CN115678519B

CN115678519B - 油基钻井液、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN115678519B
Application number: CN202110832645.1A
Authority: CN
Inventors: 李郑涛; 范宇; 曾波; 吴鹏程; 王旭东; 钟成旭; 张震; 陈烨; 黄琦; 万秀梅
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2041-07-22
Also published as: CN115678519A

Abstract

本申请公开了一种油基钻井液、制备方法及其应用，属于钻井技术领域。本申请实施例提供的油基钻井液，包括白油90～110质量份数、有机土2～5质量份数、主乳化剂3～5质量份数、辅乳化剂1～3质量份数、润湿剂2～5质量份数、生石灰1～3质量份数、氯化钙溶液30～50质量份、降滤失剂2～5质量份数、封堵剂2～6质量份数、固体润滑剂1～3质量份数、降粘剂1～3质量份数以及重晶石。该油基钻井液的沉降稳定性较好，滤失性能优良，耐温抗温性能良好，抗盐能力较好，动态沉降稳定性良好，还具有抗劣土和抗钙能力以及良好的封堵效果。

Description

油基钻井液、制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及钻井技术领域。特别涉及一种油基钻井液、制备方法及其应用。

背景技术

目前，在页岩气开发过程中使用的钻井液包括水基钻井液和油基钻井液。相较于水基钻井液，油基钻井液因其具有抗高温、抗侵蚀，润滑性好、对油气层损害小等优点，得到了越来越广泛的应用。

相关技术中的油基钻井液主要包括油、水、乳化剂、氧化沥青、有机酸、碱等试剂，其中，油作连续相，水作分散相，乳化剂作为稳定剂。

而在开发硬脆性页岩过程中，由于硬脆性页岩微裂缝发育，坍塌应力较大，进入微裂缝中的流体在静液柱压力作用下产生压力传递，但相关技术中的油基钻井液的封堵能力不足，不能很好地控制页岩的压力传递，导致出现井壁失稳现象。

发明内容

本申请实施例提供了一种油基钻井液、制备方法及其应用，可以避免出现井壁失稳现象。具体技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种油基钻井液，所述油基钻井液包括以下质量份数的各组分：

白油90～110质量份数、有机土2～5质量份数、主乳化剂3～5质量份数、辅乳化剂1～3质量份数、润湿剂2～5质量份数、生石灰1～3质量份数、氯化钙溶液30～50质量份、降滤失剂2～5质量份数、封堵剂2～6质量份数、固体润滑剂1～3质量份数、降粘剂1～3质量份数以及重晶石。

在一种可能的实现方式中，所述油基钻井液包括以下质量份数的各组分：

白油100质量份数、有机土4质量份数、主乳化剂4质量份数、辅乳化剂2质量份数、润湿剂4质量份数、生石灰2质量份数、氯化钙溶液40质量份、降滤失剂4质量份数、封堵剂4质量份数、固体润滑剂1质量份数、降粘剂1.5质量份数以及重晶石。

在另一种可能的实现方式中，所述重晶石的密度为3.8～4.2g/cm³。

在另一种可能的实现方式中，所述氯化钙溶液的浓度为25％。

在另一种可能的实现方式中，所述油基钻井液的密度为1.5～2.3g/cm³。

在另一种可能的实现方式中，所述重晶石的质量份数为：

其中，x表示所述重晶石的质量份数，ρ₁表示所述油基钻井液的密度，ρ₂表示所述重晶石的密度，V表示所述油基钻井液中除所述重晶石外其余组分的总体积，m表示所述其余组分的总质量份数。

另一方面，本申请实施例提供了一种油基钻井液的制备方法，所述制备方法包括：

将白油倒入浆杯，将所述浆杯置于搅拌机上以第一预设转速搅拌；

将有机土倒入所述浆杯；

通过胶头滴管将主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂按顺序依次滴入所述浆杯；

将生石灰倒入所述浆杯；

将浓度为25％的氯化钙溶液倒入所述浆杯；

将降滤失剂、封堵剂、润滑剂和降粘剂按顺序依次倒入所述浆杯，搅拌时间达到第一预设时间时，得到第一混合溶液；

将重晶石倒入所述第一混合溶液，继续搅拌，搅拌时间达到所述第一预设时间时，停止搅拌，得到油基钻井液；

其中，各组分的质量份数分别为：白油90～110质量份数、有机土2～5质量份数、主乳化剂3～5质量份数、辅乳化剂1～3质量份数、润湿剂2～5质量份数、生石灰1～3质量份数、氯化钙溶液30～50质量份、降滤失剂2～5质量份数、封堵剂2～6质量份数、固体润滑剂1～3质量份数、降粘剂1～3质量份数以及重晶石。

