本發(fā)明涉及一種石油地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)
技術(shù)領(lǐng)域：
所用的鉆井液，具體來(lái)說(shuō)，是一種環(huán)保型多硅基強(qiáng)抑制鉆井液。
背景技術(shù)：
：井壁穩(wěn)定是鉆井過(guò)程中經(jīng)常遇到的技術(shù)難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，石油工業(yè)每年用于處理井壁穩(wěn)定事故的經(jīng)費(fèi)高達(dá)7億美元。在針對(duì)采用何種鉆井液體系實(shí)現(xiàn)鉆井過(guò)程中井壁穩(wěn)定國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，在水基鉆井液體系和油基鉆井液、合成基鉆井液等方面進(jìn)行摸索探討。尤其在一些特殊的頁(yè)巖地層，井下條件非常復(fù)雜，想要使井眼長(zhǎng)期穩(wěn)定，以利于下部?jī)?chǔ)層的繼續(xù)鉆進(jìn)，主要還是以油基鉆井液為主。盡管油基鉆井液因?yàn)槠溷@井效率被廣泛的應(yīng)用，但隨之而來(lái)的是，鉆屑處理帶來(lái)更多環(huán)保壓力和費(fèi)用。更嚴(yán)重的是，一旦發(fā)生漏失，油基鉆井液比水基鉆井液損失更大，而且頁(yè)巖地層的一些天然裂縫通常會(huì)發(fā)生鉆井液失返。在使用水基鉆井液技術(shù)方面，硅酸鹽鉆井液經(jīng)過(guò)多年的研究與應(yīng)用以其強(qiáng)抑制能力展現(xiàn)出其在井壁穩(wěn)定方面的優(yōu)勢(shì)，但是該體系同時(shí)存在流變性難以調(diào)控、或以加入氯化鉀等鹽類處理劑以調(diào)節(jié)流變性卻導(dǎo)致一定的環(huán)境影響、api濾失量較高的問(wèn)題，致使阻礙該體系大規(guī)模的應(yīng)用，尤其在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的更少。黃寧等人于2014年3月在《鉆井液與完井液》上分開(kāi)發(fā)表的論文“無(wú)土相硅酸鹽-烷基葡萄糖苷鉆井液”中提出通過(guò)在鉆井液中引入了烷基葡萄糖苷apg，并對(duì)添加配伍的處理劑進(jìn)行優(yōu)選，可在一定程度上解決硅酸鹽鉆井液體系的流變性和高溫高壓濾失量不易控制的問(wèn)題，但該方法中apg加量偏高(5％)，且為提高鉆井液封堵性能而添加的乳化瀝青和聚合物凝膠等配套處理劑容易對(duì)環(huán)境造成傷害，不適合在環(huán)境敏感區(qū)域應(yīng)用或規(guī)?；茝V應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，就提高水基鉆井液在鉆井過(guò)程中尤其是在頁(yè)巖地層中穩(wěn)定井壁的效果，并改善以往硅酸鹽鉆井液體系流變性難以調(diào)控、或以加入氯化鉀等鹽類處理劑以調(diào)節(jié)流變性卻導(dǎo)致一定的環(huán)境影響、濾失量較高的問(wèn)題，提供一種環(huán)保型多硅基強(qiáng)抑制鉆井液，以利于進(jìn)一步提高井壁穩(wěn)定效果且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種環(huán)保型多硅基強(qiáng)抑制鉆井液，在不加重鉆井液密度條件下，包含下列重量份的原料：硅酸鹽a為1～1.5份、硅酸鹽b為2～2.5份、硅基流變調(diào)節(jié)劑為2～2.5份、硅基高溫穩(wěn)定劑為1～1.5份、護(hù)膠劑為1～1.5份、弱凝膠抗高溫降濾失劑為3～4份、抗溫天然降濾失劑為0.5～1.0份、理想充填劑4～5份、乳液封堵劑1.5～2份、鉀離子堿性調(diào)節(jié)劑為0.7～1.0份、鈉基膨潤(rùn)土為3～4份及水76～81份。上述的硅酸鹽a為模數(shù)在1.5～2.6之間的硅酸鈉；硅酸鹽b為模數(shù)在2.0～2.8之間的硅酸鉀；硅基流變調(diào)節(jié)劑為聚甲基硅氟氧烷為主的化合物，即鉆井液用硅氟降粘劑(sf-1)；硅基高溫穩(wěn)定劑為有機(jī)硅氟穩(wěn)定劑(sf-4)；護(hù)膠劑為天然纖維素類聚合物，即殼聚糖；弱凝膠抗高溫降濾失劑為羧甲基磺化酚醛樹脂為主的處理劑，包括sd101、sd102；抗溫天然降濾失劑為改性淀粉，包括羧甲基淀粉鈉(cms-na)、羥丙基淀粉(hps)；理想充填劑為經(jīng)過(guò)粒度分布優(yōu)化后的惰性粒子復(fù)配物，主要為粒徑為1500目～6000目的超細(xì)碳酸鈣；乳液封堵劑為納米級(jí)乳化石蠟，即納米乳液；鉀離子堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鉀；鈉基膨潤(rùn)土為市售工業(yè)品。由于硅酸鹽抑制劑為模數(shù)在1.5～2.6之間的硅酸鈉和模數(shù)在2.0～2.8之間的硅酸鉀，兩種藥劑均為粘稠的半透明液體，在鉆井液中可以部分水解生成膠態(tài)沉淀，可使部分粘土顆粒聚積沉淀，從而使鉆井液保持較低的固相含量和濃度。