CN113898313B - 页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，依次包括如下步骤：漏层判断，确定发生了漏失；确定漏层深度，测量漏速；如果漏速属于渗漏，则在油基钻井液中直接添加渗漏堵漏材料并保持循环，钻头正常钻进，并观察漏失量的下降；如果漏速属于中型或大型漏失，则停止泥浆泵，停止钻进；在独立泥浆罐中配置新的油基基浆；加入漏失堵漏材料，搅拌均匀后得到堵漏浆；对于中型漏失，不起钻，直接使钻头位于漏层或漏层下方；对于大型漏失，则起出钻杆，在钻头上方安装多次激活旁通阀，然后钻头下至漏层，投球打开旁通出口；启动泥浆泵，注入堵漏浆进入漏层封堵。本施工方法可以有针对性地进行堵漏，堵漏成功率高，且有很好的承压能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，属于石油钻井技术领域。
背景技术
随着国家能源政策的不断调整，页岩气勘探开发受到越来越大的重视。中国页岩气开发主要是集中在四川盆地及其周围，取得重大突破的页岩气藏大部分集中在四川盆地内的焦石坝、威远、富顺—永川、长宁等地区。
随着南方工区页岩气水平井的开发，三开水平段油基钻井液虽然具有很强的抑制性，但对于一些层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层，油的侵入仍然会带来地层的不稳定，油基钻井液的堵漏防塌问题仍然不能忽视。油基钻井液与水基钻井液相比，防漏和堵漏效果明显不足，很大程度上制约了其全面推广，解决好油基钻井液的防漏堵漏问题，也就解决了井眼的坍塌掉块问题，对页岩气的勘探开发有着非常深远的意义。
页岩气开发一般都是在龙马溪地层中钻探水平井，扣除钻开的地层容积，油基钻井液每天的消耗量一般在8-12m³之间，若超过这个范围，即可确定发生了漏失。当发生漏失时，测量钻井液的漏失量，结合漏失时间，确定漏速。一般来说，漏速在0.5-3m³/h属于渗漏；3-10m³/h属于中型漏失；10m³/h以上属于大型漏失。
国内在2010年以后开始进行页岩气的勘探和开发，初期，国内没有任何油基钻井液堵漏材料，根本没有任何防塌措施，造成井下复杂情况频发。发生漏失以后，使用各种粒径的碳酸钙颗粒、核桃壳、棉籽壳、甚至锯末进行堵漏，由于核桃壳、棉籽壳和锯末为亲水性材料，不仅破坏了电稳定性，而且由于亲水性材料在油基钻井液中无法分散均匀，无法形成结构力强的封堵层，因此遇到漏失后很少可以堵住，遇到易坍塌地层更是毫无办法。
2017年以后，国内有厂家用竹纤维加入表面活性剂，使之能够在油基钻井液中分散，还有厂家生产出了弹性石墨，堵漏技术得到了一定的提高。但是，这些新型的堵漏材料可以将中型漏失降低到渗漏，却无法封堵渗漏和大型漏失，对地层出现的坍塌掉块现象还是显得无能为力。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，可以针对龙马溪地层中微裂缝及漏失情况，有针对性地进行堵漏，堵漏成功率高，且有很好的承压能力。
为解决以上技术问题，本发明的一种页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，依次包括如下步骤：S1.漏层判断：扣除钻开的地层容积，油基钻井液每天的消耗量如果达到12m³以上，即确定发生了漏失；S2.当发生漏失时，确定漏层深度，测量漏速；漏速在0.5-3m³/h属于渗漏，3-10m³/h属于中型漏失，10m³/h以上属于大型漏失；S3.如果漏速属于渗漏，则在油基钻井液中直接添加渗漏堵漏材料并保持循环，钻头正常钻进，并观察漏失量的下降；如果漏速属于中型漏失或大型漏失，则直接进入下一步骤；S4.停止泥浆泵，停止钻进；在独立泥浆罐中配置新的油基基浆；S5.通过混浆漏斗向油基基浆中加入漏失堵漏材料，边加边搅拌，搅拌均匀后得到堵漏浆；S6.对于中型漏失，不起钻，直接使钻头位于漏层或漏层下方；对于大型漏失，则起出钻杆，在钻头上方安装多次激活旁通阀，然后钻具重新下井，使钻头到达漏层或漏层下方，投球关闭旁通阀的底部出口，打开旁通阀的旁通出口；S7.启动泥浆泵，通过钻杆向井下注入堵漏浆，堵漏浆通过钻头水眼或旁通阀的旁通出口进入漏层封堵。