在一种可能的实现方式中，所述制备方法还包括：

确定待制备的油基钻井液的密度；

测量所述第一混合溶液的体积；

确定所述油基钻井液中除所述重晶石外其余组分的总质量份数；

基于所述第一混合溶液的体积、所述油基钻井液的密度、所述重晶石的密度和所述其余组分的总质量份数，通过以下公式，确定所述重晶石的质量份数：

其中，x表示所述重晶石的质量份数，ρ₁表示所述油基钻井液的密度，ρ₂表示所述重晶石的密度，V表示所述第一混合溶液的体积，m表示所述其余组分的总质量份数。

在另一种可能的实现方式中，所述第一预设转速为5000转/分钟；

所述第一预设时间不小于20分钟。

另一方面，本申请实施例还提供了一种油基钻井液在生产层的钻进和取芯中的应用。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的油基钻井液，通过添加有机土并与其它组分协同配合作用，可以提高油基钻井液的动塑比；通过添加主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂配合使用并与其它组分协同配合作用，形成分散更细的油包水乳液，提高油基钻井液的沉降稳定性，使各组分可以较好地悬浮在白油中；通过添加降滤失剂并与其它组分协同配合作用，可以降低油基钻井液的滤失量；通过添加润滑剂可以提高油基钻井液的润滑性；通过添加降粘剂可以降低油基钻井液的粘度，提高油基钻井液的流变性；通过添加重晶石和氯化钙溶液可以调节油基钻井液的密度；通过添加封堵剂并与其它组分协同配合作用可以提高油基钻井液的封堵性能，控制页岩的压力传递，从而避免出现井壁失稳现象，提高井壁的稳定性。该油基钻井液的沉降稳定性较好，滤失性能优良，耐温抗温性能良好，抗盐能力较好，动态沉降稳定性良好，还具有抗劣土和抗钙能力以及良好的封堵效果。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种制备油基钻井液的流程图；

图2是本申请实施例提供的一种油基钻井液水化膨胀实验的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种油基钻井液进行屈度硬度实验的示意图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本申请实施例提供了一种油基钻井液，该油基钻井液包括以下质量份数的各组分：

在本申请实施例中，白油的质量份数可以为90、95、98、100、105、108或者110，有机土的质量份数可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5或者5，主乳化剂的质量份数可以为3、3.2、3.5、4、4.2、4.5或者5，辅乳化剂的质量份数可以为1、1.2、1.5、2、2.2、2.5或者3，润湿剂的质量份数可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5或者5，生石灰的质量份数可以为1、1.2、1.5、2、2.2、2.5或者3，氯化钙的质量份数可以为30、32、35、40、42、45或者50，降滤失剂的质量份数可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5或者5，封堵剂的质量份数可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或者6，固体润滑剂的质量份数可以为1、1.2、1.5、2、2.2、2.5或者3，降粘剂的质量份数可以为1、1.2、1.5、2、2.2、2.5或者3。

在一种可能的实现方式中，油基钻井液包括以下质量份数的各组分：

白油100质量份数、有机土4质量份数、主乳化剂4质量份数、辅乳化剂2质量份数、润湿剂4质量份数、生石灰2质量份数、氯化钙溶液40质量份数、降滤失剂4质量份数、封堵剂4质量份数、固体润滑剂1质量份数、降粘剂1.5质量份数以及重晶石。

在一种可能的实现方式中，油基钻井液的密度为1.5～2.3g/cm³。

通过调节各组分的质量份数可以制备得到高密度的油基钻井液，且高密度的油基钻井液密度差为0.064g/mL，上下层密度差为0.019g/mL，由此可见，该高密度的油基钻井液具有良好的动态沉降稳定性。

