CN110452669A - 一种低粘低切低成本强抑制性钻井液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低粘低切低成本强抑制性钻井液及其制备方法，涉及石油钻井用钻井液技术领域，主要由膨润土粉、烧碱、纯碱、降滤失剂，包被剂、抑制剂、防塌剂、随钻封堵剂、惰性加重材料重晶石制成。本发明的钻井液，可以降低钻井液成本，形成低粘低切流体，有助于提高钻井泵排量，从而提高机械钻速，降低循环压耗，对于压力敏感性漏失地层，可以起到防漏的作用。

Description

一种低粘低切低成本强抑制性钻井液及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井用钻井液，特别指一种低粘低切低成本强抑制性钻井液及其制备方法。
背景技术
重庆市涪陵页岩气田的钻井深度达到4000米，成为国内最深的页岩气井，是我们首个实现商业化开发的页岩气田。目前涪陵页岩气中上部地层主要使用氯化钾聚合物钻井液，该体系具有良好的防塌能力以及润滑性，滤失度低，可大幅度降低钻井液密度等优点。随着涪陵工区页岩气探勘开发的不断推进，甲方投资成本逐日下降，针对涪陵地区焦石坝区块二开钻井过程中钻井液黏度高、摩阻高、扭矩大及定向托压严重等问题，要求钻井液在低粘低切、抑制性方面有所突破，方可满足该井段地层的稳定、性能稳定、机械钻进的要求。
中国专利(申请公布号CN 104277803A)公开了一种KCl封堵防塌钻井液及其制备方法，它包括膨润土、Na2CO3、高分子包被抑制剂、聚胺抑制剂、复合铵盐、抗高温降滤失剂、抗盐降滤失剂、泥饼质量改善剂、改性沥青、高效防塌剂、防塌润滑剂、成膜固壁剂、极压液体润滑剂、流型调节剂、KCL、NaOH、余量为水。该钻井液为氯化钾聚胺组合钻井液，具有良好的防塌，润滑防卡以及井眼清洁能力，能够满足超长水平段水平井的安全施工需要，但粘度性能，机械切力方面有所欠缺，且聚胺的含量目前没有方法测量，均是依靠经验在胶液中进行补充，容易导致钻井后期流变性差，粘切高。
故，针对上述情况对目前聚合物钻井液体系的粘切性能重点改进，并达到降本增效的目标，在页岩气田钻井开发的应用具有良好的前景。
发明内容
本发明提供一种低粘低切低成本强抑制性钻井液及其制备方法，可以降低钻井液成本，形成低粘低切流体，有助于提高钻井泵排量，从而提高机械钻速，降低循环压耗，对于压力敏感性漏失地层，可以起到防漏的作用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，包含以下重量份原料制成：膨润土粉1.0-3.0、烧碱0.1-0.3、纯碱0.1-0.3、降滤失剂1.0-2.0，包被剂0.5-1.0、抑制剂5.0-7.0、防塌剂1.0-3.0、随钻封堵剂1.0-3.0、惰性加重材料重晶石100-150、水100；所述抑制剂是由氯化钾、氯化钙、固体聚胺混合而成的混合物。
根据以上方案，所述抑制剂的氯化钾、氯化钙、固体聚胺质量混合比例为10:1:1。
根据以上方案，所述防塌剂选自磺化沥青、乳化沥青、液体沥青中的一种或多种。
根据以上方案，所述降滤失剂选自低粘聚阴离子纤维素钠盐、低粘羧甲基纤维素钠盐中的一种或两种。
根据以上方案，所述包被剂是选自两性离子聚合物包被剂、聚丙烯酰胺钾盐中的一种或两种。
一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，由以下步骤制成：
(1)按照组分比例配制抑制剂。
(2)室温条件下，在水中依次加入以下组分：膨润土粉、烧碱、纯碱、降滤失剂，包被剂，添加过程中，每种组分加入搅拌均匀后再加入下一组分。
(3)对步骤(2)所形成的钻井液体系进行护胶。
(4)室温条件下，在步骤(3)混合钻井液中再依次加入以下组分：抑制剂、防塌剂、随钻封堵剂、惰性加重材料重晶石，添加过程中，每种组分加入搅拌均匀后再加入下一组分，以上组分添加完毕，搅拌均匀，得到混合液。
(5)将步骤(4)所得混合液高速剪切均匀即可得到成品。
根据以上方案，所述搅拌转速为2000rpm。
根据以上方案，所述每个组分加入后搅拌时间为20min。
本发明作用机理是：
本发明在钾基聚合物体系中引入无机絮凝剂氯化钙，相应地降低了聚胺的用量，形成钙钾基钻井液体系。即在体系中K+具有可致水化的泥页岩呈惰性，从而降低泥页岩水化分散能力的基础上，引入Ca2+可与泥岩中的Na+发生离子交换，使钠质土转变为钙质土，大幅度降低了粘土颗粒的亲水性和分散度，适度聚结作用，压缩扩散双电层，降低Zeta电位，能抑制泥岩的水化膨胀，有利于提高井壁稳定性，同时，可及时沉除CO3 2-、HCO3-，有效防止钻井液污染。