作为本发明的优选方案，还包括如下步骤：S8.通过泥浆泵向钻杆内送入油基基浆以顶替堵漏浆，且使钻杆中保留100m高的堵漏浆，并确保井眼中的堵漏浆返高至漏层上方；S9.关闭泥浆泵，将钻杆起升至堵漏浆返高位置上方的安全井段，静止4-8小时；S10.关闭井口防喷器憋压，开启泥浆泵循环，观察泵压的上升，如何泵压不能达到3MPa，则回到步骤S2；如果泵压上升至3MPa以上，则打开节流阀卸压，然后打开井口防喷器；再次投球，关闭旁通阀的旁通出口，打开旁通阀的底部出口，恢复正常钻进。
作为本发明的优选方案，当漏速为渗漏时，步骤S3中所述渗漏堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石D、改性方解石E和井壁强化剂GZJQ；每100m³油基钻井液中：S型改性硅酸铝纤维的加量为1-2吨，改性竹纤维的加量为1-2吨，改性方解石D的加量为1-2吨，改性方解石E的加量为1-2吨，井壁强化剂GZJQ的加量为3吨。
作为本发明的优选方案，步骤S4中所述油基基浆的制备依次包括如下步骤：①预配制25-30%wt的氯化钙水溶液；②向泥浆罐中加入柴油，柴油与氯化钙水溶液的容积比为7:3；③向柴油中按顺序加入有机土、主乳化剂、辅助乳化剂和氧化钙，边加入边搅拌，经充分搅拌、循环剪切后，加入预配制的氯化钙水溶液并继续搅拌均匀；④加入降滤失剂并充分搅拌均匀；⑤加入加重剂并搅拌均匀，得到油基基浆。
作为本发明的优选方案，所述油基基浆中各物质的添加比例如下，柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：有机土的加量为2-3吨，主乳化剂的加量为3-5吨，辅助乳化剂的加量为3-4吨，氧化钙的加量为1-3吨，降滤失剂的加量为4-5吨；加重剂的加量使油基基浆的密度在1.40-2.20g/cm³之间。
作为本发明的优选方案，当漏速为中型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨；油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为2-3吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为1-2吨，改性竹纤维的加量为2-3吨，改性方解石C的加量为2-3吨，改性方解石D的加量为2-3吨，弹性石墨的加量为1-2吨，搅拌均匀后得到所述堵漏浆。
作为本发明的优选方案，当漏速为大型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、L型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石A、改性方解石B、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨；油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为3-5吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为2-3吨，L型改性硅酸铝纤维的加量为1-2吨，改性竹纤维的加量为3-5吨，改性方解石A的加量为1吨，改性方解石B的加量为1-2吨，改性方解石C的加量为2-3吨，改性方解石D的加量为2-3吨，弹性石墨的加量为1-2吨，搅拌均匀后得到所述堵漏浆。
作为本发明的优选方案，所述改性硅酸铝纤维的制备方法，依次包括如下步骤：⑴将硅酸铝纤维在氩气气氛中，升温至200-300℃处理活化2-4小时；⑵将乙醇与甲苯以3：1的体积比混合制成乙醇和甲苯混合液，然后将处理过的硅酸铝纤维混入乙醇和甲苯混合液中，硅酸铝纤维与乙醇和甲苯混合液的重量比为1:30；超声混合半小时；⑶加入改性添加剂硅烷偶联剂，改性添加剂硅烷偶联剂与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100；⑷搅拌并加热过程中，加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比为（10-20）:100，在60-90分钟内升温至70-90℃；⑸洗涤后，干燥得到改性硅酸铝纤维。
