CN109679597A - 一种封堵成膜强抑制钻井液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封堵成膜强抑制钻井液及制备方法。其技术方案是采用原料的组分为，按重量份：自来水900‑1000；钻井液用膨润土30‑50；Na2CO31‑3；抑制剂20‑30；抗温抗盐防塌降滤失剂20‑30；共聚物降滤失剂DSP‑2；井壁稳定剂10‑20；润滑剂10‑20；双膜承压处理剂10‑20；多级配纳米封堵剂10‑20；随钻堵漏剂10‑20。本发明的有益效果是：本钻井液体系对环境污染小，有良好的流变性、抑制封堵能力强，有效地防止了井壁坍塌，泥包卡钻等现象的发生；同时，本发明钻井液具有很强的抗温、抗盐、润滑及携带岩屑能力，能够有效减少井下复杂情况的发生，提高钻井效率。

Description

一种封堵成膜强抑制钻井液及制备方法
技术领域
本发明涉及一种油田用水基钻井液及制备方法，特别涉及一种封堵成膜强抑制钻井液及制备方法。
背景技术
钻井过程中遇到的严重坍塌掉块问题仍然是目前国内外石油行业尚未彻底解决的技术难题之一。钻井过程中出现过钻井井下复杂或卡钻情况的地层井壁稳定问题仍未得到彻底解决，憋泵、钻头钻具泥包、测井阻卡等井眼不畅通及不清洁造成的复杂，严重威胁着钻井井下安全。常规的聚磺钻井液技术不能有效地控制造浆。遇到大段泥、页岩层，钻井液变稠，为了稀释和降低钻井液粘度又需加水，加水后往往又需加处理剂调整其性能，这样多次反复处理钻井液，大大地增加了材料消耗，使钻井液成本增加。深水平井，特别是页岩水平井，井壁稳定问题尤为突出。泥页岩是以粘土矿物为主的固结程度较高的沉积岩，它不仅具有岩石的共同特点，而且具有水化性。泥页岩因其水化性而成为井眼稳定研究的焦点。泥页岩中一般含有20％～30％的粘土矿物，若粘土的主要成分是蒙脱石，则易吸水膨胀；若粘土的主要成分为高岭石、伊利石，则膨胀性小，但容易脆裂；而伊利石—蒙脱石混层，则离子键强键减少，一部分比另一部分水化能力强，导致非均匀膨胀，进一步减弱了泥页岩的结构强度，这也是泥页岩井壁失稳成为钻井工程中普遍存在的问题。
《钻井液与完井液》期刊2011年第3期，刊登了一篇题为《成膜强抑制纳米封堵钻井液的研究》的资料，其配方为：（膨润土+黑色正电胶BPS+成膜抑制剂SD-805+纳米乳液NL-l+流型调节剂+抗温降滤失剂+加重剂）。针对胜利油田某些区块的东营组高孔高渗储层具有较强的水敏性和速敏性的特点，研究开发了成膜强抑制纳米封堵钻井液体系。该体系具有强抑制性和成膜特性，能够最大程度地减轻储层伤害，有利于发现和保护油气层；多种防塌抑制剂的协同作用，有利于稳定井壁，减少复杂情况的发生，保证快速钻进和安全钻井。
《钻采工艺》期刊2016年第5期，刊登了一篇题为《强抑制成膜封堵钻井液在长南气田的应用》文章，其配方为：0.4％～0.6％提切剂 G310-DQT + 5％-8％抑制剂CP-1+0.2％-0.4％PHPA + 2％-3％抗高温降滤失G305-KKJ + 2％-5％刚性封堵剂G302-SZD +2％～3％成膜封堵剂 G314-FDJ + 1％～2％生物油润滑剂 G303-WYR + 0.2％～0.5％pH调节剂+加重剂(根据需要)。针对刘家沟组漏层和“双石”层与山西组、太原组以及本溪组等煤层处于同一裸眼井段，裸眼段长，防漏与防塌的安全密度窗口窄，是典型的塌漏同段井，施工技术难度大，风险高等技术难题，主要考虑抑制性和封堵防塌性，研究出了上述强抑制成膜封堵钻井液体系，该体系具有良好的抑制性和封堵防塌性，解决了大斜度井段的井壁稳定问题。
