CN108485618B - 一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油、天然气勘探开发过程中的钻井液领域，一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用，所述无粘土钻井液含有疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂、甲酸钾、磺化沥青、磺化褐煤树脂、聚合醇和水；其中，所述防水锁剂为N‑全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷；所述疏水缔合型聚丙烯酰胺包括式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元；所述纳米膜结构储层保护剂包括蒙脱土片层、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元。本发明由于没有配浆膨润土颗粒的添加，体系的储层保护效果明显，渗透率恢复值大于95％。

Description

一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油、天然气勘探开发过程中的钻井液领域，具体地涉及一种保护低渗透储层的无粘土钻井液及其制备方法和应用。
背景技术
钻井液是保证钻井作业安全、高效、优质、快速的重要措施之一，油田作业中必须使用钻井液。
有效储层保护是提高低渗透储层油气采收率的重要保证，以致表皮系数为负达到最佳。钻井过程中，如果钻井液性能差，钻井液中滤液、粘土和其它固相颗粒就会侵入储层，与储层中的粘土和其它矿物质发生物理化学作用或物理堵塞孔喉，降低井眼附近储层渗透率，增加油气流动阻力，最终导致油气产量降低。
一般来说，低渗透储层的渗透率在10-50毫达西，保护中渗、高渗及特高渗透储层的钻井液不适合保护低渗透储层。低渗透储层钻井时面临多方面的损害，例如钻井液中固体颗粒堵塞引起的储层损害、粘土矿物水化膨胀和分散运移引起的储层损害、水锁引起的储层损害等。
现场试验表明，现有储层保护钻井液难以有效解决低渗透储层上述损害问题。研发高性能钻井液，保护低渗透储层显得特别重要。迄今为止，国内外在储层保护钻井液方面经过了长时间的研究，探索出了以碳酸钙和变形颗粒为核心处理剂的暂堵钻井液、以碱溶性微米级纤维素为暂堵剂的暂堵钻井液等。由于低渗透储层非均质，各种保护材料与低渗透储层难以有效匹配，常有滤液、粘土及其它固相颗粒侵入储层，降低储层渗透率，导致储层岩心渗透率恢复值较低，储层保护效果都不理想。因此，急需研发一种适合保护低渗透储层的高性能钻井液。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的保护低渗透储层钻井液存在的上述缺陷，提供了一种无粘土钻井液及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种无粘土钻井液，该无粘土钻井液含有疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂、甲酸钾、磺化沥青、磺化褐煤树脂、聚合醇和水，其中，所述防水锁剂为N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷；所述疏水缔合型聚丙烯酰胺包括式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元；所述纳米膜结构储层保护剂包括蒙脱土片层、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元，
其中，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R6为C1-C6的亚烷基，R7为H或Na。
第二方面，本发明提供了本发明所述无粘土钻井液的制备方法，该方法包括：将疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、磺化沥青、磺化褐煤树脂、防水锁剂、聚合醇、甲酸钾和水进行混合。
第三方面，本发明提供了本发明所述的无粘土钻井液在低渗透储层钻井中的应用。
在本发明所述的无粘土钻井液中，通过引入四种核心处理剂材料，即疏水缔合型聚丙烯胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂和甲酸钾，使得本发明所述的无粘土储层保护钻井液尤其适用于保护低渗透储层，能够表现出较好的流变性能、抗温性能、防塌性能和储层保护性能。
其中，疏水缔合型聚丙烯胺中聚苯乙烯链段的疏水缔合作用，使得大分子基团存在较多的物理交联点，限制了交联网络结构中自由水的流动，从而降低了钻井液体系的滤失量，减缓钻井液中水进入地层。疏水缔合型聚丙烯胺大分子链产生分子内或分子间的缔合作用，形成大的空间网状结构，即“动态物理交联网络结构”，可以有效起到悬浮钻屑、加重材料等作用，同时可以增加钻井液耐温、抗盐能力。
