CN110746946A - 基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液 - Google Patents

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张敬辉
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刘宝锋
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李海斌
刘振东
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Abstract

一种基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，以水为100重量份计，按重量份数包括：钠基膨润土0.5‑2份，碱性调节剂0.05‑0.20份，纤维素纳米纤丝0.5‑5份，降滤失剂0.5‑5份，成膜剂0.3‑1.5份，有机盐5‑15份，润滑剂2‑4份，消泡剂0.02‑0.1份，加重材料0‑30份。本发明中所含纤维素纳米纤丝可抗200℃以上高温，可形成强力网状结构，悬浮能力强，钻井液剪切稀释性和流变性能优良；有机盐的加入大大增强了钻井液体系的抑制性能，减轻水敏伤害，储层保护效果好，减缓了处理剂的降解速度，提高了体系的抗高温性能，钻井液整体可抗190℃高温；所选处理剂均不含有毒有害物质，是一种环保型钻井液体系。

Description

基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液
技术领域
本发明提供一种基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，涉及抗高温、流变性能良好、保护储层的高性能水基钻井液，可用于高温储层水平井的钻探。
背景技术
保护油气层是油气田勘探与开发中一个具有战略意义的问题，也是提高油气井产能的重要措施之一。在储层段钻进过程中，通常采用降低钻井液密度、提高钻井液抑制性能、降低滤失量、加入油层保护专用材料等手段来保护储层、降低钻井液伤害；在一些地区的一些井中也会采用无黏土相钻井液来钻进储层以实现更好的保护。无黏土相钻井液不含黏土颗粒，主要有增粘剂、降滤失剂和盐类物质等组成，因为钻井液体系中不含黏土等细微颗粒，因此钻井液固相侵入少，对储层伤害比较小。但由于不含黏土，钻井液切力通常较小，悬浮稳定性能较差，在水平段较长时往往无法满足携岩和悬浮钻屑的要求。而且，目前无黏土相钻井液中通常使用的增粘剂为聚阴离子纤维素、黄原胶、改性淀粉等聚合物，但这些聚合物耐温通常在100-140℃，最高为150℃，并且高温降解速度快，常常无法维持钻井液的高温稳定性，不能适用于高温水平井的钻探。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种以纤维素纳米纤丝为增粘剂，具有抗高温、悬浮能力强、流变性好和良好储层保护效果、低固相的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液。
本发明的技术方案是这样实现的：
基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，以水为100重量份计，包括以下重量份的组分：水钠基膨润土0.5-2份，碱性调节剂0.05-0.20份，纤维素纳米纤丝0.5-5份，降滤失剂0.5-5份，成膜剂0.3-1.5份，有机盐5-15份，润滑剂2-4份，消泡剂0.02-0.1份，加重材料0-30份。
所述的纤维素纳米纤丝为羧甲基化纤维素纳米纤丝；所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；降滤失剂为抗高温改性淀粉、磺酸盐共聚物降滤失剂、磺甲基酚醛树脂中的一种或几种；成膜剂为聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种；有机盐为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、乙酸钠中的一种或几种；润滑剂为白油润滑剂、植物油润滑剂、极压润滑剂、微乳润滑剂的一种或几种；消泡剂为聚醚消泡剂或硅油消泡剂中的一种两种；加重材料为可酸溶的碳酸钙或碳酸钡中的一种或两种。
所述纤维素纳米纤丝固含量为1-3%，黏度为200-300mPa.s，平均直径为5~10nm，长径比为50~ 100。
所述的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，其主要用作储层钻开液，温度适用范围0-190℃。
所述的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液在高温水平井中的应用，应用温度140-190℃。
本发明具有如下优点：基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液所含纤维素纳米纤丝可抗200℃以上高温，在钻井液中可形成强力网状结构，悬浮能力强，钻井液剪切稀释性和流变性能优良；有机盐的加入大大增强了钻井液体系的抑制性能，减轻水敏伤害，储层保护效果好；有机盐的加入减缓了处理剂的降解速度，提高了体系的抗高温性能，钻井液整体可抗190℃高温；所选处理剂均不含有毒有害物质，是一种环保型钻井液体系。在高温地层水平井钻进时，该钻井液体系良好的流变性和高温稳定性可以有效地悬浮、携带岩屑，较低的滤失量和很强的抑制性能对保护储层十分有利。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。