本发明抑制剂由氯化钾、氯化钙、固体聚胺混合制备而成，以K+为抑制剂，Ca2+、聚胺为辅助抑制剂，其中钙钾基组合大幅度降低了粘土颗粒的亲水性和分散度，控制钻屑的造浆，达到了低粘的钻井环境，为聚胺的运动粘度提供一个更为适宜的条件，有效促进了聚胺运移至地层，通过静电引力，氢键作用，锚固作用以及疏水作用实现对黏土的有效束缚，从而起到良好的页岩抑制效果。
本发明抑制剂具有强抑制性，有效抑制钻井中钻出的泥岩屑的吸水分散程度，控制钻屑的造浆，降低了粘度和切力，有利于大排量的执行，在钻头水眼处具有极低的粘度，从而提高岩石的破碎效率，最终达到提高机械钻速的效果。
本发明的有益效果是：
(1)抑制性强，流变性好，粘度切力低，可以解放排量，提高钻井参数强化，增强井眼净化效果，井底当量密度和循环压耗降低，封堵防漏性能强，有效保证井下安全，提高机械钻速。
(2)性能优化，可控可调，本钻井液以K+为抑制剂，Ca2+、聚胺为辅助抑制剂，其中钙、钾离子含量可以通过测定，监控钻井液的抑制性强弱，通过及时补充氯化钙、氯化钾，达到性能稳定，高效钻井的技术效果，聚胺用量少，大大避免了有效成分无法测量监控，流变性差，粘切高的弊端问题。
(3)本发明配方简化，维护简单，有效降低成本。
具体实施方式
通过下面给出的本申请的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例1，一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，包含以下重量份原料制成：膨润土粉3.0、烧碱0.3、纯碱0.1、低粘羧甲基纤维素钠盐2.0，两性离子聚合物包被剂1.0、抑制剂6.0、乳化沥青1.5、随钻封堵剂2.5，惰性加重材料重晶石150、水100。所述抑制剂是由氯化钾、氯化钙、固体聚胺按照10:1:1混合而成的混合物。
一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，由以下步骤制成：
(1)按照组分比例配制抑制剂。
(2)室温条件下，在水中依次加入以下组分：膨润土粉、烧碱、纯碱、低粘羧甲基纤维素钠盐，两性离子聚合物包被剂，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌20min后再加入下一组分。
(3)对步骤(2)所形成的钻井液体系进行护胶。
(4)室温条件下，在步骤(3)混合钻井液中再依次加入以下组分：抑制剂、乳化沥青、随钻封堵剂、惰性加重材料重晶石，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌20min后再加入下一组分，以上组分添加完毕，搅拌均匀，得到混合液。
(5)将步骤(4)所得混合液高温老化即可得到成品。
实施例2，一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，包含以下重量份原料制成：膨润土粉1.5、烧碱0.2、纯碱0.2、低粘聚阴离子纤维素钠盐1.5，两性离子聚合物包被剂0.8、抑制剂6.0、磺化沥青2.0、随钻封堵剂2.0、惰性加重材料重晶石120、水100。所述抑制剂是由氯化钾、氯化钙、固体聚胺按照10:2:1混合而成的混合物。
一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，由以下步骤制成：
(1)按照组分比例配制抑制剂。
(2)室温条件下，在水中依次加入以下组分：膨润土粉、烧碱、纯碱、低粘聚阴离子纤维素钠盐，两性离子聚合物包被剂，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌18min后再加入下一组分。
(3)对步骤(2)所形成的钻井液体系进行护胶。
(4)室温条件下，在步骤(3)混合钻井液中再依次加入以下组分：抑制剂、磺化沥青、随钻封堵剂、惰性加重材料重晶石，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌18min后再加入下一组分，以上组分添加完毕，搅拌均匀，得到混合液。
(5)将步骤(4)所得混合液高速剪切即可得到成品。
实施例3，一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，包含以下重量份原料制成：膨润土粉2.0、烧碱0.1、纯碱0.1、低粘羧甲基纤维素钠盐1.2，聚丙烯酰胺钾盐0.5、抑制剂6.0、液体沥青1.3、随钻封堵剂1.0、液体润滑剂2.0、惰性加重材料重晶石100、水100。所述抑制剂是由氯化钾、氯化钙、固体聚胺按照9:3:2混合而成的混合物。
