CN1315977C - 无粘土油层保护钻井液 - Google Patents
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Abstract
一种无粘土油层保护钻井液，其基本配方重量比是：占钻井液总重量的2%的三甲基氯化铵类化合物两性离子抑制剂；5%聚丙烯胺类化合物两性离子高聚物包被絮凝剂；0.15%黄原胶流型调节剂；0.1%中粘CMC；5%硫酸钾；2%极压润滑剂；3%碳酸钙；余量是水和适量甲酸钠。除能满足钻井液各项性能的需要，还具有优异的保护油气层的特点：1.具有优异的絮凝去除般土的能力，可以保持钻井液体系的低土特性。2.钻井液对粘土的抑制能力强，使油气层的渗透率得到保护。3.屏蔽暂堵剂溶解性好，易于后期解除使油气层的渗透率得到恢复。
Description
技术领域
本发明属于钻井液，特别涉及一种无粘土油层保护钻井液。
背景技术
钻井液必须具有保护油气层的功能，并且保证井下安全和钻井工作顺利进行，因此，它实际是钻井液技术与油气层保护技术的综合应用技术，即保护油气层的钻井完井液技术。
不同类型的油气层遇到不同类型的钻井液都有不同的伤害，钻井液对油气层的伤害规律一般有如下几点：
(1)钻井液中固相粒子进入油气层造成伤害；(2)钻井液引起粘土水化膨胀造成伤害；(3)钻井液处理剂对油层的伤害。
钻井液除具有保护油气层的作用，还应满足钻井工作的需要。
(1)控制地层流体压力，保证正常钻井，因此钻井液的密度应能根据井下实际情况和钻井工艺要求，方便及时的予以调整；(2)具有满足钻井工程必须的流变性；(3)稳定井壁；(4)改善造壁性能。
为有效保护油气层，国内外应用最广泛的是水基钻井完井液体系，主要有两大类：无固相清洁盐水和有固相无粘土相钻井完井液。
为最大限度地保护油气层，选用盐水钻井液加细目碳酸钙或铁矿粉和高聚物暂堵最为合理。
发明内容
本发明的目的是提供一种无粘土油层保护钻井液，既保护好油气层，又满足了钻井工作的需要。
本发明的技术方案是：一种无粘土油层保护钻井液，其基本配方重量比是：占钻井液总重量的2％的三甲基氯化铵类化合物两性离子抑制剂；
占钻井液总重量的5％聚丙烯胺类化合物两性离子高聚物包被絮凝剂；
占钻井液总重量的0.15％黄原胶流型调节剂；
占钻井液总重量的0.1％中粘CMC；
占钻井液总重量的5％硫酸钾；
占钻井液总重量的2％极压润滑剂；
占钻井液总重量的3％碳酸钙；
余量是水和适量甲酸钠。
本发明具有以下优点：①最大限度的消除无用固相；②钻井液具有强抑制性，抑制油层粘土水敏伤害；③选择、研制合适的处理剂，满足现场钻井液流变性的要求；④保护井壁、防止坍塌；⑤可溶盐的选择，使现场钻井液密度容易调整。
具体实施方式
实施例：一种无粘土油层保护钻井液，由以下组份配制：2％三甲基氯化铵类化合物抑制剂+5％聚丙烯胺类化合物包被絮凝剂+0.15％黄原胶流型调节剂+0.1％中粘CMC+5％硫酸钾+2％极压润滑剂+3％碳酸钙+适量甲酸钠+水。
密度可通过甲酸钠的加量予以调整。三种密度的钻井液见表2
表2钻井液性能
| 项目 | 密度 | AV | PV | YP | YP/PV | n | 10s/10min | API失水 | HTHP(128℃) | PH |
| 结果 | 1.06 | 17 | 13 | 4 | 0.3 | 0.69 | 1/2. | 6 | 8 | |
| 结果 | 1.10 | 15 | 11 | 4 | 0.36 | 0.68 | 1.5/2.5 | 5 | 8 | |
| 结果 | 1.17 | 19 | 14 | 5 | 0.375 | 0.663 | 1.5/2.5 | 4 | 17 | 8 |
对该体系密度1.17g/ml的钻井液的其它重要性能进行了评价
1)抑制能力：我们分别用页岩膨胀仪和岩屑滚动回收率进行了检验。
a用NP-01型页岩膨胀仪测定了钻井液与蒸馏水8小时的膨胀高度，分别为0.21和4.43毫米，页岩膨胀降低率为95.3％，所用土为二级膨润土。
b分别选用明化镇岩屑和新港508-8井油层岩屑，6-10目岩屑在钻井液中120℃流动16h，用40目筛回收，岩屑一次回收率为95％和98％。
2)粘土絮凝去除能力及容忍能力：
将明化镇岩芯粉碎过100目筛，在400ml钻井液中加入40g过100目筛的明化镇岩心粉，搅拌2h，测定加岩芯粉前后钻井液的流变性能(见表3)，试验结果表明，体系具有较强的粘土容忍能力，将该钻井液过100目筛，取滤液用亚甲基兰法测般土含量，MBT值为2g/L，说明该钻井液絮凝去除粘土的能力非常强。现场用好振动筛，除泥器，离心机，相信MBT值会大幅降低。
表3容忍能力
| 项目 | AV | PV | YP | YP/PV | N |
