CN116622346B

CN116622346B - 一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液

Info

Publication number: CN116622346B
Application number: CN202310903890.6A
Authority: CN
Inventors: 黄明刚; 郭剑梅; 陈远树
Original assignee: Tianjin Binhai New Area Dagang Dingcheng Industry And Trade Co ltd
Current assignee: Tianjin Binhai New Area Dagang Dingcheng Industry And Trade Co ltd
Priority date: 2023-07-24
Filing date: 2023-07-24
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2043-07-24
Also published as: CN116622346A

Abstract

本发明公开了一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，包括以下重量份的原料：膨润土2‑4份、Na₂CO₃0.1‑0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.3‑0.5份、镶嵌屏蔽剂1‑1.5份、镶嵌屏蔽降滤失剂1‑2份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂1‑2份、液体降粘剂1.0‑2.0份、水解聚丙烯晴铵盐0.5‑1份、乳化沥青0.5‑1份、片碱0.1份、液体润滑剂2‑3份、重晶石BaSO₄20‑22份、磺甲基酚醛树脂1‑1.5份和水100份；采用上述钻井液体系能够使机械钻速提高10%以上，固井质量优质率≥80%以及储层岩心的渗透率恢复值≥90%。

Description

一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液

技术领域

仅本发明涉及钻井液体系技术领域，具体涉及一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液。

背景技术

在钻井过程中为了有效阻止钻井液侵入储层，防止储层伤害，先后有常规屏蔽暂堵技术、广谱屏蔽暂堵技术和理想充填屏蔽暂堵技术等。这些屏蔽暂堵技术要求暂堵剂粒子尺寸小于孔隙或裂缝尺寸，且按一定规则与储层孔喉尺寸严格匹配，因此准确获取储层孔隙尺寸及分布状况是成功实施屏蔽暂堵技术的前提和关键所在。但是，由于受储层岩石非均质性的限制，往往很难准确获取施工井的孔隙尺寸数据，常常导致屏蔽暂堵效果不理想，有时甚至会加大对油气层的损害，且屏蔽暂堵后往往需要后续的解堵作业，增加了生产成本。

为了达到良好的屏蔽暂堵效果，防止钻井液侵入油层，使用一种特殊的镶嵌屏蔽剂。由于镶嵌屏蔽剂具有弹性可变性和直径大于储层孔隙直径的特点，在压差的作用下，镶嵌屏蔽剂颗粒部分镶嵌入孔隙入口处，将孔隙封堵住，其余部分仍在孔隙外面，起到单向封堵的作用。同时，此封堵材料的弹性可变性特征可使其对入口为不同形状的孔隙均具有良好的适应性，克服了刚性颗粒因不能变形而适应性差的缺点，介于此还需要设计一种弹性镶嵌屏蔽钻井液，应用于钻井工程中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，应用于钻井工程中，解决现有钻井液体系钻速不高，固井质量优质率小于80%，且一界面固井质量优质率与二界面固井质量优质率相差较大以及储层岩心的渗透率恢复值低于80%的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，包括以下重量份的原料：

膨润土2-4份、Na₂CO₃0.1-0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.3-0.5份、镶嵌屏蔽剂1-1.5份、镶嵌屏蔽降滤失剂1-2份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂1-2份、液体降粘剂1.0-2.0份、水解聚丙烯晴铵盐0.5-1份、乳化沥青0.5-1份、片碱0.1份、液体润滑剂2-3份、重晶石BaSO₄21份、磺甲基酚醛树脂1-1.5份和水100份。

作为本发明进一步的方案：其中镶嵌屏蔽抑制剂为HXP-2A-Ⅱ，用于屏蔽和强抑制，防止地层造浆分散，保障井眼的稳定。

作为本发明进一步的方案：镶嵌屏蔽剂为HXP-2A-Ⅰ，用于镶嵌、封堵井眼的孔隙以及裂隙，保障井眼的规则和稳定，保护储层，防止井壁防塌，防止井漏。

作为本发明进一步的方案：镶嵌屏蔽降滤失剂为HXP-2B-Ⅰ，用于对井眼的屏蔽、封堵，防止钻井液中的液体向地层中的渗透。

作为本发明进一步的方案：镶嵌屏蔽润滑防塌剂为HXP-2B-Ⅱ，用于降粘、防塌，保障井眼的规则和稳定。

作为本发明进一步的方案：液体降粘剂为改性烷基硅，型号为YJG-X。

本发明的有益效果：

本发明通过在钻井液中阶段性就镶嵌屏蔽剂HXP-2A-Ⅰ、镶嵌屏蔽抑制剂HXP-2A-Ⅱ、镶嵌屏蔽降滤失剂HXP-2B-Ⅰ和镶嵌屏蔽润滑防塌剂HXP-2B-Ⅱ以及各种助剂形成稳定的钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，实现机械钻速提高10%以上，固井质量优质率≥80%以及储层岩心的渗透率恢复值≥90%的效果。

