CN116064000A - 一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液及制备方法。本发明钻井液所用原料按质量百分比计为防塌剂0.3%~0.5%，包被剂0.1%~0.2%；增粘剂0.3%~0.4%；降滤失剂0.5~1.0%；封堵剂2.0%~3.0%；酸溶暂堵剂2.0%~3.0%；pH控制剂0.07%~0.15%；润滑剂1.0%~2.0%；加重剂8%~26%；余量为水。本发明有效取代目前使用的盐类抑制剂，加量少，效果好，有利于环保，同时能有效解决当前苏里格小井眼钻井钻遇大段泥岩井壁稳定问题，并以乙二胺盐酸盐为基础形成了具有自主产权的钻井液配方，满足苏里格气田小井眼钻井优质高效的开发需要。
Description
技术领域
本发明涉及钻井工程中钻井液技术领域，更具体地说涉及一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液及制备方法。
背景技术
钻井液中的抑制剂主要作用为抑制粘土水化、膨胀、分散，通过降低其水化、膨胀、分散程度来降低坍塌压力，延缓井壁坍塌周期，起到稳定井壁的作用； 同时稳定钻井液流变性能，保障钻井施工井下安全。 目前，钻井液施工中抑制剂包括有聚合物类和盐类处理剂，两者配合使用效果较好，主要作为盐类抑制剂的一般为氯化钾和氯化钠等，氯化钾的抑制效果好于氯化钠，但氯化钾的加量一般较大，现场使用一般在5%以上，有时与其它盐类如氯化钠、甲酸钠等配合使用，形成氯化钾聚合物体系，氯化钾聚磺体系，或者复合盐体系等。目前苏里格气田广泛使用的复合盐钻井液体系，盐类的含量在15%以上，高的含盐度对环境造成了严重的污染，同时对后续废弃钻井液处理，如固液分离，清液重复使用增加了难度。
苏里格气田，由于环保要求越来越高，目前开展小井眼钻井施工，目的减少钻井液用量，减少钻屑排量，减少废弃钻井液量及处理费用，同时，也是开采剩余储量的行之有效的方法。目前用的氯化钾体系或者复合盐体系，含盐量较高，在钻井液中主要起抑制剂的作用，对环境造成一定的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液及制备方法，本发明的发明目的在于提供一种抑制性能优良的无土相胺盐强抑制防塌钻井液配方，特别是钻井液防塌抑制剂乙二胺盐酸盐应用，能有效取代目前使用的盐类抑制剂，加量少，效果好，有利于环保，同时能有效解决当前苏里格小井眼钻井钻遇大段泥岩井壁稳定问题，并以乙二胺盐酸盐为基础形成了具有自主产权的钻井液配方，满足苏里格气田小井眼钻井优质高效的开发需要。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明第一方面提供了一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，该钻井液所用原料包括下述按质量百分比计的物质：
防塌剂0.3%~0.5%，所述防塌剂为乙二胺盐酸盐；
包被剂0.1%~0.2%；
增粘剂0.3%~0.4%；
降滤失剂0.5~1.0%；
封堵剂2.0%~3.0%；
酸溶暂堵剂2.0%~3.0%；
pH控制剂0.07%~0.15%；
润滑剂1.0%~2.0%；
加重剂8%~26%；
余量为水。
更进一步的，所述包被剂为聚丙烯酰胺。
更进一步的，所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素。
更进一步的，所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素。
更进一步的，所述封堵剂为改性石蜡。
更进一步的，所述酸溶性暂堵剂为超细碳酸钙。
更进一步的，所述pH控制剂为氢氧化钠。
更进一步的，所述润滑剂为脂肪酸脂润滑剂。
更进一步的，所述加重剂为石灰石粉。
本发明第二方面提供了一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、根据钻井施工现场所需钻井液的量，在配浆罐内装入一定体积的清水；
S2、将pH控制剂、增粘剂、包被剂、降滤失剂和封堵剂，在混浆泵的作用下依次加入清水中，并充分搅拌混合均匀、溶解；
S3、向S2制备的混合液中加入防塌剂，并充分搅拌、混合均匀、溶解；
S4、根据钻井施工现场对钻井液密度要求，向S3步骤制备的混合液中加入酸溶性暂堵剂和加重剂，并搅拌均匀；所述防塌剂为乙二胺盐酸盐；
S5、根据钻井施工现场的实际情况，向S4步骤制备的混合液中加入润滑剂，最终制备得到所述钻井液；
上述步骤中，钻井液所用原料按质量百分比计为防塌剂0.3%~0.5%，包被剂0.1%~0.2%；增粘剂0.3%~0.4%；降滤失剂0.5~1.0%；封堵剂2.0%~3.0%；酸溶暂堵剂2.0%~3.0%；pH控制剂0.07%~0.15%；润滑剂1.0%~2.0%；加重剂8%~26%；余量为水。
更进一步的，所述包被剂为聚丙烯酰胺。
更进一步的，所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素。
更进一步的，所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素。
更进一步的，所述封堵剂为改性石蜡。
更进一步的，所述酸溶性暂堵剂为超细碳酸钙。