作为本发明的优选方案，所述改性添加剂硅烷偶联剂为二甲基二氯硅烷或十八烷基三氯硅烷。
作为本发明的优选方案，硅酸铝纤维在氩气气氛中升温至250℃处理活化3小时，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100，在75分钟内升温至80℃。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：1、本发明将页岩气水平井的漏失按漏速分为三种，并有针对性地分别制定堵漏措施。对于渗漏采取直接在原循环中添加堵漏材料并保持循环，钻头正常钻进；对于中型漏失采取不起钻的措施，大大降低了施工成本，提高了施工效率。对于大型漏失采取起钻，确保安全，安装多次激活旁通阀可以多次投球实现旁通通道及底部通道的切换，大型漏失时，堵漏材料从旁通阀的旁通出口流出，有利于直接进入地层，提高封堵效率。
2、页岩气开发一般都是在龙马溪地层中钻探水平井，针对龙马溪地层中的漏失通道大多是构造裂缝，裂缝大小不一，大多缝宽都在1mm以下，主要为渗透性微裂缝漏失的状况，采用随钻封堵技术措施，根据实钻钻井液的消耗量调整随钻堵漏材料的浓度和颗粒级配以减少油基钻井液的消耗。正常钻进过程中采用加入改性竹纤维、改性方解石、改性方解石和弹性石墨和改性硅酸铝纤维互配使用进行随钻堵漏，在不影响旋转导向仪器正常工作的前提下，能有效提高钻井液体系的封堵性能，改善泥饼质量，对钻井液流变性能基本没有影响。
3、改性硅酸铝纤维的气孔率大于90%，而且气孔孔径和比表面积大；纤维的内部结构是由固态纤维与空气组成的混合结构，其显微结构在固相和气相都是以连续相的形式存在。因此，这种结构中固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中，具有与纳米二氧化硅复合的空间位置；经阳离子表面活性剂处理后，能有效防止其聚结性能，在油基钻井液中具有良好的分散性能。改性硅酸铝纤维不仅可以在油基钻井液中均匀分散，而且对油基钻井液的性能影响不大，抗温可达200℃以上，而且有很好的承压能力。基于改性硅酸铝纤维，配合改性竹纤维、改性方解石、改性方解石和弹性石墨在油基钻井液体系中的应用，能更好地满足长水平段页岩气钻井施工需要。
4、针对中型漏失或大型漏失，配置的新油基基浆可以达到如下性能：马氏漏斗粘度55s-90s，含砂量≤0.3%，HTHP滤失量≤3.5ml，低密度固相含量<6%，初切/终切为2-8Pa/6-20Pa，塑性粘度Pv为35-80mPa.s，动切力5-15Pa，固相含量<47%，破乳电压>400V。
5、本发明所采用的堵漏材料由刚性材料、微细复合堵漏纤维、可变形堵漏材料组成，都有足够的抗温性和承压能力，按照合理的粒度级配进行复配。各组分可以相互补充彼此的不足，相互协同作用，颗粒材料前期由于地层压力会发生渗透滤失，材料进入漏层，紧密结合，相互挤压，能够在空隙和微裂缝中形成稳定的强有力的微封堵墙，封堵墙将进一步提高地层的承压能力。由刚性架桥原理和1/3架桥原理；刚性颗粒首先在裂缝中稳定架桥，形成封堵地层的骨架，微细复合堵漏纤维与刚性材料一起形成致密的网络架结构，提高地层的稳定性和封堵性；地层此时由漏失转变为滤失。后续堵漏材料因为受到静液面压力和地层压力收缩进入到网架结构中，进入网架结构后压力有所释放，得以膨胀，充分填充到网架结构，使其更加致密不易滤失。最终形成了封堵墙，强有力的提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能，起到了强化封堵地层的作用，同时，有利于提升地层的承压能力。
6、本发明选取改性竹纤维、改性方解石、弹性石墨和改性硅酸铝纤维进行复配，改性竹纤维由天然竹纤维改性而成，其纤维特性不仅容易进入裂缝，而且能够形成滞留；改性硅酸铝纤维同样也是一种纤维，不仅具有很好的抗温性，而且承压能力更强；改性方解石具有很好的支撑作用；弹性石墨因具有一定的变形性，能够将封堵层变得更加致密。以上材料在油基钻井液中，均可分散，适合油基钻井液使用，实验室试验以及现场应用表明，效果十分理想。
具体实施方式
本发明的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，依次包括如下步骤：
