CN1903973A - 一种强化防塌钻井液 - Google Patents

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邹和均
邱正松
王卫国
黄承建
乔国文
张增福
马世清
刘光忠
张金山
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Abstract

一种用于盐膏层及易塌地层的安全钻井强化防塌钻井液，组分及重量份数构成为：(A)膨润土4～6，(B)水解聚丙烯酰胺钾盐0.3～0.4，(C)甲基聚丙烯酰胺钙盐1～1.2；(D)褐煤树脂1.5～2；(E)磺化褐煤2～3；(F)沥青封堵剂2～4；(G)KCl6～8；(H)CaO0.4；(I)有机硅醇1～1.2；(J)水100，钻井液体系具有优良的流变性、抑制性、封堵造壁性和极强的抗盐膏、抗劣土污染能力；在该类地层的钻进过程中性能稳定，流变性好，抑制能力强，减少了泥浆对环境的污染。

Description

一种强化防塌钻井液
技术领域
本发明涉及一种钻井液，特别涉及用于盐膏层及易塌地层的安全钻井强化防塌钻井液。
背景技术
位于我国新疆东部的吐哈油田葡北、神泉等区块在勘探开发过程当中，存在着严重的划眼、卡钻、电测遇阻遇卡、固井留塞等由于井壁不稳定所造成的一系列问题；主要表现为在上部盐膏层的钻进过程中钻井液污染严重，流变性难以控制，滤失量大，封堵造壁能力差；下部地层吸水膨胀，造成井眼缩径、垮塌，井下复杂事故的不断发生，给钻井施工带来巨大的经济损失，严重阻碍了吐哈油田勘探开发进度，制约了吐哈油田的产能建设。
目前在油气勘探开发方面缺乏针对钻遇该类复杂地层井壁失稳和卡钻机理的研究；普通的抗盐聚合物钻井液、阳离子-聚合物钻井液、欠饱和/饱和盐水钻井液等体系，虽然抗盐能力强，但其防止泥页岩膨胀、缩径及防塌能力较弱；无法从根本上解决此类由于盐膏层严重污染钻井液造成的井壁失稳问题。
发明内容
本发明的目的是确定一种与普通钻井液不同的适合该类盐膏层及易塌地层安全钻进的最佳钻井液体系配方。彻底解决盐膏层的污染及下部泥页岩膨胀、缩径和坍塌问题。
本发明确定的强化防塌钻井液体系组成见表1。
表1.强化防塌钻井液配方
  组分   重量份数
  1   膨润土   4～6
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.3～0.4
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   1～1.2
  4   褐煤树脂   1.5～2
  5   磺化褐煤   2～3
  6   沥青封堵剂   2～4
  7   KCL   6～8
  8   CaO   0.4
  9   有机硅醇   1～1.2
  10   水   100
所述膨润土75μm筛的筛余量小于4％，水解聚丙烯酰胺钾盐为分子量大于300万、钾含量在11-15％、水解度在27-35％的钻井液用水解聚丙烯酰胺钾盐。甲基聚丙烯酰胺钙盐为其1％水溶液的表观粘度大于6mPa.s、PH值小于10的甲基聚丙烯酰胺钙盐。褐煤树脂水不溶物含量小于5％，盐析浓度大于13％。磺化褐煤其干基腐植酸含量大于45％、干基全铬含量大于1.7％、水不溶物小于12％。沥青封堵剂为沥青含量在40-45％、软化点大于90℃的磺化沥青粉剂。有机硅醇为密度1.02-1.08g/cm3、PH值8-9、干基硅含量大于30％的钻井液用有机硅醇。
本发明的关键技术是KCL、CaO、有机硅醇及其它处理剂的最优组合，特别是KCL、CaO、有机硅醇的结合提高了钻井液抑制泥页岩水化的能力，增强了钻井液的封堵性，并通过封堵泥页岩孔隙、裂缝、阻缓压力传递，达到井壁稳定的目的。
本发明的优点在于该钻井液体系具有优良的流变性、抑制性、封堵造壁性和极强的抗盐膏、抗劣土污染能力；在该类地层的钻进过程中性能稳定，流变性好，抑制能力强；其低坂含、低固相的特性可以减少无用固相对储层的伤害；且体系维护处理简单，排放量小(与其它钻井液相比排放量降低了70％)的优良效果，减少了泥浆对环境的污染。
具体实施方式
下面的实施案例将对本发明的使用做出进一步的说明：
实施例1
表2：葡8井钻井液
  组分   重量(吨)   重量份数
  1   膨润土   8   4
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.65   0.325
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   2   1
  4   褐煤树脂   4   2
  5   磺化褐煤   6   3
  6   沥青封堵剂   4   2
  7   KCL   12   6
  8   CaO   0.8   0.4
  9   有机硅醇   2   1
  10   水   200   100
在钻井过程中的钻井液性能范围见表3。
表3：葡8井钻井液性能
  性能   盐膏层段   泥页岩易塌井段
  粘度，S   35-40   40-60
  失水，ml   4.8-6.0   4.2-5.0
  固相，％   5-8   5-12
  坂土含量，g/l   43-52   49-64
  Ca2+，mg/l   400-600   400-600
  K+，mg/l   10500-12000   10500-12000
  CL-，mg/l   29000-32000   29000-32000
葡8井所钻井深2600米，在施工过程中无起下钻阻卡现象，测井一次，成功率为100％，固井施工顺利，钻井液性能易于维护，所钻井眼的平均井径扩大率为10.83％，复杂井段井径扩大率为12.27％。
实施案例2
表4：葡11井钻井液
  组分   重量(吨)   重量份数
  1   膨润土   8   4
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.65   0.325
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   2.4   1.2
  4   褐煤树脂   4   2
  5   磺化褐煤   6   3
  6   沥青封堵剂   4   2
  7   KCL   12   6
  8   CaO   0.8   0.4
  9   有机硅醇   2   1
  10   水   200   100
葡11井所钻井深为2736米，在施工过程中无起下钻阻卡现象，测井两次，一次成功率为100％，固井施工顺利，钻井液在施工过程中性能易于维护，所钻井眼的平均井径扩大率为9.15％，复杂井段井径扩大率为11.19％。
实施案例3
表5：葡11井钻井液
  组分   重量(吨)   重量份数
1 膨润土 8 4
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.6   0.3
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   2.4   1.2
  4   褐煤树脂   4   2
  5   磺化褐煤   6   3
  6   沥青封堵剂   5   2.5
  7   KCL   15   7.5
  8   CaO   0.8   0.4
  9   有机硅醇   2.2   1.1
  10   水   200   100
在钻井过程中的钻井液性能范围见表6。
表6.神281井钻井液性能
  性能   盐膏层段   泥页岩易塌井段
  粘度，S   35-45   40-55
  失水，ml   4.8-5.4   4.2-5.0
  固相，％   5-8   8-12
  坂土含量，g/l   48-53   53-64
  Ca2+，mg/l   400-600   400-600
  K+，mg/l   12000-13500   12000-13500
  CL-，mg/l   30000-36000   30000-36000
神281井所钻井深为2850米，钻井液在施工过程中性能易于维护，在施工过程中无起下钻阻卡现象，测井两次，一次成功率为100％，固井施工顺利，所钻井眼的平均井径扩大率为8.92％，复杂井段井径扩大率为12.65％。
实施案例4
表7：神1-4井钻井液
  组分   重量(吨)   重量份数
  1   膨润土   12   6
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.8   0.4
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   2.4   1.2
  4   褐煤树脂   3   1.5
  5   磺化褐煤   4   2
  6   沥青封堵剂   8   4
  7   KCL   16   8
  8   CaO   0.8   0.4
  9   有机硅醇   2.4   1.2
  10   水   200   100
神1-4井所钻井深为2690米，在施工过程中无起下钻阻卡现象，测井一次，成功率为100％，固井施工顺利，钻井液在施工过程中性能易于维护，所钻井眼的平均井径扩大率为10.3％，复杂井段井径扩大率为13.7％。
实施案例5
表8：雁西1井钻井液
  组分   重量(吨)   重量份数
  1   膨润土   8   4
  2   水解聚丙烯酰胺钾盐   0.5   0.25
  3   甲基聚丙烯酰胺钙盐   2.4   1.2
  4   褐煤树脂   4   2
  5   磺化褐煤   6   3
  6   沥青封堵剂   6   3
  7   KCL   13   6.5
  8   CaO   0.8   0.4
  9   有机硅醇   2   1
  10   水   200   100
在钻井过程中的钻井液性能范围见表9。
表9.雁西1井钻井液性能
  性能   盐膏层段   泥页岩易塌井段
  粘度，S   45-60   45-55
  失水，ml   4.8-6.4   4.2-5.0
  固相，％   12-15   10-13
  坂土含量，g/l   42-47   50-61
  Ca2+，mg/l   400-800   400-800
  K+，mg/l   12000-13500   1200013500
  CL-，mg/l   170000-195000   150000-165000
雁西1井所钻井深为1950米，钻井液在施工过程中性能易于维护，在施工过程中无起下钻阻卡现象，测井两次，一次成功率为100％，固井施工顺利，所钻井眼的平均井径扩大率为8.43％，复杂井段井径扩大率为9.32％。