在一种可能的实现方式中，氯化钙溶液的浓度为25％。

该实现方式中，通过添加氯化钙溶液也可以调节油基钻井液的密度，使油基钻井液可以应用于高温深井中。

在一种可能的实现方式中，重晶石的密度为3.8～4.2g/cm³。

该实现方式中，通过添加重晶石可以调节油基钻井液的密度，使油基钻井液可以应用于高温深井中。

在本申请实施例中，重晶石的质量份数可以根据油基钻井液的密度、重晶石的密度，油基钻井液中除重晶石外其余组分的总体积以及该其余组分的总质量份数，通过以下公式确定：

其中，x表示重晶石的质量份数，ρ₁表示油基钻井液的密度，ρ₂表示重晶石的密度，V表示油基钻井液中除重晶石外其余组分的总体积，m表示其余组分的总质量份数。

例如，油基钻井液中包括以下质量份数的各组分：白油100质量份数、有机土4质量份数、主乳化剂4质量份数、辅乳化剂2质量份数、润湿剂4质量份数、生石灰2质量份数、氯化钙溶液40质量份数、降滤失剂4质量份数、封堵剂4质量份数、固体润滑剂1质量份数、降粘剂1.5质量份数，则该油基钻井液中除重晶石外其余组分的总质量份数为166.5，该其余组分的总体积为V，重晶石的密度为4.0g/cm³，欲配制油基钻井液的密度为2.0g/cm³，则重晶石的质量份数为：x＝4V-333；其中，x表示重晶石的质量份数，V表示其余组分的总体积。

在本申请实施例中，重晶石不溶于水，氯化钙溶液为水溶液，通过重晶石和氯化钙溶液共同调节油基钻井液的密度，从而得到目标密度的油基钻井液。

另一方面，本申请实施例提供了一种油基钻井液的制备方法，参见图1，该制备方法包括：

步骤101：将白油倒入浆杯，将该浆杯置于搅拌机上以第一预设转速搅拌。

本步骤中，白油的质量份数为90～110，将90～110质量份数的白油倒入浆杯，将该浆杯置于高速搅拌机上搅拌。

其中，第一预设转速可以根据需要进行设置并更改，例如，第一预设转速可以为4000转/分钟、5000转/分钟或者6000转/分钟。

步骤102：将有机土倒入浆杯。

本步骤中，有机土的质量份数为2～5。

步骤103：通过胶头滴管将主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂按顺序依次滴入浆杯。

本步骤中，主乳化剂的质量份数为3～5，辅乳化剂的质量份数为1～3、润湿剂的质量份数为2～5。

步骤104：将生石灰倒入浆杯。

本步骤中，生石灰的质量份数为1～3。

步骤105：将浓度为25％的氯化钙溶液倒入浆杯。

在本步骤之前，可以称量好一定质量的氯化钙固体颗粒，放入烧杯中，加入去离子水，充分搅拌固体颗粒溶解，得到浓度为25％的氯化钙溶液。

本步骤中，浓度为25％的氯化钙溶液的质量份数为30～50，

步骤106：将降滤失剂、封堵剂、润滑剂和降粘剂按顺序依次倒入浆杯，搅拌时间达到第一预设时间时，得到第一混合溶液。

本步骤中，降滤失剂的质量份数为2～5，封堵剂的质量份数为2～6，固体润滑剂的质量份数为1～3，降粘剂的质量份数为1～3。

其中，第一预设时间可以根据需要进行设置并更改，例如，第一预设时间为20分钟或者30分钟。

步骤107：将重晶石倒入第一混合溶液，继续搅拌，搅拌时间达到第一预设时间时，停止搅拌，得到油基钻井液。

在本步骤之前，可以通过以下步骤(1)至(4)确定重晶石的质量份数：

(1)确定待制备的油基钻井液的密度。

油基钻井液的密度可以根据储层钻进需要进行设置并更改，例如，油基钻井液的密度为1.5～2.3g/cm³。

(2)测量第一混合溶液的体积。

若浆杯上有刻度，通过读取刻度可以直接得到第一混合溶液的体积。若浆杯上没有刻度，则可以将第一混合溶液倒入量筒中，通过量筒测量第一混合溶液的体积。

(3)确定油基钻井液中除重晶石外其余组分的总质量份数。

确定上述步骤101至106中其余组分的总质量份数。

(4)基于第一混合溶液的体积、油基钻井液的密度、重晶石的密度和其余组分的总质量份数，通过以下公式，确定重晶石的质量份数。

其中，x表示重晶石的质量份数，ρ₁表示油基钻井液的密度，ρ₂表示重晶石的密度，V表示第一混合溶液的体积，m表示其余组分的总质量份数。

通过本申请实施例提供的油基钻井液的制备方法制备得到的油基钻井液的润滑系数为0.0512，上下层密度差为0.019g/mL，沉降稳定性好，滤失性能优良，耐温抗温性能良好，抗盐能力较好，具有抗劣土和抗钙能力，动态沉降稳定性良好，密度差为0.064g/mL，上下层密度差为0.019g/mL。