S1.漏层判断：扣除钻开的地层容积，油基钻井液每天的消耗量如果达到12m³以上，即确定发生了漏失；
S2.当发生漏失时，确定漏层深度，测量钻井液的漏失量，结合漏失时间，确定漏速；漏速；漏速在0.5-3m³/h属于渗漏，3-10m³/h属于中型漏失，10m³/h以上属于大型漏失；
S3.如果漏速属于渗漏，则在油基钻井液中直接添加渗漏堵漏材料并保持循环，钻头正常钻进，并观察漏失量的下降；如果漏速属于中型漏失或大型漏失，则直接进入下一步骤；
S4.停止泥浆泵，停止钻进；在独立泥浆罐中配置新的油基基浆；
S5.通过混浆漏斗向油基基浆中加入漏失堵漏材料，边加边搅拌，搅拌均匀后得到堵漏浆；
S6.对于中型漏失，不起钻，直接使钻头位于漏层或漏层下方；对于大型漏失，则起出钻杆，在钻头上方安装多次激活旁通阀，然后钻具重新下井，使钻头到达漏层或漏层下方，投球关闭旁通阀的底部出口，打开旁通阀的旁通出口；
S7.启动泥浆泵，通过钻杆向井下注入堵漏浆，堵漏浆通过钻头水眼或旁通阀的旁通出口进入漏层封堵；
S8.通过泥浆泵向钻杆内送入油基基浆以顶替堵漏浆，且使钻杆中保留100m高的堵漏浆，并确保井眼中的堵漏浆返高至漏层上方；
S9.关闭泥浆泵，将钻杆起升至堵漏浆返高位置上方的安全井段，静止4-8小时；
S10.关闭井口防喷器憋压，开启泥浆泵循环，观察泵压的上升，如何泵压不能达到3MPa，则回到步骤S2；如果泵压上升至3MPa以上，则打开节流阀卸压，然后打开井口防喷器；再次投球，关闭旁通阀的旁通出口，打开旁通阀的底部出口，恢复正常钻进。
当漏速为渗漏时，步骤S3中所述渗漏堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石D、改性方解石E和井壁强化剂GZJQ。
漏速为渗漏时的配方Ⅰ：每100m³油基钻井液中：S型改性硅酸铝纤维的加量为1吨，改性竹纤维的加量为1吨，改性方解石D的加量为1吨，改性方解石E的加量为1吨，井壁强化剂GZJQ的加量为3吨。
漏速为渗漏时的配方Ⅱ：每100m³油基钻井液中：S型改性硅酸铝纤维的加量为2吨，改性竹纤维的加量为2吨，改性方解石D的加量为2吨，改性方解石E的加量为2吨，井壁强化剂GZJQ的加量为3吨。
步骤S4中所述油基基浆的制备依次包括如下步骤：①预配制氯化钙水溶液；②向泥浆罐中加入柴油，柴油与氯化钙水溶液的容积比为7:3；③向柴油中按顺序加入有机土、主乳化剂、辅助乳化剂和氧化钙，边加入边搅拌，经充分搅拌、循环剪切后，加入预配制的氯化钙水溶液并继续搅拌均匀；④加入降滤失剂并充分搅拌均匀；⑤加入加重剂并搅拌均匀，得到油基基浆。
油基基浆的配方Ⅲ：其中各物质的添加比例如下，氯化钙水溶液的浓度为25%wt，柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：有机土的加量为2吨，主乳化剂的加量为3吨，辅助乳化剂的加量为3吨，氧化钙的加量为1吨，降滤失剂的加量为4吨；加重剂的加量使油基基浆的密度在1.40g/cm³。
油基基浆的配方Ⅳ：其中各物质的添加比例如下，氯化钙水溶液的浓度为30%wt，柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：有机土的加量为3吨，主乳化剂的加量为5吨，辅助乳化剂的加量为4吨，氧化钙的加量为3吨，降滤失剂的加量为5吨；加重剂的加量使油基基浆的密度在2.20g/cm³。
当漏速为中型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨。
漏速为中型漏失时的堵漏材料配方Ⅴ：氯化钙水溶液的浓度为25%wt，油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为2吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为1吨，改性竹纤维的加量为2吨，改性方解石C的加量为2吨，改性方解石D的加量为2吨，弹性石墨的加量为1吨。
漏速为中型漏失时的堵漏材料配方Ⅵ：氯化钙水溶液的浓度为30%wt，油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为3吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为2吨，改性竹纤维的加量为3吨，改性方解石C的加量为3吨，改性方解石D的加量为3吨，弹性石墨的加量为2吨。