Claims (8)

1、一种强化防塌钻井液，其特征在于所述钻井液的组分及重量份数构成为：
(A)膨润土                4～6；
(B)水解聚丙烯酰胺钾盐    0.3～0.4；
(C)基聚丙烯酰胺钙盐      1～1.2；
(D)褐煤树脂              1.5～2；
(E)磺化褐煤              2～3；
(F)沥青封堵剂            2～4；
(G)KCL                   6～8；
(H)CaO                   0.4；
(I)有机硅醇              1～1.2；
(J)水                    100。
2、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述膨润土75μm筛的筛余量小于4％。
3、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述水解聚丙烯酰胺钾盐为分子量大于300万、钾含量在11-15％、水解度在27-35％的钻井液用水解聚丙烯酰胺钾盐。
4、据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述的甲基聚丙烯酰胺钙盐为其1％水溶液的表观粘度大于6mPa.s、PH值小于10的甲基聚丙烯酰胺钙盐。
5、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述的褐煤树脂水不溶物含量小于5％，盐析浓度大于13％。
6、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述的磺化褐煤其干基腐植酸含量大于45％、干基全铬含量大于1.7％、水不溶物小于12％。
7、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述的沥青封堵剂为沥青含量在40-45％、软化点大于90℃的磺化沥青粉剂。
8、根据权利要求1所述一种强化防塌钻井液，其特征在于所述的有机硅醇为密度1.02-1.08g/cm3、PH值8-9、干基硅含量大于30％的钻井液用有机硅醇。
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