其中，该生产层可以为盐层、硬石膏层、杂盐层，或者含有硫化氢和二氧化碳的地层。

另外，该油基钻井液还可以作为定向井的钻井液，或者小井眼的钻井液，或者射孔液，或者完井液。并且，该油基钻井液耐温抗温性能良好，因此，该油基钻井液还可以应用于高温深井钻井。

以下将通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。

一、组分选择

1、有机土选择

以白油为基油，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的流变性(含切力)、滤失性，以老化后的粘度、切力为主要指标，选出综合性能较好的有机土，各实验浆如下，实验结果见表1。

实验浆1：360mL白油+3％有机土1

实验浆2：360mL白油+3％有机土2

实验浆3：360mL白油+3％有机土3

实验浆4：360mL白油+3％有机土4

其中，有机土1购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，有机土2购自荆州嘉华科技有限公司，有机土3购自胜利油田胜利化工有限责任公司，有机土4购自浙江红宇新材料股份有限公司。

表1有机土选择实验结果

从表1实验结果可知，实验浆1老化前后粘度、切力变化小，与其他实验浆的参数值相当，但老化后的动塑比相对最高，老化后的常温常压滤失量相对最低。故选实验浆1中的有机土作为下一步实验基浆的配浆土。

2、乳化剂选择

以“360mL白油+3％有机土+40mLCaCl₂溶液(25％)”为基浆1，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的流变性(含切力)、滤失性和破乳电压，以老化后的粘度、切力、破乳电压为主要指标，选出综合性能较好的乳化剂，各实验浆如下，实验结果见表2。

基浆1：360mL白油+3％有机土+40mLCaCl₂溶液(25％)

实验浆1-1：基浆1+主乳化剂1+辅乳化剂1

实验浆1-2：基浆1+主乳化剂2+辅乳化剂2

实验浆1-3：基浆1+主乳化剂3+辅乳化剂3

实验浆1-4：基浆1+主乳化剂4+辅乳化剂4

其中，基浆1中的有机土为上述有机土选择中选出的有机土，主乳化剂1和辅乳化剂1均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，主乳化剂2和辅乳化剂2均购自荆州嘉华科技有限公司，主乳化剂3和辅乳化剂3均购自天津市雄冠科技发展有限公司，主乳化剂4和辅乳化剂4均购自清远市汉科化工科技有限公司。

表2乳化剂选择实验结果

从表2实验结果可知，各个实验浆125℃/16h热滚后的破乳电压值均大于400V，说明体系均较稳定；其中实验浆1-1的滤失量最低，且流变性较好。故选实验浆1-1中的主乳化剂和辅乳化剂进行下一步实验。

3、降滤失剂选择

以“360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液(25％)”为基浆2，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的流变性(含切力)、滤失性，以老化后的粘度、切力、滤失量为指标，选出综合性能较好的降滤失剂，各实验浆如下，实验结果见表3。

基浆2：360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液

实验浆2-1：基浆2+2％三元降滤失剂

实验浆2-2：基浆2+2％降滤失剂褐煤

实验浆2-3：基浆2+2％油基降滤失剂1

实验浆2-4：基浆2+2％油基降滤失剂2

其中，基浆2中的有机土为上述有机土选择中选出的有机土，主乳化剂和辅乳化剂均为上述乳化剂选择中选出的乳化剂，三元降滤失剂购自荣盛化工有限公司，降滤失剂褐煤购自胜利油田胜利化工有限责任公司，油基降滤失剂1购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，降滤失剂4购自荆州嘉华科技有限公司。

表3降滤失剂选择实验结果

从表3实验结果可知，实验浆2-3的滤失量为6.4mL，实验浆2-2的滤失量为7.6mL，滤失量均较低，故选实验浆2-2中的降滤失剂褐煤和实验浆2-3中的油基降滤失剂1作为下一步实验的降滤失剂。

4、封堵剂选择

以“360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％降滤失剂褐煤”为基浆3，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的封堵性能，以老化后的裂缝性封堵承压能力为主要指标，选出综合性能较好的封堵剂，各实验浆如下，实验结果见表4。