《广东化工》期刊2017年第13期，刊登了一篇题为《纳米成膜封堵钻井液在临兴区块的应用》的文章，其配方为：0.15％NaOH +0.2％PHPA +1.5％-2％G314 (成膜封堵剂)+0-3％P AC-H+0.3％PAC-SL+0.5％G310(动切力提高剂)+2％G 309(封堵剂)+1％-1.5％G303(液体润滑剂)+5％～7％KCL+(重晶石)。G314为采用微乳液合成法研制出纳米成膜封堵剂，乳液粒径均匀，单分散分布，平均粒径为148 nm，因此该处理剂可对泥页岩的微孔、微裂缝实现有效封堵。针对临兴区块钻井过程中，二开古生界地层井段长，钻遇层位多，硬脆性泥页岩表面水化作用导致井壁不稳定高等技术难题，主要考虑抑制性和封堵防塌性，研究出了上述纳米成膜封堵钻井液体系，该体系具有良好的抑制性和封堵防塌性，解决了临兴地区的井壁稳定问题。
上述技术的不足是：1、体系中所用纳米材料均为悬浮液型纳米封堵剂，其有效成分含量低，故而使用量大且成本高；2、体系适用于高孔高渗储层，未涉及微裂缝及微纳米级孔缝。因此，研制以固相纳米材料为封堵剂的复合封堵成膜抑制体系，在较小加量的条件下有效封堵微裂缝及微纳米级孔缝，同时抑制黏土水化膨胀并在井壁表面形成一层保护膜，保持井壁稳定。
发明内容
本发明的目的是：为了克服目前使用水基钻井液钻进复杂地层时出现的各类井壁失稳问题，抑制地层黏土水化坍塌，有效封堵微裂缝及微纳米级孔缝，形成一层高效保护膜固壁防塌，为此特提供一种封堵成膜强抑制钻井液及制备方法。
本发明提到的一种封堵成膜强抑制钻井液，其技术方案是：采用原料的组分为，按重量份：自来水900-1000份；钻井液用膨润土30-50份；Na2CO3 1-3份；抑制剂20-30份；抗温抗盐防塌降滤失剂20-30份；共聚物降滤失剂10-20份；井壁稳定剂10-20份；油基润滑剂10-20份；双膜承压处理剂10-20份；多级配纳米封堵剂10-20份；随钻堵漏剂10-20份；用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为8 .5，搅拌30min后，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.20-1.30g/cm3，制得本钻井液。
上述的膨润土为蒙脱土，抑制剂为胺基聚醇PA-1；降滤失剂为抗温抗盐防塌降滤失剂KFT，共聚物降滤失剂为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2，井壁稳定剂为井壁稳定剂HQ-1，双膜承压处理剂为双膜承压处理剂DFD，随钻堵漏剂为随钻堵漏剂SZ-1，多级配纳米封堵剂为DJP，润滑剂为白油润滑剂，碱性调节剂为用NaOH加水配制成质量百分浓度20％的碱液；加重剂为重晶石粉。
本发明提到的一种封堵成膜强抑制钻井液的制备方法，按下述方法得到：第一步，将所需量的自来水加热到50℃至70℃，在加热后的自来水中加入所需量的膨润土并搅拌均匀，得到第一混合液；第二步，在第一混合液中加入所需量的碳酸钠并搅拌均匀，搅拌均匀后预水化24h得到第二混合液；第三步，在搅拌状态下在第二混合液中依次加入所需量的降滤失剂、抑制剂、井壁稳定剂、双膜承压处理剂、随钻堵漏剂、多级配纳米封堵剂、润滑剂，并混合均匀，再加入所需量的碱性调节剂并混合均匀，然后加入所需量的加重剂混合均匀后，得到封堵成膜强抑制钻井液。
第一步中，搅拌速率为9000r/min至11000r/min，搅拌时间为10min至20min；或/和，第二步中，搅拌速率为9000r/min至11000r/min，搅拌时间为10min至20min。
第三步中，搅拌速率为9000r/min至11000r/min，加入降滤失剂的搅拌时间为10min至15min，加入井壁稳定剂的搅拌时间为10min至15min，加入双膜承压处理剂的搅拌时间为10min至15min，加入随钻堵漏剂的搅拌时间为10min至20min，加入多级配纳米封堵剂的搅拌时间为10min至20min，加入油基润滑剂的搅拌时间为10min至20min，加入碱性调节剂的搅拌时间为30min至50min。