更进一步的，所述pH控制剂为氢氧化钠。
更进一步的，所述润滑剂为脂肪酸脂润滑剂。
更进一步的，所述加重剂为石灰石粉。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明主要应用于苏里格气田小井眼钻井液施工，发明的钻井液配方防塌抑制性强，有利于泥岩段防塌和井壁稳定，钻井液流变性优良，循环压耗低，适合于小井眼窄环空间隙施工。
2、本发明用乙二胺盐酸盐取代氯化钾、氯化钠等盐类处理剂，其优点在于，乙二胺盐酸盐作为钻井液抑制剂和氯化钾、氯化钠相比，加量少，抑制性强，效果好，通过直罗组地层泥岩岩心回收率实验（评价处理剂防塌抑制性能的一种方法）评价，0.5%乙二胺盐酸盐水溶液的抑制性与5%氯化钾、10%氯化钠、20%甲酸钠水溶液的抑制性相当。这样少量的乙二胺盐酸盐的加量在保证钻井液抑制性的情况下，大大降低了钻井液中氯化钾（氯化钠、甲酸钠等）的含盐量，降低了对环境的污染程度。同时减少了三磺等深色钻井液处理剂的使用，提高了钻井液的环保程度。
3、鉴于小井眼施工的特殊性，井径小于7＂的井眼称为小井眼，环空间隙小，钻具刚性较弱，稍微的阻卡就会造成井下阻卡、复杂，甚至卡钻，造成填井侧钻，耽误钻井工期，所以井壁稳定，减少缩径、掉块、甚至井塌尤为关键，因此钻井液的抑制防塌性能是小井眼钻井成功的关键，而防塌抑制剂的应用起着至关重要的作用。同时对于窄环空间隙，为了确保良好的流变性能，采用无土相配方，降低钻井液触变性能，根据室内实验形成了一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液配方，经过现场应用能有效预防泥岩等不稳定地层的缩径、掉块及坍塌，维持井壁稳定，有效提高钻井时效，明显缩短了钻井周期，节约了钻井成本。
4、由于小井眼环空间隙小，循环压耗大，容易造成井漏，加之钻具刚性弱，易造成钻具事故，钻井施工的风险、难度增强，如果钻遇泥岩地层，钻井液抑制性防塌性较差，一旦造成泥岩段坍塌，产生掉块，处理难度大，因为环空间隙小，较大掉块的携带都比较困难，造成憋漏地层或卡钻事故，造成井下复杂事故，所以保证易塌泥岩井段的井壁稳定和井眼规则畅通及其关键。
5、利用新型抑制防塌剂，增强抑制性，有利泥岩段井壁稳定。
6、封堵材料含有改性石蜡、超细碳酸钙等形成良好的封堵层。
7、由于该体系配方无土相，流变性良好，有利于小井眼钻井施工，同时有利于储层保护，提高气井产量。
8、本发明提供的钻井液配方及制配方法对泥岩井段的抑制防塌作用强，性能稳定易于调节，有效降低了坍塌压力，钻井液密度较低，流变性能好，能有效稳定泥岩段井壁，井壁规则，同时兼顾保护储层的需要，提高单井产能，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合生产实例对本发明作进一步说明，但下属实例不用于限制本发明的实施范围：
苏里格气田目前开发井的主要含气层位是上古生界石盒子组地层。在开发过程中，不可避免会钻遇泥岩易塌井段，这些井段泥页岩水化程度高，尤其是双石层井段，井下易出现掉块、坍塌造成井下复杂，储层非均质性造成水平段轨迹调整频繁，钻井周期长，一旦泥岩地层复杂导致井下清洁难度加大，摩阻明显增大，遇阻严重，严重影响钻进施工。此外，目前通过配方改进，应用无土相胺盐强抑制防塌钻井液配方，比较好的解决了以上问题。
上表1为钻井液各组分配比，余量为水，其中，防塌剂为乙二胺盐酸盐；包被剂为聚丙烯酰胺；增粘剂为高粘聚阴离子纤维素；降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素；封堵剂为改性石蜡；酸溶性暂堵剂为超细碳酸钙；pH控制剂为氢氧化钠；润滑剂为脂肪酸脂润滑剂；所述加重剂为石灰石粉。高粘聚阴离子纤维素一般代号为HV一PAC或PAC一HV，低粘为LV一PAC或PAC-LV，改性石蜡也就是乳化石蜡一类，厂家代号G314，脂肪酸脂润滑剂，一种油类润滑剂，厂家代号G616。
上述加重剂的添加量，是根据钻井施工所需钻井液的密度决定的，在钻井液施工过程中，从斜井段到水平段施工井段，要求钻井液的密度、粘度等指标根据井斜变化和钻遇泥岩情况逐步调整到一定程度，不是一步到位。
其中上述实施例1~实施例4的制备方法，均是采用如下步骤制备的：
S1、根据钻井施工现场所需钻井液的量，在配浆罐内装入一定体积的清水；
S2、将pH控制剂、增粘剂、包被剂、降滤失剂和封堵剂，在混浆泵的作用下依次加入清水中，并充分搅拌混合均匀、溶解；
S3、向S2制备的混合液中加入防塌剂，并充分搅拌、混合均匀、溶解；
S4、根据钻井施工现场对钻井液密度要求，向S3步骤制备的混合液中加入酸溶性暂堵剂和加重剂，并搅拌均匀；所述防塌剂为乙二胺盐酸盐；
S5、根据钻井施工现场的实际情况，向S4步骤制备的混合液中加入润滑剂，最终制备得到所述钻井液。
按照钻井液测试指标方法，对上述实施例1~4中的钻井液进行测试，测试得到的基本性能如下表2所示：
上述表2为采用本发明制备方法制备得到的钻井液的性能参数。
按照上述实施例1的组成配比，并根据上述配置方法在现场配置，对苏里格气井桃某15井进行现场试验，最后完井井深3329m，水平段井段钻穿最长泥岩连续段134m。该井通过实施例1配方的使用，在钻井过程中泥岩井段井壁稳定，起下钻顺利，达到了稳定井壁、安全生产的作用，其技术指标如上表2所示。