纳米膜结构储层保护剂能够有效消除钻井过程中钻井液侵入储层，从而达到保护储层的作用。以聚[苯乙烯-蒙脱土片层-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸]为例，这是由于：①纳米膜结构储层保护剂中聚苯乙烯链段的疏水缔合作用，使得大分子基团存在较多的物理交联点，保护了体系中存在的细微粒，并限制了交联网络结构中自由水的流动，从而降低了钻井液体系的滤失量；②纳米膜结构储层保护剂中聚苯乙烯链段因疏水缔合作用自组装成纳米级的胶束，使得亲水性聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸链段进入地层孔隙，形成的纳米级胶束留在孔隙外而起堵孔作用，减少滤液进入地层。另外，其亲水性磺酸盐基团还可以吸附在储层岩石表面，同时其疏水基团则远离岩石表面伸向外侧，这样就赋予岩石表面一层疏水膜，抑制钻井液中自由水向岩石的渗入，保护储层不受钻井液损害。
低渗透储层中孔隙小、渗透率低，与水基钻井液相遇后通常会造成不同程度的水锁损害，且一旦造成损害便难以恢复。为此，本发明的钻井液中包括防水锁剂N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷，由于氟原子非常难以被极化，使氟碳链极性小，进而使氟碳链具有较强的疏水、疏油性能，而且氟碳表面活性剂分子在岩石表面定向聚集排列成分子膜，使岩石表面疏水疏油，因此，在将防水锁剂用于钻井液中对低渗透储层进行钻井时，不仅可以防止钻井液的侵入，而且岩石表面润湿性的改变能够降低水锁损害的发生、阻止储层岩石表面与外来流体间的直接接触，保护储层。本发明的防水锁剂能够显著降低表面张力和油水界面张力、阻止储层岩石毛细管的自吸作用，抗温性能好，化学稳定性较好，可有效降低水锁效应。
甲酸钾可以通过压缩粘土矿物表面或层间扩散双电层，抑制地层中粘土矿物水化膨胀，同时，降低钻井液活度，抑制水进入地层，提高地层渗透率恢复值，进而有效保护储层。
本发明的钻井液不含粘土颗粒，避免了配浆粘土颗粒堵塞孔隙造成的储层损害。疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂、甲酸钾发挥良好的协同作用，实现多种作用协同增效的保护储层效果。结果表明：本发明的钻井液能够显著提高低渗透储层岩心渗透率恢复值。
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。
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，本发明提供了一种无粘土钻井液，所述无粘土钻井液含有疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂、甲酸钾、磺化沥青、磺化褐煤树脂、聚合醇和水。
在本发明所述的无粘土钻井液中，相对于100重量份的水，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺的含量为0.1-3重量份、所述纳米膜结构储层保护剂的含量为0.5-5重量份、所述防水锁剂的含量为0.05-0.5重量份、所述甲酸钾的含量为0.5-6重量份、所述磺化沥青的含量为1-5重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为0.5-5重量份、所述聚合醇的含量为1-5重量份。
优选情况下，相对于100重量份的水，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺的含量为0.5-1重量份、所述纳米膜结构储层保护剂的含量为2-3重量份、所述防水锁剂的含量为0.1-0.5重量份、所述甲酸钾的含量为1-4重量份、所述磺化沥青的含量为2-3重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为2-3重量份、所述聚合醇的含量为2-3重量份。
在本发明所述的无粘土钻井液中，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺包括式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元。
在本发明所述的无粘土钻井液中，所述纳米膜结构储层保护剂包括蒙脱土片层、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元，
其中，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R6为C1-C6的亚烷基，R7为H或Na。
在优选情况下，为了进一步保护低渗透储层不被损害，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基，进一步优选各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基，更进一步优选各自独立地为氢、甲基或乙基；R6为C1-C4的亚烷基，例如亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基，进一步优选为亚丁基，即-C(CH3)2-CH2-。