基浆3：360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％降滤失剂褐煤

实验浆3-1：基浆3+5％N-封堵剂

实验浆3-2：基浆3+5％聚硅纤维S

实验浆3-3：基浆3+5％双亲承压封堵剂

实验浆3-4：基浆3+5％聚硅纤维M

实验浆3-5：基浆3+5％YX1200封堵剂

实验浆3-6：基浆3+5％YX400封堵剂

其中，基浆3中的有机土为上述有机土选择中选出的有机土，主乳化剂和辅乳化剂均为上述乳化剂选择中选出的乳化剂，降滤失剂褐煤为上述降滤失剂选择中选出的油基褐煤，N-封堵剂购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，聚硅纤维S购自荣盛化工有限公司，双亲承压封堵剂购自西南油大石油工程有限公司，聚硅纤维M购自荣盛化工有限公司，YX1200封堵剂购自安徽陆海石油助剂科技有限公司，YX400封堵剂购自安徽陆海石油助剂科技有限公司。

表4封堵剂选择实验结果

从表4实验结果可知，实验浆3-5的常温常压滤失量为5.6mL，透过孔径为22μm和45μm的微孔滤膜的滤失量分别为10mL和9.6mL，与其它封堵剂相比滤失量最低，封堵效果最好。并且，实验浆3-1的动塑比最高，滤膜的滤失量相对较低，故选实验浆3-1和实验浆3-5中的封堵剂作为下一步实验的封堵剂。

另外，购自天津天诚拓源科技发展有限公司的固体封堵剂和文安县中德化工有限公司的UA封堵剂因现场应用效果较好，因此，也可以作为下一步实验的封堵剂。

5、润滑剂选择

以“360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％降滤失剂褐煤+5％YX1200封堵剂”为基浆4，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的流变性(含切力)、滤失性、润滑性，以老化后的润滑系数和粘滞系数为主要指标，选出综合性能较好的润滑剂，各实验浆如下，实验结果见表5。

基浆4：360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％油基褐煤+5％YX1200封堵剂

实验浆4-1：基浆4+1.5％液体稀土润滑剂

实验浆4-2：基浆4+1.5％液体润滑剂

实验浆4-3：基浆4+1.5％固体润滑剂

实验浆4-4：基浆4+1.5％固体润滑剂石墨RT-1

其中，基浆4中的有机土为上述有机土选择中选出的有机土，主乳化剂和辅乳化剂均为上述乳化剂选择中选出的乳化剂，降滤失剂褐煤为上述降滤失剂选择中选出的油基褐煤，封堵剂为上述封堵剂选择中选出的封堵剂，液体稀土润滑剂购自荣盛化工有限公司，液体润滑剂购自荆州嘉华科技有限公司，固体润滑剂购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，固体润滑剂石墨RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司。

表5润滑剂选择实验结果

从表5实验结果可知，实验浆4-3的润滑系数为0.0102、粘滞系数为0.1495，与其它润滑剂相比较低。故选实验浆4-3中的润滑剂作为下一步实验的润滑剂。

6、降粘剂选择

以“360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％降滤失剂褐煤+5％封堵剂+1.5％润滑剂”为基浆5，测试各实验浆125℃/16h热滚前后的流变性(含切力)、滤失性，以老化后的粘度、切力、滤失量为指标，选出综合性能较好的降粘剂，各实验浆如下，实验结果见表6。

基浆5：360mL白油+3％有机土+4％主乳化剂+2％辅乳化剂+40mLCaCl₂溶液+2％降滤失剂褐煤+5％封堵剂+1.5％润滑剂

实验浆5-1：基浆5+2％N-3501降粘剂

实验浆5-2：基浆3+2％JN-1降粘剂

其中，基浆5中的有机土为上述有机土选择中选出的有机土，主乳化剂和辅乳化剂均为上述乳化剂选择中选出的乳化剂，降滤失剂为上述降滤失剂选择中选出的油基褐煤，封堵剂为上述封堵剂选择中选出的封堵剂，润滑剂为上述润滑剂选择中选出的润滑剂，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司，JN-1降粘剂购自荣盛化工有限公司。

表6降粘剂选择实验结果

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从表6实验结果可知，实验浆5-1老化前后的粘度，滤失量均较低，因此选择实验浆5-1中的降粘剂作为下一步实验的降粘剂。

