CN109575887A - 一种低固相水基钻井液及其制备方法 - Google Patents

一种低固相水基钻井液及其制备方法 Download PDF

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杨智中
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Abstract

本发明公开了一种低固相水基钻井液及其制备方法，包括水、增粘提切剂、阳离子抑制剂、阳离子包被剂、降滤失剂、润滑剂、超细碳酸钙、加重剂。以水为基准：增粘提切剂的用量为0.05‑0.5%（w/v）；阳离子抑制剂的用量为1‑2% （v/v）；阳离子包被剂的用量为0.1‑0.3% （w/v）；降滤失剂的用量为2‑3% （w/v）；润滑剂的用量为1‑3% （v/v）；超细碳酸钙的用量为5‑10%（w/v）。本发明的水基钻井液具有良好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能，有利于井壁加固，减少井壁失稳、掉块、垮塌、及卡钻的发生。

Description

一种低固相水基钻井液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种低固相水基钻井液及其制备方法。
背景技术
随着石油勘探与开发的发展，钻遇地层愈来愈复杂，大位移井、水平井、多支测钻井尤其是小眼井深井的数量逐渐增多。大位移井、水平井的施工难度和对钻井液体系的要求要远远超过垂井和定向井，水平井、大位移井的钻井液体系应具有更好的低剪切速率粘度以及剪切稀释特性以保证钻井液的携砂能力；具有更高的抗温能力；具有良好的抑制性，有效抑制地层中粘土的分散，降低钻井液中的固相含量，提高井壁的稳定性；具有良好的润滑性，降低摩擦阻力，确保钻井液的润滑性能，防止定向过程中出现拖压现象，提高机械钻速；综上所述，大位移井、水平井的钻井液体系应具有良好的流变性能、抗温能力、较强的抑制性和润滑性。
低固相钻井液体系在钻井中使用的越来越广泛，此类钻井液能有效抑制粘土的分散，对于保护油气层、稳定井壁和钻井液的性能维护都是十分有利的。低固相水基钻井液中没有膨润土，钻遇泥页岩地层时，即使有一定量的黏土水化分散，对低固相水基钻井液的性能影响较小，少量的黏土分散反而对钻井液的流变性有一定的改善作用。针对以上问题有必要开发一种低固相水基钻井液体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低固相水基钻井液及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。
本发明所提供的一种低固相水基钻井液，包括水、增粘提切剂、阳离子抑制剂、阳离子包被剂、降滤失剂、润滑剂、超细碳酸钙、加重剂。其中以1.5%土浆为基准：（w/v）表示质量比体积，即1体积钻井液需加入多少质量钻井液处理剂；（v/v）表示体积比体积，即1体积钻井液需加入多少体积钻井液处理剂：
增粘提切剂的用量为0.05-0.1%（w/v）。
阳离子抑制剂的用量为1-2% （v/v）。
阳离子包被剂的用量为0.1-0.3% （w/v）。
降滤失剂的用量为2-3% （w/v）。
润滑剂的用量为1-3% （w/v）。
超细碳酸钙的用量为5-10%（w/v）。
加重剂加量根据钻井液的密度调整。
所述增粘提切剂为为抗高温增粘提切剂，该抗高温增粘提切剂是由丙烯酰胺与抗温单体共聚而成。
所述阳离子抑制剂为分子量在300-400的小阳离子抑制剂。
所述包被剂为低分子量阳离子聚丙烯酰胺，其分子量在50-70万，阳离子度在8-15，具有包被絮凝效果，可对泥页岩起到包被作用，能够抑制泥页岩的水化膨胀，有助于防止井壁坍塌。
所述降滤失剂为聚合物降滤失剂与改性植物纤维降滤失剂的复配。
所述润滑剂为醇酰胺类润滑剂，作用在于增强所述水基钻井液的润滑性。
所述超细碳酸钙的目数在200-300目之间。
所述低固相水基钻井液的制备方法为：在充分搅拌状态下依次向基浆中依次加入降滤失剂、增粘提切剂、阳离子包被剂、阳离子抑制剂、润滑剂、超细碳酸钙，最后根据所述水基钻井液的密度要求加入适量加重剂，获得所述低固相阳离子水基钻井液。
本发明的有效益果和特点：
（1）本发明的钻井液具有较强的抑制性，在钻进时能够抑制泥页岩的分散。
（2）本发明的钻井液具有良好的润滑性，能有效提高钻井效率，减少井下事故的发生。
（3）本发明的钻井液具有良好的降滤失性。
（4）本发明钻井液体系抗温性好，很好地解决了水基钻井液抗温能力弱的缺点。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。
实施例1
在高速搅拌状态下依次向水中加入1%聚合物降滤失剂、2%改性植物胶粉、0.1%抗高温增粘提切剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（分子量50万、阳离子度8）、1%阳离子抑制剂、1.5%醇酰胺润滑剂，6% 200-300目超细碳酸钙，最后用重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.05g/cm3，获得所述低固相水基钻井液1#。
实施例2
在高速搅拌状态下依次向1.5%基浆基浆中加入0.5%聚合物降滤失剂、2.5%改性植物胶粉、0.2%抗高温增粘提切剂、0.3%阳离子聚丙烯酰胺（分子量70万、阳离子度7.5）、1%阳离子抑制剂、1.5%醇酰胺润滑剂，6% 200-300目超细碳酸钙，最后用重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.2g/cm3获得所述低固相水基钻井液2#。
实施例3
在高速搅拌状态下依次向1.5%基浆中加入0.5%聚合物降滤失剂、1.5%改性植物胶粉、0.15%抗高温增粘提切剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（分子量60万、阳离子度6）、1.5%阳离子抑制剂、2%醇酰胺润滑剂，8% 200-300目超细碳酸钙，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.08g/cm3，获得所述低固相水基钻井液3#。
实施例4
在高速搅拌状态下依次向1.5%基浆中加入1%聚合物降滤失剂、2%改性植物胶粉、0.1%抗高温增粘提切剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（分子量55万、阳离子度8）、1%阳离子抑制剂、1.5%醇酰胺润滑剂，6% 200-300目超细碳酸钙，最后用重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.05g/cm3，获得所述低固相水基钻井液4#。
实施例5
在高速搅拌状态下依次向1.5%基浆中加入1%聚合物降滤失剂、1%改性植物胶粉、0.3%抗高温增粘提切剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（分子量60万、阳离子度8）、1%阳离子抑制剂、1.5%醇酰胺润滑剂，6%100-300目超细碳酸钙，最后用重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.8g/cm3，获得所述低固相水基钻井液5#。
实施例6
在高速搅拌状态下依次向1.5%基浆中加入1%聚合物降滤失剂、2%改性植物胶粉、0.1%抗高温增粘提切剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（分子量55万、阳离子度8）、1%阳离子抑制剂、3%醇酰胺润滑剂，10% 200-300目超细碳酸钙，最后用重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.5g/cm3，获得所述低固相水基钻井液6#。
实施例7
（1）流变性能及失水性能评价
取上述实施例1～6制备获得的低固相水基钻井液，利用六速旋转粘度计测试水基钻井液的流变性能；利用钻井液用中压失水仪测试体系30min的中压失水量(API失水)；利用高温高压滤失仪测定高温高压滤失量。测试条件为常温和经120℃热滚16h。
（2）抑制性能评价
取上述实施例1～6制备获得的水基钻井液，通过岩屑滚动回收率实验对其抑制性能的进行测试，测试条件为120℃热滚16h。
（3）润滑性能评价
取上述实施例1～6制备获得的水基钻井液，利用Fann21200极压润滑仪测润滑系数，评价体系的润滑性能，测试条件为常温和经120℃热滚16h。测试结果如表1。
表1 阳离子水基钻井液体系性能测试结果
通过表1的数据可以发现，本发明提供的低固相水基钻井液，在具有良好流动性的同时具有较高的动塑比，有利于岩屑的悬浮和携带；本发明提供的低固相水基钻井液岩屑滚动回收率≥99%，体现出更强的抑制性能，有利于井壁加固，减少井壁失稳及掉块、垮塌的发生，润滑系数小于0.09，满足现场施工的要求。