在本发明中，所述纳米膜结构储层保护剂是通过将特定结构的单体插入到有机蒙脱土层间并进行原位聚合反应，得到的蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性嵌段聚合物基体中的纳米复合材料。所述纳米膜结构储层保护剂的制备方法可以参考专利申请CN106554757A。所述纳米膜结构储层保护剂也可以为市售产品，例如购自成都春峰石油科技有限公司。
在所纳米膜结构储层保护剂中，式(3)所示的结构单元与蒙脱土片层的质量比可以为1：(0.02-0.1)，优选为1：(0.03-0.05)；式(3)所示的结构单元与式(4)所示的结构单元的摩尔比可以为1：(1-5)，优选为1：(2-4)。
在所述疏水缔合型聚丙烯酰胺中，式(1)所示的结构单元与式(2)所示的结构单元的摩尔比可以为1：(0.5-5)，优选为1：(1-3)，例如选用购自成都春峰石油科技有限公司的疏水缔合型聚丙烯酰胺。
在本发明所述的无粘土钻井液中，所述防水锁剂为N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷。在优选情况下，所述防水锁剂为N-全氟辛基磺酰基丙基三乙氧硅烷，其结构式为C8F17SO2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3。作为防水锁剂的N-全氟辛基磺酰基丙基三乙氧硅烷可以为市售产品，例如购自成都春峰石油科技有限公司。
在本发明所述的无粘土钻井液中，所述甲酸钾和磺化沥青可以为市售产品，例如购自中国石油集团钻井工程技术研究院。
在本发明所述的水基钻井液中，所述磺化褐煤树脂可以为本领域的常规选择，例如可以选用由中国石油集团工程技术研究院提供的，牌号为SPNH的磺化褐煤树脂产品。
在本发明所述的水基钻井液中，所述聚合醇可以为本领域的常规选择，在具体的实施方式中，所述聚合醇可以选用由中国石油集团钻井工程技术研究院提供的聚合醇，牌号为PEG-600，分子式为HO(CH2CH2O)nH。
第二方面，本发明提供了上述无粘土钻井液的方法，该方法包括：将疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、磺化沥青、磺化褐煤树脂、防水锁剂、聚合醇、甲酸钾和水进行混合。
在本发明所述的方法中，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、磺化沥青、磺化褐煤树脂、防水锁剂、聚合醇和甲酸钾均与前文描述相同，在此不再赘述。
在本发明所述的方法中，为了进一步保护低渗透储层不被损害，优选地，所述混合的过程包括：向水中加入疏水缔合型聚丙烯酰胺，搅拌混合20-40min；加入纳米膜结构储层保护剂，搅拌混合15-40min；加入磺化沥青，搅拌混合10-30min；加入磺化褐煤树脂，搅拌混合15-30min；加入防水锁剂，搅拌混合10-40min；加入聚合醇，搅拌混合15-40min；加入甲酸钾，搅拌混合15-35min。更具体地，所述混合的过程包括：先在高搅杯中加入水100份，搅拌30分钟，加入疏水缔合型聚丙烯胺0.5-1重量份，搅拌30分钟，加入纳米膜结构储层保护剂2-3重量份，搅拌30分钟，加入磺化沥青2-3重量份，搅拌20分钟，加入磺化褐煤树脂2-3重量份，搅拌20分钟，加入防水锁剂0.1-0.5重量份，搅拌20分钟，加入聚合醇2-3重量份，搅拌20分钟，加入甲酸钾1-4重量份，搅拌20分钟，制得保护低渗透储层的无粘土钻井液。
第三方面，本发明提供了本发明所述的无粘土钻井液在低渗透储层钻井中的应用。
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。
疏水缔合型聚丙烯酰胺，商品购自成都春峰石油科技有限公司；
防水锁剂的结构式为C8F17SO2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3，商品购自成都春峰石油科技有限公司；
甲酸钾、磺化沥青、磺化褐煤树脂和聚合醇由中国石油集团钻井工程技术研究院提供。
纳米膜结构储层保护剂照以下制备例1-4制备得到。
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸购自成都格雷西亚化学技术有限公司。
二硫代苯甲酸苄酯、α-二硫代萘甲酸异丁腈酯、二硫代苯甲酸枯酯和二硫代苯甲酸异丙苯酯购自南京恰风和医药科技有限公司。
苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、正丁基苯乙烯购自成都格雷西亚化学技术有限公司。
十六烷基三甲基氯化铵购自上海抚生实业有限公司。
钠蒙脱土购自新疆中非夏子街膨润土有限公司。
偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、偶氮二环己基甲腈购自成都格雷西亚化学技术有限公司。
制备例1
1、有机蒙脱土的制备
将5g钠蒙脱土、3g十六烷基三甲基氯化铵和100ml蒸馏水置于250ml烧瓶中，在80℃水浴中120rpm搅拌4h，静置过夜，除去上层溶液，过滤，用去离子水洗至无Cl-(用浓度为0.01mol/L AgNO3的溶液检验)，真空烘箱70℃烘干，碾碎过300目筛子，得到有机蒙脱土(O-MMT)。