一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，由以下步骤制成：
(1)按照组分比例配制抑制剂。
(2)室温条件下，在水中依次加入以下组分：膨润土粉、烧碱、纯碱、低粘羧甲基纤维素钠盐，聚丙烯酰胺钾盐，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌18min后再加入下一组分。
(3)对步骤(2)所形成的钻井液体系进行护胶。
(4)室温条件下，在步骤(3)混合钻井液中再依次加入以下组分：抑制剂、液体沥青、随钻封堵剂、液体润滑剂、惰性加重材料重晶石，添加过程中，每种组分加入，采用搅拌转速2000rpm搅拌18min后再加入下一组分，以上组分添加完毕，搅拌均匀，得到混合液。
(5)将步骤(4)所得混合液高速剪切即可得到成品。
本发明对实施例1至实施例3所得产品进行测试，各参数均是在钻井现场测定的。钻井液性能测定方法按照石油行业标准进行执行，测试的指标有：粘切性能与机械钻速性能，测试结果如下表：
表1钻井液粘切性能表
表2钻井液机械钻速性能表
钻井液样品 钻井周期(d) 机械钻速(m/h)
实施例1 10.042 5.23
实施例2 12.015 4.83
实施例3 13.057 4.60
现有氯化钾聚合物钻井液 21.396 3.21
从表1、表2可知，通过不同的实施例获得的钻井液与现有的氯化钾聚合物钻井液对比显示，本钻井液的粘切性能方面(包括表观粘度、塑性粘度、动切力等指标)明显低于现有钻井液指标数值，低粘低切性能突出，且机械钻速明显高于现有钻井液，对应的钻井周期更短，可达到有效降粘提速的技术性能。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，其特征在于，包含以下重量份原料制成：膨润土粉1.0-3.0、烧碱0.1-0.3、纯碱0.1-0.3、降滤失剂1.0-2.0，包被剂0.5-1.0、抑制剂5.0-7.0、防塌剂1.0-3.0、随钻封堵剂1.0-3.0、惰性加重材料重晶石100-150、水100；所述抑制剂是由氯化钾、氯化钙、固体聚胺混合而成的混合物。
2.根据权利要求1所述一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，其特征在于，所述抑制剂的氯化钾、氯化钙、固体聚胺质量混合比例为10:1:1。
3.根据权利要求1所述一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，其特征在于，所述防塌剂选自磺化沥青、乳化沥青、液体沥青中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，其特征在于，所述降滤失剂选自低粘聚阴离子纤维素钠盐、低粘羧甲基纤维素钠盐中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述一种低粘低切低成本强抑制性钻井液，其特征在于，所述包被剂选自两性离子聚合物包被剂、聚丙烯酰胺钾盐中的一种或两种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照组分比例配制抑制剂。
(2)室温条件下，在水中依次加入以下组分：膨润土粉、烧碱、纯碱、降滤失剂，包被剂，添加过程中，每种组分加入搅拌均匀后再加入下一组分。
(3)对步骤(2)所形成的钻井液体系进行护胶。
(4)室温条件下，在步骤(3)混合钻井液中再依次加入以下组分：抑制剂、防塌剂、随钻封堵剂、惰性加重材料重晶石，添加过程中，每种组分加入搅拌均匀后再加入下一组分，以上组分添加完毕，搅拌均匀，得到混合液。
(5)将步骤(4)所得混合液高速剪切即可得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，其特征在于，所述搅拌转速为2000rpm。
8.根据权利要求6所述的一种低粘低切低成本强抑制性钻井液的制备方法，其特征在于，所述每个组分加入后搅拌时间为20min。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191115

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