剂、降滤失剂和抑制剂混合；
(3)将碳酸钙A、碳酸钙B和碳酸钙C按比例在粉末状态下混合均匀；
(4)将重晶石A与重晶石B按比例在粉末状态下混合均匀；
(5)将步骤(2)、步骤(3)与步骤(4)所得的混合物混合均匀。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述预水化处理的时间为1-2天。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，该制备方法在搅拌条件下进行，且该搅拌的条件包括：搅拌时间为10-60分钟；搅拌速率为600-3000转/分钟；温度为20-35℃。
8.权利要求1-4中任意一项所述的防塌钻井液或由权利要求5-7中任意一项所述的制备方法制备的防塌钻井液在鄂尔多斯盆地的钻井过程中的应用。
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