当漏速为大型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、L型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石A、改性方解石B、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨。
漏速为大型漏失时的堵漏材料配方Ⅶ：氯化钙水溶液的浓度为25%wt，油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为3吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为2吨，L型改性硅酸铝纤维的加量为1吨，改性竹纤维的加量为3吨，改性方解石A的加量为1吨，改性方解石B的加量为1吨，改性方解石C的加量为2吨，改性方解石D的加量为2吨，弹性石墨的加量为1吨，搅拌均匀后得到所述堵漏浆。
漏速为大型漏失时的堵漏材料配方Ⅷ：氯化钙水溶液的浓度为30%wt，油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为5吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为3吨，L型改性硅酸铝纤维的加量为2吨，改性竹纤维的加量为5吨，改性方解石A的加量为1吨，改性方解石B的加量为2吨，改性方解石C的加量为3吨，改性方解石D的加量为3吨，弹性石墨的加量为2吨。
改性硅酸铝纤维分L、M、S三个规格，直径均在2μm〜50μm，其中，L型产品为多股丝合并而成，长度为3-5mm，M型为单股丝，长度为1-2mm，S型为200目粉末。
所述改性硅酸铝纤维的制备方法，依次包括如下步骤：⑴将硅酸铝纤维在氩气气氛中，升温至250℃，可以为200-300℃处理活化3小时，可以为2-4小时；
⑵将乙醇与甲苯以3：1的体积比混合制成乙醇和甲苯混合液，然后将处理过的硅酸铝纤维混入乙醇和甲苯混合液中，硅酸铝纤维与乙醇和甲苯混合液的重量比为1:30；超声混合半小时；
⑶加入改性添加剂硅烷偶联剂，改性添加剂硅烷偶联剂与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100；所述改性添加剂硅烷偶联剂为二甲基二氯硅烷或十八烷基三氯硅烷；
⑷搅拌并加热过程中，加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比可以放宽至（10-20）:100，在75分钟内升温至80℃；可以放宽至在60-90分钟内升温至70-90℃；
⑸洗涤后，干燥得到改性硅酸铝纤维。
按《GBT 16782-1997》标准，对改性硅酸铝纤维（以下简称纤维堵漏剂）在油基基浆中的应用性能进行评价实验，得到120℃/16h热滚油基钻井液性能评价数据如表1所示：
表1
表1中，将油基基浆配方中含有的“柴油与氯化钙水溶液的总容积”每100mL，加入3g改性硅酸铝纤维，按行业习惯称为改性硅酸铝纤维的加量为3%。
由表1可以看出，改性硅酸铝纤维加入油基基浆中，对钻井液的流变性能、乳化稳定性和高温高压滤失量都几乎没有影响，具有较好的抗温性能。
按《GBT 29170-2012》标准，进行沙床渗漏滤失对比实验，实验结果如表2所示：
表2
从表2中可以看出，改性硅酸铝纤维的封堵效果非常明显。
按《GBT 29170-2012》标准，进行抗温性评价对比实验，实验结果如表3所示：
表3
从表3可以看出，改性硅酸铝纤维的抗温超过180℃。
按《GBT 16782-1997》标准，对本发明的配方Ⅵ、配方Ⅶ、配方Ⅷ，在150℃下老化16h后的流变性、滤失性能进行测试，测试结果如表4：
表4
表4中，AV为表观粘度，Pv为塑性粘度，Yp为屈服值，Φ6为粘度计转速在6rpm下的指针读数，Gel为初切/终切，ES为破乳电压，FLHTHP为高温高压滤失量，从表4可以看出，粘切在老化后均有所上升，但都在现场施工要求范围之内；破乳电压均超过500V，大于行业公认的400V标准线；高温高压滤失量小于2ml，所有指标均满足现场施工要求。