具体实施方式

以下为钻井液体系的原料明细表：

实施例1

该钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，包括以下重量份的物质：

膨润土3份、Na₂CO₃0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.3份、镶嵌屏蔽剂1份、镶嵌屏蔽降滤失剂1份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂1份、液体降粘剂1.5份、水解聚丙烯晴铵盐0.75份、乳化沥青0.75份、片碱0.1份、液体润滑剂2.5份、重晶石BaSO₄21份、磺甲基酚醛树脂1.25份和水100份。

通过将上述重量份物质在钻井过程中依次混合，最终在二开井段得到稳定的钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，并且在持续钻井过程中进行维护保证钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液的稳定。

镶嵌屏蔽剂为HXP-2A-Ⅰ，用于镶嵌、封堵井眼的孔隙以及裂隙，保障井眼的规则和稳定，保护储层，防止井壁防塌，防止井漏；HXP-2A-Ⅰ主要成分为三聚磷酸钠、羧甲基纤维素和聚丙烯晴铵盐，采用混拌的方式进行生产；生产执行标准为GB/T30906-2014和GB1886.232-2016。

其中镶嵌屏蔽抑制剂为HXP-2A-Ⅱ，用于屏蔽和强抑制，防止地层造浆分散，保障井眼的稳定；HXP-2A-Ⅱ主要成分为PAC141、聚丙烯酸钾和羧甲基纤维素，采用混拌的方式进行生产；生产执行标准为Q/SHQ/0049-2007和SY/T5696-2017。

镶嵌屏蔽降滤失剂为HXP-2B-Ⅰ，用于对井眼的屏蔽、封堵，防止钻井液中的液体向地层中的渗透；HXP-2B-Ⅰ的主要成分是PAC（L）和聚丙烯晴铵盐，采用混拌的方式进行生产；生产执行标准为GB15892-2009和Q/SY17089-2016。

镶嵌屏蔽润滑防塌剂为HXP-2B-Ⅱ，用于降粘、防塌，保障井眼的规则和稳定；HXP-2B-Ⅱ的主要成分是SMC和SMP，采用混拌的方式进行生产；生产执行标准为SY/T5092-2017和SY/T5094-2017。

实施例1中液体降粘剂为改性烷基硅；

该实施例1的钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液应用于唐家河油田中钻井过程的二开井段，所达到的钻井液性能如下表1；

表1：钻井液性能表；

实施例2

膨润土3份、Na₂CO₃0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.4份、镶嵌屏蔽剂1.25份、镶嵌屏蔽降滤失剂1.5份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂1.5份、液体降粘剂1.5份、水解聚丙烯晴铵盐0.75份、乳化沥青0.75份、片碱0.1份、液体润滑剂2.5份、重晶石BaSO₄21份、磺甲基酚醛树脂1.25份和水100份。

实施例2中液体降粘剂也为改性烷基硅；

该实施例2的钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液应用于唐家河油田中钻井过程的二开井段，所达到的钻井液性能如下表2；

表2：钻井液性能表；

实施例3

膨润土3份、Na₂CO₃0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.5份、镶嵌屏蔽剂1.5份、镶嵌屏蔽降滤失剂2份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂2份、液体降粘剂1.5份、水解聚丙烯晴铵盐0.75份、乳化沥青0.75份、片碱0.1份、液体润滑剂2.5份、重晶石BaSO₄21份、磺甲基酚醛树脂1.25份和水100份。

实施例3中液体降粘剂为改性烷基硅；

该实施例3中钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液应用于唐家河油田中钻井过程的二开井段，所达到的钻井液性能如下表3；

表3：钻井液性能表；

上述实施例1-3中HXP-2A-Ⅰ、HXP-2A-Ⅱ、HXP-2B-Ⅰ和HXP-2B-Ⅱ的指标要求如下表4和表5：

表4：HXP-2A-Ⅰ理化指标要求：

表5：HXP-2 A-II、HXP-2 B-I、HXP-2 B-II 的理化指标要求：

其中HXP-2 A-I 检验方法如下：

外观：室内自然光下目测。

pH 值的测定：称取 1.0 g 试样（称准至0.01g），置于烧杯中加入 100 mL 蒸馏水，搅拌溶解，用 pH 试纸测定。

水份的测定：用已恒重的称量瓶称取2g试样（称准至0.1mg），置于恒温干燥箱中，在（105±3）℃下恒温2h。取出放入干燥器中，冷却至室温，称其质量。水份按公式计算：W=100（m₂-m₃）/（m₂-m₁）;

式中W —水份，用百分数表示，%；

m₁—称量瓶质量，单位为克 (g) ；

m₂—干燥前试样和称量瓶质量，单位为克(g）；

m₃—干燥后试样和称量瓶质量，单位为克(g）；

滤失量降低率的测定：

1.41、常温中压滤失量降低率的测定；

量取400 ml饱和盐水于高搅杯中，加入16.0 g试验配浆用膨润土和0.96 g无水碳酸钠，高搅20min, 期间刮下粘附在杯壁上的膨润土，做为基浆，密闭养护24 h，备用。取其中的基浆加入32.0 g试样，高搅20min，做为试验浆，试验浆在(25±3)℃下密闭养护24h。取养护好的试验浆，高搅5 min后，在(25±3)℃下按 GB/T 16783.1-2014 的标准规定测定中压滤失量，同时测定基浆的中压滤失量。