2、纳米膜结构封堵剂的制备
(1)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，按摩尔比400：1：0.4的比例加入苯乙烯、二硫代苯甲酸苄酯和偶氮二异丁腈，并加入占苯乙烯重量5％的有机蒙脱土，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于120℃的油浴中进行反应。反应4h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤后真空70℃干燥，得到聚苯乙烯/蒙脱土(PSt/O-MMT)纳米复合型大分子链转移剂。
(2)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的PSt/O-MMT纳米复合型大分子链转移剂，并加入相当于步骤(1)中苯乙烯摩尔数3倍的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，以及占2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸重量4％的偶氮二异丁腈，以有机溶剂四氢呋喃作为反应介质，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于70℃的水浴中进行反应。反应10h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤，将沉淀物在抽提器中用甲苯抽提，除去均聚物聚苯乙烯，真空70℃干燥，粉碎，得到纳米膜结构封堵剂A1。
制备例2
按照制备例1的方法制备有机蒙脱土，且纳米膜结构封堵剂的制备方法如下：
(1)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，按摩尔比200：1：0.3的比例加入对甲基苯乙烯、二硫代苯甲酸异丙苯酯和偶氮二异庚腈，并加入占对甲基苯乙烯重量3％的有机蒙脱土，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于130℃的油浴中进行反应。反应2.5h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤后真空70℃干燥，得到聚对甲基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂。
(2)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的聚对甲基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂，并加入相当于步骤(1)中对甲基苯乙烯摩尔数2倍的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，以及占2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸重量3％的偶氮二异庚腈，以有机溶剂四氢呋喃作为反应介质，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于60℃的水浴中进行反应。反应12h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤，将沉淀物在抽提器中用甲苯抽提，除去均聚物聚对甲基苯乙烯，真空70℃干燥，粉碎，得到纳米膜结构封堵剂A2。
制备例3
按照制备例1的方法制备有机蒙脱土，且纳米膜结构封堵剂的制备方法如下：
(1)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，按摩尔比300：1：0.35的比例加入对甲氧基苯乙烯、二硫代苯甲酸枯酯和过氧化二苯甲酰，并加入占对甲氧基苯乙烯重量4％的有机蒙脱土，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于110℃的油浴中进行反应。反应5h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤后真空70℃干燥，得到聚对甲氧基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂。
(2)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的聚对甲氧基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂，并加入相当于步骤(1)中对甲氧基苯乙烯摩尔数4倍的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，以及占2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸重量5％的过氧化二苯甲酰，以有机溶剂四氢呋喃作为反应介质，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于70℃的水浴中进行反应。反应8h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤，将沉淀物在抽提器中用甲苯抽提，除去均聚物聚对甲氧基苯乙烯，真空70℃干燥，粉碎，得到纳米膜结构封堵剂A3。