上述的膨润土为蒙脱土；或/和，降滤失剂为抗温抗盐防塌降滤失剂KFT；或/和，共聚物降滤失剂为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2；或/和，抑制剂为胺基聚醇PA-1；或/和，井壁稳定剂为井壁稳定剂HQ-1；或/和，双膜承压处理剂为双膜承压处理剂DFD；或/和，随钻堵漏剂为随钻堵漏剂SZ-1；或/和，多级配纳米封堵剂为DJP；或/和，润滑剂为白油润滑剂；或/和，碱性调节剂为用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液；加重剂为重晶石粉。
本发明的有益效果是：本发明以固相纳米材料为封堵剂的复合封堵成膜抑制体系，在较小加量的条件下有效封堵微裂缝及微纳米级孔缝，同时抑制黏土水化膨胀并在井壁表面形成一层保护膜，保持井壁稳定，可以抑制地层黏土水化坍塌；
另外，本钻井液体系对环境污染小，有良好的流变性、抑制封堵能力强，有效地防止了井壁坍塌，泥包卡钻等现象的发生；同时，本发明钻井液具有很强的抗温、抗盐、润滑及携带岩屑能力，能够有效减少井下复杂情况的发生，提高钻井效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但并不限制本发明。除特别说明外，实施例中所有质量单位均为克，所用原料均为本领域常用材料。
实施例1：本发明提到的一种封堵成膜强抑制钻井液的配制方法，其制备方法如下：
先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入40克的钻井液用膨润土，搅拌10min，加入2克Na2CO3再搅拌10min，常温常压下预水化24h；再在高速1000r/min电动搅拌下加入30克抗温抗盐防塌降滤失剂KFT和15克磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2搅拌10min，加入25克抑制剂胺基聚醇PA-1搅拌15min，加入20克井壁稳定剂HQ-1和20克双膜承压处理剂DFD搅拌10min，加入15克多级配纳米封堵剂DJP搅拌15min，15克随钻堵漏剂SZ-1搅拌15min，加入20克白油润滑剂搅拌15min，最后用NaOH加水配制成20％的碱液，调节体系pH为8.5。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.20g/cm3搅拌1小时，制得本封堵成膜强抑制钻井液。
按照如前所述的方法制备封堵成膜强抑制钻井液，分别考察其流变性，滤失量，抑制性，封堵性和润滑性，结果如下表所示。
实施例2：本发明提到的一种封堵成膜强抑制钻井液的配制方法，其制备方法如下：
先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入40克的钻井液用膨润土，搅拌10min，加入2克Na2CO3再搅拌10min，常温常压下预水化24h；再在高速1000r/min电动搅拌下加入30克抗温抗盐防塌降滤失剂KFT和15克磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2搅拌10min，加入25克抑制剂胺基聚醇PA-1搅拌15min，加入20克井壁稳定剂HQ-1和20克双膜承压处理剂DFD搅拌10min，加入15克多级配纳米封堵剂DJP搅拌15min，15克随钻堵漏剂SZ-1搅拌15min，加入20克白油润滑剂搅拌15min，最后用NaOH加水配制成20％的碱液，调节体系pH为8.5。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.30g/cm3搅拌1小时，制得本封堵成膜强抑制钻井液。
按照如前所述的方法制备封堵成膜强抑制钻井液，分别考察其流变性，滤失量，抑制性，封堵性和润滑性，结果如下表所示。