二、油基钻井液优化

1、选择出的各组分：

(1)有机土：贝克休斯(天津)油田设备有限公司的有机土

(2)乳化剂：胜利油田胜利化工有限责任公司的主乳化剂和辅乳化剂

(3)降滤失剂：胜利油田胜利化工有限责任公司的降滤失剂褐煤，贝克休斯(天津)油田设备有限公司的油基降滤失剂1

(4)封堵剂：贝克休斯(天津)油田设备有限公司的N-封堵剂，天津天诚拓源科技发展有限公司的固体封堵剂，文安县中德化工有限公司的UA封堵剂，以及安徽陆海石油助剂科技有限公司的YX1200封堵剂

(5)润滑剂：贝克休斯(天津)油田设备有限公司的固体润滑剂

(6)降粘剂：天津市雄冠科技发展有限公司的N-3501降粘剂

2、配方优化

基于上述选择出的各组分，进一步通过测试各拟定实验浆125℃/16h老化前后的流变性(含初终切)、润滑性和沉降稳定性，实验结果见表7。

各实验浆如下：

配方1：360mL白油+4％有机土+40mLCaCl₂溶液+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+3％降滤失剂褐煤+3％YX1200封堵剂+1.5％固体润滑剂+3％润湿剂+1.5％N-3501降粘剂+重晶石

其中，有机土、固体润滑剂均购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，主乳化剂、辅乳化剂和降滤失剂褐煤均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，YX1200封堵剂购自安徽陆海石油助剂科技有限公司，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

配方2：360mL白油+4％有机土+40mLCaCl₂溶液+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+2％油基降失水剂1+3％N-封堵剂+1.5％固体润滑剂RT-1+3％润湿剂+1％N-3501降粘剂+重晶石

其中，有机土、油基降失水剂1和N-封堵剂均购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，主乳化剂和辅乳化剂均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，固体润滑剂RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

另外，配方1和配方2的密度均为1.5g/cm³。

表7配方1和配方2实验结果

从表7实验结果可以看出：配方1的粘度、切力较配方2低，润滑系数为0.0102，上下层密度差为0.013，其润滑性和沉降稳定性较优。

基于配方1中的各组分，以及上述选择出的各组分，加入2％生石灰，进一步通过测试各拟定实验浆125℃/16h老化前后的流变性(含初终切)、滤失性(含125℃/3.5MPa高温高压滤失量)、破乳电压、润滑性和沉降稳定性，实验结果见表8。

各实验浆如下：

配方3：360mL白油+4％有机土+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+4％润湿剂+2％生石灰+40mLCaCl₂溶液+4％降滤失剂褐煤+3.5％YX1200封堵剂+1.0％固体润滑剂+1.5％N-3501降粘剂+重晶石

配方4：360mL白油+4％有机土+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+4％润湿剂+2％生石灰+40mLCaCl₂溶液+4％油基降滤失剂1+3.5％UA封堵剂+1.0％固体润滑剂石墨RT-1+1.5％N-3501降粘剂+重晶石

其中，有机土、油基降滤失剂1均购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，主乳化剂和辅乳化剂均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，UA封堵剂购自文安县中德化工有限公司，固体润滑剂RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

配方5：360mL白油+4％有机土+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+4％润湿剂+2％生石灰+40mLCaCl₂溶液+4％油基降失水剂1+4％固体封堵剂+1.0％固体润滑剂石墨RT-1+1.5％N-3501降粘剂+重晶石

其中，有机土、油基降滤失剂1均购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，主乳化剂和辅乳化剂均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，固体封堵剂购自天津天诚拓源科技发展有限公司，固体润滑剂石墨RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

配方6：360mL白油+4％有机土+4％主乳化剂+2％辅助乳化剂+4％润湿剂+2％生石灰+40mLCaCl₂溶液+4％降滤失剂褐煤+3.5％UA封堵剂+1.0％固体润滑剂石墨RT-1+1.5％N-3501降粘剂+重晶石

其中，有机土购自贝克休斯(天津)油田设备有限公司，主乳化剂、辅乳化剂和降滤失剂褐煤均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，UA封堵剂购自文安县中德化工有限公司，固体润滑剂石墨RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司，N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

另外，配方3至配方6的密度相同，均为1.5g/cm³。

表8配方3至配方6实验结果

从表8实验结果可以看出：配方3和配方6老化前粘度过高，可能是有机土的原因，老化后粘度降低。配方5的滤失性较好，常温常压滤失量为0.2mL，高温高压滤失量为7mL，滤失量均较低。破乳电压为1322V，说明体系较为稳定。因此，选择配方5作为较优的油基钻井液。

