CN109609104A - 一种钻井液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液，包括以下质量份数的原料：10%～15%质量浓度的果聚糖70～90份，15%～20%质量浓度的阳离子葡聚糖10～15份，45%‑55%质量浓度的槐糖酯1～5份。本发明还公开了上述钻井液在页岩气开采与石油开采中的应用。本发明的钻井液成本低，环保无害，增加了粘度和切力，降低滤失量，可有效封堵力学不稳定的岩层的微裂缝或松散破碎带，防止孔壁坍塌。

Description

一种钻井液及其应用
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，具体为一种钻井液及其应用。
背景技术
钻井液，是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称。钻井液的主要作用包括把岩屑从井底携带至地面，增加粘度和切力，降低滤失量及封堵属于力学不稳定的岩层的微裂缝或松散破碎带，防止稳定孔壁坍塌等。现有的钻井液如CN105829491A公开了可再使用的高性能水基钻井液，CN 106543989A公开了类油基钻井液体系，成分复杂，成本高，难以大面积推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井液，成本低廉，环保无害，具有良好的钻井性能。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了一种钻井液，包括以下质量份数的原料：10％～15％质量浓度的果聚糖70～90份，15％～20％质量浓度的阳离子葡聚糖10～15份，45％～55％质量浓度的槐糖酯1～5份。
其中，所述的果聚糖的分子量为2500万～3500万道尔顿，粘度为3000～3500cps。
其中，所述的阳离子葡聚糖的分子量为1000万～2500万道尔顿，粘度为2000～3000cps。
进一步地，所述的果聚糖采用如下方法制备得到：制备含蔗糖或棉籽糖的质量浓度为10％～15％的培养基，消毒培养基，在培养基中添加枯草芽孢杆菌，发酵24h～26h后停止发酵，发酵终产物经去除菌体、脱色、精制浓缩，即得果聚糖。
优选地，在培养基按200g/L的比例添加枯草芽孢杆菌。
其中，所述的枯草芽孢杆菌的菌株为NRRL B-14201。
本发明还公开了上述钻井液在页岩气开采中的应用。在水中加入基于水的重量百分比为5％～50％的钻井液用于页岩气开采。
本发明还公开了上述钻井液在石油开采中的应用。在水中加入基于水的重量百分比为5％～20％的钻井液用于石油开采。
本发明具有如下有益效果：本发明的钻井液适用于页岩气开采及石油钻井使用，成本低，环保无害，能有效抑制粘土、岩屑的膨胀和分化，具有较好的防塌性能；增加粘度和切力，提高钻井液流体在流动时内部凝胶网状结构的强度；降低滤失量，可有效封堵力学不稳定的岩层的微裂缝或松散破碎带，防止孔壁坍塌。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
本发明公开了一种钻井液，包括以下表1质量份数的原料：
表1.本发明钻井液原料配方
阳离子葡聚糖，固含量15％～20％，分子量为1000万～2500万道尔顿，粘度为2000～3000cps，PH为4.0～7.0。果聚糖的固含量为10％～15％，残渣≤0.2％，分子量为2500万～3500万道尔顿，粘度为3000～3500cps。
本发明的钻井液的原料果聚糖的制备过程如下：制备含蔗糖或棉籽糖的质量浓度为10％～15％的培养基，消毒培养基，在培养基中按200g/L的比例添加枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌选用菌株为NRRL B-14201。发酵24h～26h后停止发酵，发酵终产物经去除菌体、脱色、精制浓缩，即得果聚糖。停止发酵可以采用改变PH，加入酒精或过滤细胞碎片的方法来停止。通过设定发酵时间24h～26h，使得制备得到的果聚糖的分子量符合2500万～3500万道尔顿的范围。
将制备得到的果聚糖、与阳离子葡聚糖及槐糖酯按表1中的质量比例混合，得到本发明钻井液。
本发明的钻井液适宜在页岩气开采中或石油开采中应用：在水中加入(5％～50％)的钻井液，用于页岩气开采；在水中加入(5％～20％)的钻井液，用于石油开采。以上百分比为基于水的重量百分比。
本发明钻井液在页岩气开采中或石油开采中具有良好的性能，实验过程如下详述。
1、滚动分散试验
试验步骤为：(1)取50g 2-5mm的风干泥页岩试样，装入盛有400ml试验液的滚动瓶中。试验液分为三组，分别为水、水+10％钻井液和水+15％钻井液，钻井液为表1中实施例一中配方制备得到。
(2)将滚动瓶盖紧密封，放入泥浆炉中滚动15小时，冷却，倒入40目分样筛上筛1分钟。
(3)再将筛余岩样放入110℃恒温干燥箱中干燥5小时，冷却后称量。
(4)利用R40＝m/50*100％计算岩样分散回收率，其中m为40目筛余物重量。试验结果见表2。
表2.滚动分散试验岩屑回收率
试验液 岩屑回收率％
水 32％
水+10％钻井液 74％
水+15％钻井液 89％
其中百分含量为基于水的重量百分比。
从表2可知，采用本发明钻井液后，岩屑回收率高于清水的回收率，本发明钻井液具有很强的抑制性，能有效提高岩屑回收率，具有较好防塌性能，有利于井壁稳定及保护油气层。
2、流变性与滤失性能试验
在水中分别加入不同数量的表1中实施例一的配方的钻井液，测定室温(25℃)下的性能，试验结果见表3。
表3.钻井液性能流变性与滤失性能测试
其中百分含量为基于水的重量百分比。
由表3可以看出，本发明钻井液具有较好的增粘切和降滤失作用，钻井液的加量在50％的范围内加量越大，粘度越大，切力越高，滤失量越低。
3.砂层封堵试验
在水中分别加入不同数量的表1中实施例一的配方的钻井液，测定砂的倾入深度，试验结果见表4。
表4.钻井液砂层封堵测试
其中百分含量为基于水的重量百分比。
由表4可以看出，随着钻井液量的增加，砂层的封堵效果变好。在加量为20％时，150-200目砂和100-150目砂的侵入深度均小于10cm，说明本发明钻井液具有较强的封堵能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井液，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
10%～15%质量浓度的果聚糖 70～90份，
15%～20%质量浓度的阳离子葡聚糖10～15份，
45%-55%质量浓度的槐糖酯 1～5份。
2.如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的果聚糖的分子量为2500万～3500万道尔顿，粘度为3000～3500 cps。
3. 如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的阳离子葡聚糖的分子量为1000万～2500万道尔顿，粘度为2000～3000 cps。
4.如权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的果聚糖采用如下方法制备得到：制备含蔗糖或棉籽糖的质量浓度为10%～15%的培养基，消毒培养基，在培养基中添加枯草芽孢杆菌，发酵24h～26h后停止发酵，发酵终产物经去除菌体、脱色、精制浓缩，即得果聚糖。
5.如权利要求4所述的钻井液，其特征在于：在培养基按200g/L的比例添加枯草芽孢杆菌。
6.如权利要求4或5所述的钻井液，其特征在于：所述的枯草芽孢杆菌的菌株为NRRL B-14201。
7.如权利要求1-6任一项所述的钻井液在页岩气开采中的应用。
8.如权利要求7所述的钻井液在页岩气开采中的应用，其特征在于：在水中加入基于水的重量百分比为5%～50%的钻井液用于页岩气开采。
9.如权利要求1-6任一项所述的钻井液在石油开采中的应用。
10.如权利要求9所述的钻井液在石油开采中的应用，其特征在于：在水中加入基于水的重量百分比为5%～20%的钻井液用于石油开采。
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