滤失量降低率按公式计算：L=100X(FL₁-FL₂)/(FL₁),

式中L—滤失量降低率，用百分数表示，%；

FL₁—基浆的滤失量，单位为毫升 (mL) ；

FL₂—试验浆的滤失量；单位为毫升 (mL) 。

1.42、老化后中压滤失量降低率和高温高压滤失量降低率的测定；

将养护好的试验浆放入高温滚子加热炉中,在120℃下热滚16 h后，取出冷却至室温，高搅5min后，在(25±3) ℃下按GB/T 16783.1-2014的标准规定测定其中压滤失量和高温高压滤失量(120℃，3.45 MPa)，同时分别测定老化后基浆的中压滤失量和高温高压滤失量(120℃，3.45 MPa)。老化后中压滤失量降低率和高温高压滤失量降低率分别按1.41步骤中的公式计算。

其中HXP-2 A-II、HXP-2 B-I、HXP-2 B-II的检验方法如下：

2.1、外观：室内自然光下目测。

2.2、水份的测定，采用1.3中检验方法测定。

2.3、筛余量的测定；

称取已在(105±2 )℃下干燥2h的试样20g(称准至0.01g)，置于筛孔为0.90mm的标准筛中迅速振荡过筛，直至试样不再漏下为止，称量筛余物的质量。筛余量按公式：S=100xm₅/m₄；

式中，S—筛余量，用百分数表示，%；

m₄—试样质量，单位为克(g)；

m₅—筛余物质量，单位为克(g)。

2.4、pH 值：采用1.2的方法测定；

2.5、1%水溶液表观粘度：在400 mL蒸馏水中加人4.0g试样配制成1%水溶液，高速搅拌20min，在(25±3)℃下密闭养护24h后，测定其表观粘度。

本发明的镶嵌屏蔽钻井液应用于唐家河油田一三断块钻井工程目前采用镶嵌屏蔽钻井液完钻六口井，分布在三断块，其与港深81×1区块相比钻速数据如下表6；

表6：机械钻速对比数据表；

通过表6中的数据可知采用本发明镶嵌屏蔽钻井液与港深81×1区块使用普通钻井液体系的相比平均井深增加186m，钻井周期和建井周期相当，平均机械钻速提高2.3m/h(相当于提高10.31%)。

本发明的镶嵌屏蔽钻井液在唐家河油田应用过程中与之前使用的硅基防榻钻井液体系在钻井液堵塞比上相比如下表7：

表7：堵塞比对比数据表；

有表7中的数据可知，本发明的镶嵌屏蔽钻井液的堵塞比要远小于硅基防榻钻井液体系的堵塞比，拥有更好的屏蔽暂堵效果，防止钻井液侵入油层。

本发明镶嵌屏蔽钻井液中的泥浆体系为镶嵌屏蔽体系，而硅基防榻钻井液体系中的泥浆体系为聚硅体系，二者在应用后的钻井固井-界面优质率数据如下表8；

表8：固井-界面优质率数据表；

有表8中的数据可知，本发明使用镶嵌屏蔽钻井液钻探的钻井二界面优质率最高为99.21%，最低为87.57%，整体固井质量优质率≥80%，远大于硅基防榻钻井液体系钻探的钻井中最高二界面优质率75.55%，并且使用镶嵌屏蔽钻井液钻探的钻井在一界面优质率与二界面优质率的差值更加的小，一界面与二界面更加平均。

本发明镶嵌屏蔽钻井液与硅基防榻钻井液体系、聚合物钻井液体系和KCL聚合物钻井液体系应用之后，储层岩心的渗透率恢复值对比如下表9；

表9:储层岩心的渗透率恢复值对比表；

有表9中的数据可知，本发明镶嵌屏蔽钻井液的储层岩心的渗透率恢复值≥90%，远高于其他三个体系。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种钻井施工用弹性镶嵌屏蔽钻井液，其特征在于，包括以下重量份的原料：

膨润土2-4份、Na₂CO₃0.1-0.2份、镶嵌屏蔽抑制剂0.3-0.5份、镶嵌屏蔽剂1-1.5份、镶嵌屏蔽降滤失剂1-2份、镶嵌屏蔽润滑防塌剂1-2份、液体降粘剂1.0-2.0份、水解聚丙烯晴铵盐0.5-1份、乳化沥青0.5-1份、片碱0.1份、液体润滑剂2-3份、重晶石BaSO₄20-22份、磺甲基酚醛树脂1-1.5份和水100份；

其中镶嵌屏蔽抑制剂为HXP-2A-Ⅱ，镶嵌屏蔽剂为HXP-2A-Ⅰ，镶嵌屏蔽降滤失剂为HXP-2B-Ⅰ，镶嵌屏蔽润滑防塌剂为HXP-2B-Ⅱ，液体降粘剂为改性烷基硅，型号为YJG-X。