对本发明的配方Ⅵ、配方Ⅶ、配方Ⅷ进行封堵性能评价，结果如表5所示：
表5
从表5可以看出，本发明的油基钻井液体系能成功的封堵1mm-3mm的裂缝，均能够稳压10分钟，堵漏成功。
改性方解石A的粒径为1.00mm-4.00mm，改性方解石B的粒径为0.30mm-1.00mm，改性方解石C的粒径为0.25mm-0.38mm，改性方解石D的粒径为0.15mm-0.25mm，改性方解石E的粒径为0.02mm-0.15mm，
改性方解石、弹性石墨和改性竹纤维均采用河南龙翔石油助剂有限公司产品，改性方解石执行的技术要求为FBJS-083，弹性石墨执行的技术要求为FBJS-021，改性竹纤维执行的技术要求为FBJS-022。
井壁强化剂GZJQ采用河南龙翔石油助剂有限公司产品，执行其“Q/HLX217-2020”企业标准；有机土要求符合GBT27798-2011有机膨润土国家标准；主乳化剂采用河南龙翔石油助剂有限公司生产的主乳化剂SMESUL-1，执行其“Q/SH 3580 0047-2014”企业标准；辅助乳化剂采用河南龙翔石油助剂有限公司生产的辅乳化剂SMESUL-2，执行其“Q/SH 35800047-2014”企业标准；氧化钙采用河南龙翔石油助剂有限公司产品，执行其“Q/HLX 070-2017”企业标准；加重剂采用重晶石，符合《GBT5005-2010 钻井液材料规范》；降滤失剂采用河南龙翔石油助剂有限公司的产品，执行其“Q/SHCG 104-2017”企业标准。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
Claims (9)
1.一种页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，依次包括如下步骤：S1.漏层判断：扣除钻开的地层容积，油基钻井液每天的消耗量如果达到12m³以上，即确定发生了漏失；
S2.当发生漏失时，确定漏层深度，测量漏速；漏速在0.5-3m³/h属于渗漏，3-10m³/h属于中型漏失，10m³/h以上属于大型漏失；
S3.如果漏速属于渗漏，则在油基钻井液中直接添加渗漏堵漏材料并保持循环，钻头正常钻进，并观察漏失量的下降；所述渗漏堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石D、改性方解石E和井壁强化剂GZJQ；每100m³油基钻井液中：S型改性硅酸铝纤维为200目粉末且加量为1-2吨，改性竹纤维的加量为1-2吨，改性方解石D粒径为0.15mm-0.25mm且加量为1-2吨，改性方解石E粒径为0.02mm-0.15mm且加量为1-2吨，井壁强化剂GZJQ的加量为3吨；
如果漏速属于中型漏失或大型漏失，则直接进入下一步骤；
S4.停止泥浆泵，停止钻进；在独立泥浆罐中配置新的油基基浆；
S5.通过混浆漏斗向油基基浆中加入漏失堵漏材料，边加边搅拌，搅拌均匀后得到堵漏浆；
S6.对于中型漏失，不起钻，直接使钻头位于漏层或漏层下方；对于大型漏失，则起出钻杆，在钻头上方安装多次激活旁通阀，然后钻具重新下井，使钻头到达漏层或漏层下方，投球关闭旁通阀的底部出口，打开旁通阀的旁通出口；
S7.启动泥浆泵，通过钻杆向井下注入堵漏浆，堵漏浆通过钻头水眼或旁通阀的旁通出口进入漏层封堵。
2.根据权利要求1所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，还包括如下步骤：S8.通过泥浆泵向钻杆内送入油基基浆以顶替堵漏浆，且使钻杆中保留100m高的堵漏浆，并确保井眼中的堵漏浆返高至漏层上方；
S9.关闭泥浆泵，将钻杆起升至堵漏浆返高位置上方的安全井段，静止4-8小时；
S10.关闭井口防喷器憋压，开启泥浆泵循环，观察泵压的上升，如果泵压不能达到3MPa，则回到步骤S2；如果泵压上升至3MPa以上，则打开节流阀卸压，然后打开井口防喷器；再次投球，关闭旁通阀的旁通出口，打开旁通阀的底部出口，恢复正常钻进。