本发明提供的封堵成膜强抑制钻井液体系可实现复合封堵、成膜、抑制协同防塌，抑制岩层因水敏引起的坍塌，在易塌地层应用该技术，解决当前出现的一系列难题，避免井下复杂的发生，有效保证安全、快速、高效钻井，缩短钻井周期。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种封堵成膜强抑制钻井液，其特征是：采用原料的组分为，按重量份：自来水900-1000份；钻井液用膨润土30-50份；Na2CO3 1-3份；抑制剂20-30份；抗温抗盐防塌降滤失剂20-30份；共聚物降滤失剂10-20份；井壁稳定剂10-20份；油基润滑剂10-20份；双膜承压处理剂10-20份；多级配纳米封堵剂10-20份；随钻堵漏剂10-20份；用NaOH加水配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为8 .5，搅拌30min后，用钻井液用加重剂重晶石加重体系密度至1.20-1.30g/cm3，制得本钻井液。
2.根据权利要求1所述的封堵成膜强抑制钻井液，其特征是：所述的膨润土为蒙脱土，抑制剂为胺基聚醇PA-1。
3.根据权利要求1所述的封堵成膜强抑制钻井液，其特征是：降滤失剂为抗温抗盐防塌降滤失剂KFT，共聚物降滤失剂为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2，井壁稳定剂为井壁稳定剂HQ-1，双膜承压处理剂为双膜承压处理剂DFD，随钻堵漏剂为随钻堵漏剂SZ-1，多级配纳米封堵剂为DJP，润滑剂为白油润滑剂，碱性调节剂为用NaOH加水配制成质量百分浓度20％的碱液；加重剂为重晶石粉。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的封堵成膜强抑制钻井液的制备方法，其特征是：按下述方法得到：
第一步，将所需量的自来水加热到50℃至70℃，在加热后的自来水中加入所需量的膨润土并搅拌均匀，得到第一混合液；
第二步，在第一混合液中加入所需量的碳酸钠并搅拌均匀，搅拌均匀后预水化24h得到第二混合液；
第三步，在搅拌状态下在第二混合液中依次加入所需量的降滤失剂、抑制剂、井壁稳定剂、双膜承压处理剂、随钻堵漏剂、多级配纳米封堵剂、润滑剂，并混合均匀，再加入所需量的碱性调节剂并混合均匀，然后加入所需量的加重剂混合均匀后，得到封堵成膜强抑制钻井液。
5.根据权利要求4所述的封堵成膜强抑制钻井液的制备方法，其特征是：
第一步中，搅拌速率为400r/min至600r/min，搅拌时间为10min至20min；第二步中，搅拌速率为400r/min至600r/min，搅拌时间为5min至15min。
6.根据权利要求4所述的封堵成膜强抑制钻井液的制备方法，其特征是：
第三步中，搅拌速率为900r/min至1100r/min，加入降滤失剂的搅拌时间为10min至15min，加入抑制剂的搅拌时间为10min至15min，加入井壁稳定剂和双膜承压处理剂的搅拌时间为10min至15min，加入随钻堵漏剂的搅拌时间为10min至20min，加入多级配纳米封堵剂的搅拌时间为10min至20min，加入油基润滑剂的搅拌时间为10min至20min，加入碱性调节剂的搅拌时间为30min至50min。
7.根据权利要求4所述的封堵成膜强抑制钻井液的制备方法，其特征是：所述的膨润土为蒙脱土，抑制剂为胺基聚醇PA-1，降滤失剂为抗温抗盐防塌降滤失剂KFT，共聚物降滤失剂为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2，井壁稳定剂为井壁稳定剂HQ-1，双膜承压处理剂为双膜承压处理剂DFD，随钻堵漏剂为随钻堵漏剂SZ-1，多级配纳米封堵剂为DJP，润滑剂为白油润滑剂，碱性调节剂为用NaOH加水配制成质量百分浓度20％的碱液；加重剂为重晶石粉。
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