Claims (8)

1.一种低固相水基钻井液，其特征在于所述低固相水基钻井液包括1.5%土浆、增粘提切剂、阳离子抑制剂、阳离子包被剂、降滤失剂、润滑剂、超细碳酸钙、加重剂；以土浆为基准：增粘提切剂的用量为0.05-0.1%（w/v）；阳离子抑制剂的用量为1-2% （v/v）；阳离子包被剂的用量为0.1-0.3% （w/v）；降滤失剂的用量为2-3% （w/v）；润滑剂的用量为1-3% （v/v）；超细碳酸钙的用量为5-10%（w/v）；加重剂加量根据钻井液的密度调整。
2.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于所述增粘提切剂为抗高温增粘提切剂，该抗高温增粘提切剂是由丙烯酰胺与抗温单体共聚而成。
3.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于所述阳离子抑制剂为分子量在300-400的小阳离子抑制剂。
4.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于所述包被剂为低分子量阳离子聚丙烯酰胺，其分子量在50-70万，阳离子度在8-15，具有包被絮凝效果，可对泥页岩起到包被作用，能够抑制泥页岩的水化膨胀，有助于防止井壁坍塌。
5.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于所述降滤失剂为聚合物降滤失剂与改性植物纤维降滤失剂的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于所述润滑剂为醇酰胺类润滑剂，用于增强所述水基钻井液的润滑性。
7.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液，其特征在于超细碳酸钙的目数为200-300目。
8.根据权利要求1所述的一种低固相水基钻井液的制备方法，其特征为：在充分搅拌状态下依次向基浆中依次加入降滤失剂、增粘提切剂、阳离子包被剂、阳离子抑制剂、润滑剂、超细碳酸钙，最后根据所述水基钻井液的密度要求加入适量加重剂，获得所述低固相水基钻井液。
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