3.根据权利要求1所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，步骤S4中所述油基基浆的制备依次包括如下步骤：①预配制25-30%wt的氯化钙水溶液；②向泥浆罐中加入柴油，柴油与氯化钙水溶液的容积比为7:3；③向柴油中按顺序加入有机土、主乳化剂、辅助乳化剂和氧化钙，边加入边搅拌，经充分搅拌、循环剪切后，加入预配制的氯化钙水溶液并继续搅拌均匀；④加入降滤失剂并充分搅拌均匀；⑤加入加重剂并搅拌均匀，得到油基基浆。
4.根据权利要求3所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，所述油基基浆中各物质的添加比例如下，柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：有机土的加量为2-3吨，主乳化剂的加量为3-5吨，辅助乳化剂的加量为3-4吨，氧化钙的加量为1-3吨，降滤失剂的加量为4-5吨；加重剂的加量使油基基浆的密度在1.40-2.20g/cm³之间。
5.根据权利要求4所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，当漏速为中型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨；油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为2-3吨，M型改性硅酸铝纤维是长度为1-2mm的单股丝且加量为1-2吨，改性竹纤维的加量为2-3吨，改性方解石C粒径为0.25mm-0.38mm且加量为2-3吨，改性方解石D的加量为2-3吨，弹性石墨的加量为1-2吨，搅拌均匀后得到所述堵漏浆。
6.根据权利要求4所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，当漏速为大型漏失时，步骤S5中所述漏失堵漏材料包括依次加入油基基浆中的S型改性硅酸铝纤维、M型改性硅酸铝纤维、L型改性硅酸铝纤维、改性竹纤维、改性方解石A、改性方解石B、改性方解石C、改性方解石D和弹性石墨；油基基浆中柴油与氯化钙水溶液的总容积每100m³：S型改性硅酸铝纤维的加量为3-5吨，M型改性硅酸铝纤维的加量为2-3吨，L型改性硅酸铝纤维为多股丝合并而成，长度为3-5mm且加量为1-2吨；改性竹纤维的加量为3-5吨，改性方解石A粒径为1.00mm-4.00mm且加量为1吨，改性方解石B粒径为0.30mm-1.00mm且加量为1-2吨，改性方解石C的加量为2-3吨，改性方解石D的加量为2-3吨，弹性石墨的加量为1-2吨，搅拌均匀后得到所述堵漏浆。
7.根据权利要求1或5或6中所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，所述改性硅酸铝纤维的制备方法，依次包括如下步骤：⑴将硅酸铝纤维在氩气气氛中，升温至200-300℃处理活化2-4小时；
⑵将乙醇与甲苯以3：1的体积比混合制成乙醇和甲苯混合液，然后将处理过的硅酸铝纤维混入乙醇和甲苯混合液中，硅酸铝纤维与乙醇和甲苯混合液的重量比为1:30；超声混合半小时；
⑶加入改性添加剂硅烷偶联剂，改性添加剂硅烷偶联剂与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100；
⑷搅拌并加热过程中，加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比为（10-20）:100，在60-90分钟内升温至70-90℃；
⑸洗涤后，干燥得到改性硅酸铝纤维。
8.根据权利要求7中所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，所述改性添加剂硅烷偶联剂为二甲基二氯硅烷或十八烷基三氯硅烷。
9.根据权利要求7中所述的页岩气水平井油基钻井液防塌堵漏施工方法，其特征在于，硅酸铝纤维在氩气气氛中升温至250℃处理活化3小时，纳米二氧化硅与乙醇和甲苯混合液的重量比为15:100，在75分钟内升温至80℃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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