三、性能综合评价

1、基本性能

测试配方5油基钻井液125℃/16h热滚前后的基础性能，结果见表9。

表9配方5油基钻井液流变滤失性能测试结果

从表9实验结果可以看出：配方5油基钻井液的粘度在老化后略显上升，润滑系数为0.0512，润滑性能较好，上下层密度差为0.019，沉降稳定性较好，滤失性能优良，可以满足钻井需要。

2、抗温耐温性能

(1)抗温性能

测试配方5油基钻井液135℃/16h热滚前后的流变性(含初终切)、滤失性，实验结果见表10。

(2)耐温性能

测试配方5油基钻井液125℃/32h热滚后的流变性(含初终切)、滤失性，实验结果见表10。

表10配方5油基钻井液抗温、耐温性能实验结果

从表10实验结果可知，配方5油基钻井液经135℃/16h、125℃/32h热滚后流变滤失性均变化不大，表明它们耐温、抗温性能良好。

3、抗污染性能

分别向配方5油基钻井液中加入10％氯化钠、1.0％氯化钙、8％储层劣土(过100目筛网)，测试其125℃/16h热滚前后性能变化来评价各体系抗污染能力，实验结果见表11。

表11配方5油基钻井液的抗污染性能实验结果

从表11实验结果可以看出：向配方5油基钻井液中加入10％氯化钠后，体系表观粘度变化不大，说明抗盐能力较好。加入8％劣土和1.0％氯化钙后，体系表观粘度略有上升，但增加不大，说明该体系具有一定的抗劣土和抗钙能力。

4、钻井液稳定性能

对配方5油基钻井液进行了沉降稳定性、电稳定性及改进的VST沉降测试，实验结果见表12。

表12配方5油基钻井液稳定性能实验结果

从表12实验结果可以看出：配方5油基钻井液动态沉降稳定性良好，密度差为0.064g/mL，上下层密度差为0.019g/mL，破乳电压值为1322V，破乳电压值大于400V，体系较稳定。

5、井壁稳定性能

(1)膨胀性实验

选取宁216H2-2井龙马溪组过100目岩屑，采用页岩膨胀仪，以配方5油基钻井液为试液，测试龙马溪地层复杂段岩心水化膨胀性质，结果见图2。

(2)分散性实验

选取宁216H2-2井龙马溪组过2-5mm目岩屑，通过滚动分散实验，测试了配方5油基钻井液的抑制水化分散性能，结果见表13。

表13配方5油基钻井液滚动分散实验结果

配方5	岩屑回收质量
		分散前	30.00
分散后	29.805
		回收率	99.35％

从图2中可以看出：配方5油基钻井液的水化膨胀量较小，从表13实验结果可以看出：岩屑滚动回收率大于95％，说明配方5油基钻井液抑制水化膨胀和水化分散能力较强。

(3)屈度硬度评价方法

对配方5油基钻井液进行屈度硬度进行测试，实验结果可以见图3和表14。

表14配方5油基钻井液屈度硬度实验结果

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从图3和表14实验结果可知，配方5油基钻井液可以保持岩屑的完整性和强度，在施加扭矩过程中，无岩屑从孔板中挤出，随着转速的增加，扭矩增加迅速，配方5油基钻井液扭矩值可以达到45N·m，具有较强的抑制性。

(4)耐崩散实验方法

通过耐崩散实验和页岩滚动分散实验，测试配方5油基钻井液的抑制性，实验结果见表15。其中，现场龙马溪组岩屑用量为30g。

表15配方5油基钻井液页岩滚动分散、耐崩散实验结果

相较于页岩滚动分散实验，耐崩散实验能更好地模拟恶化热滚过程中钻屑的动态碰撞和筛分。从表15实验结果可以看出：配方5油基钻井液的页岩滚动分散实验的回收率高达99.35％，耐崩散实验回收率高达84.73％，表明配方5油基钻井液在这两种实验条件下都具有较高的回收率，进一步说明配方5油基钻井液具有较强的抑制性。

6、防漏堵漏性能

(1)裂缝性漏失堵漏性能评价

使用高温高压(HTHP)堵漏模拟实验装置，测试配方5油基钻井液对200μm微裂缝和400μm微裂缝的封堵承压能力，实验结果见表16。

表16裂缝性堵漏性能评价实验结果

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从表16实验结果可知，配方5油基钻井液对对200μm微裂缝具有一定堵漏能力，实验过程中未出现漏失，对400μm微裂缝也具有一定堵漏能力，实验过程中未出现漏失，且平均侵入深度较浅。