按照上述实施例2的组成配比，根据上述配置程序在现场进行配置，对苏里格气井桃某16井进行现场试验，目的层石石盒子组，完钻井深3205m，双石层共钻遇泥岩197m，水平井段最长连续泥岩井段79m，钻井施工各工序顺利。施工钻井液性能如表2所示，该井在施工过程中，起下钻顺利，井底干净，摩阻较小，泥岩井段在钻井中无不良显示。
按照上述实施例3的组成配比，并根据上述配置方法在现场配置，对苏里格气井桃某31井进行现场试验，最后完井井深3189m，钻穿石盒子最长泥岩连续段125m。该井通过实施例3配方的使用，在钻井过程中钻遇泥岩后，起下钻通畅，井径规则，达到了稳定井壁、安全生产的作用，其技术指标如上表2所示。
按照上述实施例4的组成配比，并根据上述配置方法在现场配置，对苏里格气井桃某22井进行现场试验，最后完井井深3358m，钻穿最长泥岩连续段151m。该井通过实施例4配方的使用，在钻井过程中泥岩井段稳定，起下钻通畅，达到了稳定井壁、安全生产的作用，其技术指标如上表2所示。
此外，本发明钻井液配方现场应用结果表明与目前应用钻井液配方相比，体系配方有了进一步发展，性能优良，井下施工安全，提高了钻井时效，取得良好的经济效益。
Claims (18)
1.一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：该钻井液所用原料包括下述按质量百分比计的物质：
防塌剂0.3%~0.5%，所述防塌剂为乙二胺盐酸盐；
包被剂0.1%~0.2%；
增粘剂0.3%~0.4%；
降滤失剂0.5~1.0%；
封堵剂2.0%~3.0%；
酸溶暂堵剂2.0%~3.0%；
pH控制剂0.07%~0.15%；
润滑剂1.0%~2.0%；
加重剂8%~26%；
余量为水。
2.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述包被剂为聚丙烯酰胺。
3.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素。
4.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素。
5.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述封堵剂为改性石蜡。
6.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述酸溶性暂堵剂为超细碳酸钙。
7.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述pH控制剂为氢氧化钠。
8.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述润滑剂为脂肪酸脂润滑剂。
9.如权利要求1所述的一种小井眼快速钻进的无土相胺盐强抑制防塌钻井液，其特征在于：所述加重剂为石灰石粉。
10.一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、根据钻井施工现场所需钻井液的量，在配浆罐内装入一定体积的清水；
S2、将pH控制剂、增粘剂、包被剂、降滤失剂和封堵剂，在混浆泵的作用下依次加入清水中，并充分搅拌混合均匀、溶解；
S3、向S2制备的混合液中加入防塌剂，并充分搅拌、混合均匀、溶解；
S4、根据钻井施工现场对钻井液密度要求，向S3步骤制备的混合液中加入酸溶性暂堵剂和加重剂，并搅拌均匀；所述防塌剂为乙二胺盐酸盐；
S5、根据钻井施工现场的实际情况，向S4步骤制备的混合液中加入润滑剂，最终制备得到所述钻井液；
上述步骤中，钻井液所用原料按质量百分比计为防塌剂0.3%~0.5%，包被剂0.1%~0.2%；增粘剂0.3%~0.4%；降滤失剂0.5~1.0%；封堵剂2.0%~3.0%；酸溶暂堵剂2.0%~3.0%；pH控制剂0.07%~0.15%；润滑剂1.0%~2.0%；加重剂8%~26%；余量为水。
11.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于：所述包被剂为聚丙烯酰胺。
12.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素。
13.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素。
14.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述封堵剂为改性石蜡。
15.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述酸溶性暂堵剂为超细碳酸钙。
16.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述pH控制剂为氢氧化钠。
17.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸脂润滑剂。
18.如权利要求10所述的一种小井眼快速钻井的无土相胺盐强抑制防塌钻井液的制备方法，其特征在于，所述加重剂为石灰石粉。
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