| 无土钻井液 | 19 | 14 | 5 | 0.357 | 0.663 |
| 上液加10％岩心粉 | 25.5 | 19 | 6.5 | 0.406 | 0.634 |
3抗盐能力：
为了考察钻遇盐膏层钻井液体系的抗污染能力，做了如下试验，因为体系中本身含有硫酸钾，只向体系中加入8％的氯化钙和2％的氯化镁，搅拌1小时，测定加盐前后流变性能见表4
表4
| 项目 | AV | PV | YP | n | p |
| 加盐前 | 19 | 14 | 5 | 0.663 | 1.17 |
| 加盐后 | 25.5 | 19 | 6.5 | 0.67 | 1.215 |
从数据看出，n值变化很小，粘度、密度略有增加，只要加水调整密度既可，说明该体系抗盐能力强。
4)抗水泥污染能力，在钻井液中加入2％的G级固井水泥，前后流变性能见表5
| AV | PV | YP | n值 | |
| 加水泥前 | 17.5 | 13 | 4.5 | 0.67 |
| 加水泥后 | 17.5 | 12.5 | 5 | 0.64 |
性能基本没有变化，说明抗水泥污染能力强。
5)抗温能力，将钻井液在滚子炉中120℃滚动16h，性能变化见表6
| AV | PV | YP | n | API失水 | |
| 滚动前 | 16 | 12 | 4 | 0.678 | 4 |
| 滚动后 | 14 | 10 | 4 | 0.637 | 5.2 |
塑性粘度保留率为83.3％，试验说明该体系抗温能力强。
6)润滑性能：用极压润滑仪测定该钻井液的摩阻系数为0.077，试验说明该体系润滑性能好。
7)与堵漏剂的配伍性实验
该钻井液价格较高，为此须研究体系的防漏措施，如遇大裂缝型漏失，应选用复合堵漏剂进行堵漏。实验考察了钻井液加入5％DL-1型堵漏剂对流变性能的影响。
表7
| 项目 | APV | PV | YP | N |
| 前 | 15 | 11 | 4 | 0.659 |
| 启 | 17.5 | 13 | 4.5 | 0.67 |
可见与堵漏剂的配伍性较好。
8)岩心渗透率恢复值：为研究该钻井液对油层的保护作用，用官94井孔二段28#岩芯在岩芯流动试验流程进行了实验，实验步骤如下：
a、岩心洗油、干燥、抽空饱和2％Kcl水溶液；
b、正向测定岩心的煤油渗透率K0＝252.85×10-3μm2；
c、该钻井液反向污染岩心，模拟条件，围压4mpa，压差3.5mpa，温度80℃，污染时间2h；
d、正向测定岩心损害后的煤油渗透K1＝224×10-3μm2；
e将岩心锯掉1.5cm，正向测定岩心损害后的煤油渗透率K2＝238×10-3μm2
实验证明：渗透率恢复率为88.6％，去1.5cm后渗透率恢复提高到94.1％，说明该钻井液有很好的保护油层作用。
9)稳定性：钻井液在室内放置20天，不分层，性能基本稳定。
| 项目 | AV | PV | YP | n值 |
| 钻井液 | 20.5 | 15 | 5.5 | 0.66 |
| 放置20天后 | 26 | 18.5 | 7.5 | 0.63 |
10)与原油的相容性：
现场钻井队提到，原油遇到甲酸盐体系即结成大团，他们提出万一卡钻怎么办，为此我们在该钻井液中加入10％的原油和2％的快速渗透剂，实验证明原油在钻井液中乳化分散均匀，解除了现场的忧虑。
根据以上实验结果，可以看出该钻井液在满足钻井液流动性的前提下，突出了钻井液的抑制性和无用固相的清除能力，能起到保
护油气层和实现钻井液重复利用的目的。
综上所述，经室内研究和评价，无粘土油层保护钻井液具有如下优点：
a)具有优异的絮凝去除般土的能力，室内研究结果达到2g/1，可以保持钻井液体系的低固相特性。
b)该钻井液体系具有很强的抑制能力，用膨胀仪检验膨胀降低率和页岩滚动回收率均达到95％以上，可以有效的防止地层粘土水化膨胀，保持井壁稳定。
c)保护油气层效果好，用岩芯流动实验流程实验，天然岩芯渗透率恢复率达94％以上，较好的解决了粘土对储层的损害。
d)该体系润滑性能好，对环境无污染，性能维护简单。
e)其成本低于同类产品。
Claims (1)
1、一种无粘土油层保护钻井液，其特征在于：其基本配方重量比是：
占钻井液总重量的2％的三甲基氯化铵类化合物两性离子抑制剂；
占钻井液总重量的5％聚丙烯胺类化合物两性离子高聚物包被絮凝剂；
占钻井液总重量的0.15％黄原胶流型调节剂；
占钻井液总重量的0.1％中粘CMC；
占钻井液总重量的5％硫酸钾；
占钻井液总重量的2％极压润滑剂；
占钻井液总重量的3％碳酸钙；
余量是水和适量甲酸钠。
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