(2)渗透性漏失堵漏性能评价

通过沙床滤失仪，选用40-60目细沙，测试配方5油基钻井液渗透性漏失的防漏性能，实验结果见表17。

表17配方5油基钻井液渗透性堵漏性能评价实验结果

体系	平均侵入深度(mm)	滤失量(mL)
			配方5	7	0

从表17的砂床堵漏实验结果分析可知，配方5油基钻井液平均侵入深度为7mm，侵入较浅，较优化前具有更好的渗透性堵漏性能。

(3)微纳米孔/缝的封堵评价实验方法

针对页岩地层微纳米孔缝特征，采用微孔滤膜模拟漏失介质，测试配方5油基钻井液的封堵能力，以漏失量和承压能力为评价指标。

表18配方5油基钻井液微孔滤膜测试结果

由表18实验结果可知，经45μm和22μm两套微孔滤膜评价体系，配方5油基钻井液的瞬时滤失量为零，30min后其滤失量仍为零。实验表明，配方5油基钻井液具有一定的封堵微裂缝和微孔隙的能力。

7、润滑防粘结实验

通过粘结实验方法评价配方5油基钻井液的润滑性能，在井浆中加入钢棒，室温下滚动2h后取出钢棒，观察其泥包情况，实验结果见表19。

表19配方5油基钻井液粘结实验结果

体系	极压润滑仪测试润滑系数	钢棒上粘附人造岩样质量/g
			配方5	0.0512	0.60

从表19实验结果可知，钢棒上粘附人造岩样质量为0.60g，黏土较少，说明配方5油基钻井液能有效抑制黏土水化分散，同时能起到一定的预防泥包、润滑作用。

综上所述，本申请实施例提供的油基钻井液润滑系数为0.0512，上下层密度差为0.019g/mL，沉降稳定性较好，滤失性能优良；耐温抗温性能良好；抗盐能力较好；具有抗劣土和抗钙能力；具有一定的封堵微裂缝和微孔隙的能力，动态沉降稳定性良好，密度差0.064g/mL，上下层密度差0.019g/mL，可以满足钻井需要。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液由以下质量份数的各组分组成：

360mL白油、4%有机土、4%主乳化剂、2%辅乳化剂、4%润湿剂、2%生石灰、40mL氯化钙溶液、4%油基降滤失剂1、4%固体封堵剂、1.0%固体润滑剂石墨RT-1、1.5%N-3501降粘剂以及重晶石；

所述油基钻井液的密度为1.5g/cm³，所述氯化钙溶液的浓度为25%；

其中，所述有机土、所述油基降滤失剂1均购自贝克休斯（天津）油田设备有限公司，所述主乳化剂和所述辅乳化剂均购自胜利油田胜利化工有限责任公司，所述固体封堵剂购自天津天诚拓源科技发展有限公司，所述固体润滑剂石墨RT-1购自民权县永胜钻井助剂有限公司，所述N-3501降粘剂购自天津市雄冠科技发展有限公司。

2.根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于，所述重晶石的密度为3.8~4.2g/cm³。

3.根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于，所述重晶石的质量份数为：

其中，表示所述重晶石的质量份数，/>表示所述油基钻井液的密度，/>表示所述重晶石的密度，/>表示所述油基钻井液中除所述重晶石外其余组分的总体积，/>表示所述其余组分的总质量份数。

4.一种权利要求1至3任一项所述的油基钻井液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将有机土倒入所述浆杯；

将生石灰倒入所述浆杯；

将浓度为25%的氯化钙溶液倒入所述浆杯；

将油基降滤失剂1、固体封堵剂、固体润滑剂石墨RT-1和N-3501降粘剂按顺序依次倒入所述浆杯，搅拌时间达到第一预设时间时，得到第一混合溶液；

将重晶石倒入所述第一混合溶液，继续搅拌，搅拌时间达到所述第一预设时间时，停止搅拌，得到油基钻井液。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

确定待制备的油基钻井液的密度；

测量所述第一混合溶液的体积；

其中，表示所述重晶石的质量份数，/>表示所述油基钻井液的密度，/>表示所述重晶石的密度，/>表示所述第一混合溶液的体积，/>表示所述其余组分的总质量份数。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一预设转速为5000转/分钟；

所述第一预设时间不小于20分钟。

7.一种权利要求1~3任一项所述的油基钻井液在生产层的钻进和取芯中的应用。