制备例4
按照制备例1的方法制备有机蒙脱土，且纳米膜结构封堵剂的制备方法如下：
(1)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，按摩尔比500：1：0.5的比例加入对正丁基苯乙烯、α-二硫代萘甲酸异丁腈酯和偶氮二环己基甲腈，并加入占对正丁基苯乙烯重量8％的有机蒙脱土，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于130℃的油浴中进行反应。反应4h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤后真空70℃干燥，得到聚对正丁基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂。
(2)在装有温度计、机械搅拌器的三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的聚对正丁基苯乙烯/蒙脱土纳米复合型大分子链转移剂，并加入相当于步骤(1)中对正丁基苯乙烯摩尔数5倍的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，以及占2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸重量8％的偶氮二环己基甲腈，以有机溶剂四氢呋喃作为反应介质，将反应装置密封后，经冷冻抽真空除去体系中的空气，充入氮气，循环3次，氮气保护下充分搅拌，于70℃的水浴中进行反应。反应12h后用冰水浴冷却反应体系，将产物在甲醇中沉淀，过滤，将沉淀物在抽提器中用甲苯抽提，除去均聚物聚对正丁基苯乙烯，真空70℃干燥，粉碎，得到纳米膜结构封堵剂A4。
实施例1
按照以下配方配制钻井液F1：水100重量份、疏水缔合型聚丙烯胺1重量份、纳米膜结构储层保护剂3重量份、磺化沥青3重量份、磺化褐煤树脂3重量份、防水锁剂0.5重量份、聚合醇3重量份、甲酸钾4重量份。
实施例2
按照以下配方配制钻井液F2：水100重量份、疏水缔合型聚丙烯胺0.75重量份、纳米膜结构储层保护剂2.5重量份、磺化沥青2.5重量份、磺化褐煤树脂2.5重量份、防水锁剂0.25重量份、聚合醇2.5重量份、甲酸钾3重量份。
实施例3
按照以下配方配制钻井液F3：水100重量份、疏水缔合型聚丙烯胺0.5重量份、纳米膜结构储层保护剂2重量份、磺化沥青2重量份、磺化褐煤树脂2重量份、防水锁剂0.1重量份、聚合醇2重量份、甲酸钾2重量份。
实施例4
按照实施例1的方法配制水基钻井液F4，所不同的是，所用的纳米膜结构封堵剂为制备例4制备的纳米膜结构封堵剂A4。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，钻井液中不加入疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂及甲酸钾，即按照以下配方配制钻井液DFl：水100重量份、磺化沥青3重量份、磺化褐煤树脂3重量份、聚合醇3重量份。
对比例2
按照以下配方配制钻井液DF2：水100重量份、钠蒙脱土2重量份，磺甲基酚醛树脂3重量份、纳米二氧化硅3重量份、磺化沥青3重量份、磺化褐煤树脂3重量份、聚合醇3重量份、氯化钾3重量份。
对比例3
按照实施例1的方法，不同的是，钻井液中不加入疏水缔合型聚丙烯酰胺，制得水基钻井液DF3。
对比例4
按照实施例1的方法，不同的是，钻井液中不加入纳米膜结构储层保护剂，制得水基钻井液DF4。
对比例5
按照实施例1的方法，不同的是，钻井液中不加入防水锁剂，制得水基钻井液DF5。
对比例6
按照实施例1的方法，不同的是，钻井液中不加入甲酸钾，制得水基钻井液DF6。
测试例1
耐温性能测试：分别取400mL上述钻井液Fl-F4和DF1-DF6，在5000rpm下搅拌20min后，装入老化罐，放入滚子炉中，在150℃下，恒温滚动16h后，取出冷却至室温，再在5000rpm下搅拌20min，然后按照GB/T16783.1-2006分别测定上述钻井液的表观粘度(AV，mPa.s)、塑性粘度(PV，mPa.s)、动切力(YP，Pa)、10s和10min静切力、中压API失水(FL，mL)和高温高压失水(FLHTHP，mL，150℃)，结果见表1。
表1
钻井液 AV,mPa.s PV,mPa.s YP,Pa 10s/10min API,mL FL<sub>HTHP</sub>,mL
Fl 53 35 18 3/4.5 3.4 6.4
F2 46 31 15 3/4 3.8 6.8
F3 40 28 12 2.5/3 4.2 7.2
F4 52 35 17 3/3.5 3.4 6.6
DFl 10 6 4 0.5/0.5 46 62.0
DF2 42 30 12 2/2.5 6.0 13.8
DF3 35 24 11 1/2 8.4 19.2
DF4 45 31 14 3/3.5 7.6 17.4