基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，包括：钠基膨润土、碱性调节剂、纤维素纳米纤丝、降滤失剂、成膜剂、有机盐、润滑剂、水、消泡剂和加重材料。以水为100份计，按重量份数钠基膨润土0.5-2份，碱性调节剂0.05-0.20份，纤维素纳米纤丝0.5-5份，降滤失剂0.5-5份，成膜剂0.3-1.5份，有机盐5-15份，润滑剂2-4份，消泡剂0.02-0.1份，加重材料0-30份。
所述纤维素纳米纤丝为无色至淡蓝色透明凝胶，固含量为1-3%，其黏度为200-300mPa.s，平均直径为5~10nm，长径比为50~ 100。
所述的纤维素纳米纤丝为羧甲基化纤维素纳米纤丝；所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；降滤失剂为抗高温改性淀粉、磺酸盐共聚物降滤失剂、磺甲基酚醛树脂中的一种或几种；成膜剂为聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种；有机盐为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、乙酸钠中的一种或几种；润滑剂为白油润滑剂、植物油润滑剂、极压润滑剂、微乳润滑剂的一种或几种；消泡剂为聚醚消泡剂或硅油消泡剂中的一种或两种；加重材料为可酸溶的碳酸钙或碳酸钡中的一种或两种。
实施例1
（1）在重量为100份的水中加入重量为2份的钠基膨润土，充分搅拌，老化24h。（2）依次加入0.05份氢氧化钠，0.5份纤维素纳米纤丝，1份抗高温改性淀粉，1份聚乙烯醇，5份甲酸钠，2份白油润滑剂，0.02份聚醚消泡剂。
按照API标准测定了配制好的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液滚动老化前后的流变性能和滤失量，实验结果见表1。
表1 实施例1配制的钻井液性能
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例2
（1）在重量为100份的水中加入重量为1份的钠基膨润土，充分搅拌，老化24h。（2）依次加入0.1份氢氧化钾，3份纤维素纳米纤丝，1份抗高温改性淀粉，0.5份磺酸盐共聚物，0.5份聚乙二醇，10份甲酸钾，3份植物油润滑剂，0.02份硅油消泡剂，30份碳酸钙。
按照API标准测定了配制好的基于纤维素纳米纤丝的高性能水基钻井液滚动老化前后的流变性能和滤失量，实验结果见表2。
表2 实施例2配制的钻井液性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例3
（1）在重量为100份的水中加入重量为0.5份的钠基膨润土，充分搅拌，老化24h。（2）依次加入0.05份氢氧化钠，2份纤维素纳米纤丝，2份磺化酚醛树脂，0.5份磺酸盐共聚物，1份聚乙二醇，10份乙酸钠，2份微乳润滑剂，0.02份聚醚消泡剂，20份碳酸钡。
按照API标准测定了配制好的基于纤维素纳米纤丝的高性能水基钻井液滚动老化前后的流变性能和滤失量，实验结果见表3。
表3 实施例3配制的钻井液性能
实施例4
（1）在重量为100份的水中加入重量为1份的钠基膨润土，充分搅拌，老化24h。（2）依次加入0.05份氢氧化钾，5份纤维素纳米纤丝，1份抗高温改性淀粉，1份磺酸盐共聚物，1份聚乙烯醇，15份甲酸钾，3份极压润滑剂，0.02份聚醚消泡剂，10份碳酸钙。
按照API标准测定了配制好的基于纤维素纳米纤丝的高性能水基钻井液滚动老化前后的流变性能和滤失量，实验结果见表4。
表4 实施例4配制的钻井液性能
Figure DEST_PATH_IMAGE008
注：上述实施例中的份均为重量份。

Claims (3)

1.基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，其特征在于，以水为100重量份计，包括以下重量份的组分：水钠基膨润土0.5-2份，碱性调节剂0.05-0.20份，纤维素纳米纤丝0.5-5份，降滤失剂0.5-5份，成膜剂0.3-1.5份，有机盐5-15份，润滑剂2-4份，消泡剂0.02-0.1份，加重材料0-30份。
2.根据权利要求1所述的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，其特征在于：所述的纤维素纳米纤丝为羧甲基化纤维素纳米纤丝；所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；降滤失剂为抗高温改性淀粉、磺酸盐共聚物降滤失剂、磺甲基酚醛树脂中的一种或几种；成膜剂为聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种；有机盐为甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、乙酸钠中的一种或几种；润滑剂为白油润滑剂、植物油润滑剂、极压润滑剂、微乳润滑剂的一种或几种；消泡剂为聚醚消泡剂或硅油消泡剂中的一种两种；加重材料为可酸溶的碳酸钙或碳酸钡中的一种或两种。
3. 根据权利要求1或2所述的基于纤维素纳米纤丝的水基钻井液，其特征在于：所述纤维素纳米纤丝固含量为1-3%，黏度为200-300mPa.s，平均直径为5~10nm，长径比为50~ 100。
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