DF5 51 34 17 4/4.5 3.4 6.6
DF6 55 37 18 4/4.5 2.8 5.8
通过表1的数据可以看出，本发明保护低渗透储层的无粘土纳米钻井液API滤失量和HTHP滤失量低，可以有效减少滤液进入地层，起到保护储层的目的。
测试例2
按照SYT 6540-2002钻井液完井液损害油层室内评价方法，在JHMD-1高温高压动滤失仪中对上述钻井液Fl-F4和DFl-DF6进行储层保护性能测试，结果如表2所示。其中，测试所采用的岩心的原渗透率为表2中的初始值。
表2
通过表2的数据可以看出，本发明的保护低渗透储层的无粘土纳米钻井液能够获得明显更好的储层封堵效果和渗透率恢复能力。
综合上面的数据可以看出，无粘土纳米钻井液具有明显的适用于低渗透储层的保护效果，在用于钻井液中时能够获得理想的储层保护效果。
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 (11)

1.一种无粘土钻井液，其特征在于，该无粘土钻井液含有疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、防水锁剂、甲酸钾、磺化沥青、磺化褐煤树脂、聚合醇和水；其中，所述防水锁剂为N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷；所述疏水缔合型聚丙烯酰胺包括式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元；所述纳米膜结构储层保护剂包括蒙脱土片层、式(3)所示的结构单元和式(4)所示的结构单元，
式(1)：式(2)：
式(3)：式(4)：
其中，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R6为C1-C6的亚烷基，R7为H或Na。
2.根据权利要求1所述的无粘土钻井液，其特征在于，相对于100重量份的水，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺的含量为0.1-3重量份、所述纳米膜结构储层保护剂的含量为0.5-5重量份、所述防水锁剂的含量为0.05-0.5重量份、所述甲酸钾的含量为0.5-6重量份、所述磺化沥青的含量为1-5重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为0.5-5重量份、所述聚合醇的含量为1-5重量份。
3.根据权利要求2所述的无粘土钻井液，其特征在于，相对于100重量份的水，所述疏水缔合型聚丙烯酰胺的含量为0.5-1重量份、所述纳米膜结构储层保护剂的含量为2-3重量份、所述防水锁剂的含量为0.1-0.5重量份、所述甲酸钾的含量为1-4重量份、所述磺化沥青的含量为2-3重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为2-3重量份、所述聚合醇的含量为2-3重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的无粘土钻井液，其特征在于，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基；R6为亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的无粘土钻井液，其特征在于，式(1)所示的结构单元与式(2)所示的结构单元的摩尔比为1：(0.5-5)。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的无粘土钻井液，其特征在于，式(3)所示的结构单元与蒙脱土片层的质量比为1：(0.02-0.1)；式(3)所示的结构单元与式(4)所示的结构单元的摩尔比为1：(1-5)。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的无粘土钻井液，其特征在于，所述防水锁剂的结构式为C8F17SO2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3。
8.一种制备权利要求1-7中任意一项所述的无粘土钻井液的方法，该方法包括：将疏水缔合型聚丙烯酰胺、纳米膜结构储层保护剂、磺化沥青、磺化褐煤树脂、防水锁剂、聚合醇、甲酸钾和水进行混合。
9.根据权利要求8所述的制备无粘土钻井液的方法，其特征在于，所述混合过程包括：向水中加入疏水缔合型聚丙烯酰胺，搅拌混合20-40min；加入纳米膜结构储层保护剂，搅拌混合15-40min；加入磺化沥青，搅拌混合10-30min；加入磺化褐煤树脂，搅拌混合15-30min；加入防水锁剂，搅拌混合10-40min；加入聚合醇，搅拌混合15-40min；加入甲酸钾，搅拌混合15-35min。
10.权利要求1-7任意一项所述的无粘土钻井液在低渗透储层钻井中的应用。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述低渗透储层的渗透率为10-50毫达西。
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