同時(shí)，硅酸鹽還可以與高價(jià)陽(yáng)離子產(chǎn)生沉淀，使裂縫性地層的一些裂縫發(fā)生愈合或提高井壁的破裂壓力，從而起到化學(xué)固壁的作用。硅基流變調(diào)節(jié)劑為聚甲基硅氟氧烷為主的化合物，即鉆井液用硅氟降粘劑(sf-1)。sf-1在鉆井液中主要通過(guò)在粘土顆粒的斷鍵邊緣上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的端/面和端/端連接，減弱或拆散空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而顯著降低鉆井液的黏度和切力，起到調(diào)節(jié)流型的作用。同時(shí)，該處理劑還可以在一定程度上起到防塌降濾失的作用。硅基高溫穩(wěn)定劑為有機(jī)硅氟穩(wěn)定劑(sf-4)，sf-4的分子結(jié)構(gòu)中含有高價(jià)陽(yáng)離子si4+，可通過(guò)以si4+為吸附基與有機(jī)處理劑形成絡(luò)合物，在帶負(fù)電的粘土表面發(fā)生牢固而受溫度影響較小的靜電吸附，提高鉆井液體系的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)在一定程度上抑制粘土顆粒的高溫分散。護(hù)膠劑為具有提高粘土顆粒的聚結(jié)穩(wěn)定性的天然纖維素聚合物，即殼聚糖。殼聚糖大分子中具有較強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)能力的羥基和氨基，在鉆井液體系所處的堿性環(huán)境下可以發(fā)生水解、烷基化、?；Ⅳ燃谆?、磺化、硝化、鹵化、氧化、還原、縮合和絡(luò)合等復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，從而在其分子主鏈中引入了大的側(cè)基，使其溶解性和吸附性提高，顯示出聚電解質(zhì)的性質(zhì)，從而在鉆井液體系中起到較好的護(hù)膠作用。弱凝膠抗高溫降濾失劑為羧甲基磺化酚醛樹脂為主的處理劑，包括sd101、sd102。通過(guò)在磺化的基礎(chǔ)上又引入羧甲基水化基團(tuán)，進(jìn)一步增加了分子水化能力和ζ電位，增強(qiáng)了鉆井液體系的抗鹽性能和降失水能力?？箿靥烊唤禐V失劑為改性淀粉，包括羧甲基淀粉鈉(cms-na)、羥丙基淀粉(hps)。此類物質(zhì)一方面可吸收水分，減少了鉆井液中自由水；另一方面形成的囊狀物可進(jìn)入泥餅的細(xì)縫中，從而堵塞水的通路，進(jìn)一步降低泥餅的滲透性，提高井壁穩(wěn)定性。理想充填劑為經(jīng)過(guò)粒度分布優(yōu)化后的惰性粒子復(fù)配物，主要為粒徑為1500目～6000目的超細(xì)碳酸鈣，可對(duì)近井壁地層孔喉形成快速有效的封堵，所形成的泥餅致密，耐沖刷性強(qiáng)，能有效阻止鉆井液濾液侵入地層，從而抑制粘土的水化分散，進(jìn)一步穩(wěn)定井壁。乳液封堵劑為納米級(jí)乳化石蠟，即納米乳液，呈液態(tài)細(xì)分散狀態(tài)，在井筒內(nèi)正壓差作用下可被擠入地層孔隙、裂縫和層面內(nèi)，提高對(duì)裂縫的粘結(jié)力，在井壁處形成具有護(hù)壁作用的內(nèi)、外泥餅。其中，外泥餅與地層之間存在一層致密的保護(hù)膜，使得外泥餅難以被輕易地沖刷掉，從而可阻止水進(jìn)入地層，起到穩(wěn)定井壁的作用。因此該發(fā)明的有益效果是：該鉆井液體系使用了復(fù)合硅酸鹽、硅基流變調(diào)節(jié)劑、硅基高溫穩(wěn)定劑、理想充填劑、乳液封堵劑、弱凝膠抗高溫降濾失劑作為主要成分，進(jìn)一步提高了體系對(duì)泥巖的抑制能力，降低了泥巖的水化作用，進(jìn)而降低泥巖因水化膨脹造成的井壁失穩(wěn)；同時(shí)解決了以往硅酸鹽體系流變性難以調(diào)控、濾失量較大的問(wèn)題；而且避免了大量無(wú)機(jī)鹽的加入造成對(duì)環(huán)境的污染。具體實(shí)施方式：下面通過(guò)實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：可采取如下實(shí)施例進(jìn)行，但不僅僅局限以下幾種方案(每種實(shí)施例的總重量份按100計(jì))。實(shí)施例一：序號(hào)成分配比(份)1硅酸鈉(模數(shù)1.5)12硅酸鉀(模數(shù)2.0)23鉆井液用硅氟降粘劑(sf-1)24有機(jī)硅氟穩(wěn)定劑(sf-4)15殼聚糖16sd10137羧甲基淀粉鈉(cms-na)0.581500目～6000目的超細(xì)碳酸鈣49納米乳液1.510氫氧化鉀0.711鈉基膨潤(rùn)土312水余量實(shí)施例一的效果參數(shù)如下：粘度單位參數(shù)api常溫常壓濾失量ml3.6塑性粘度mpa.s15動(dòng)切力pa6.5初終切pa1.5/7ph/11粘滯系數(shù)/＜0.1密度g/cm31.06實(shí)施例二：實(shí)施例二的效果參數(shù)如下：粘度單位參數(shù)api常溫常壓濾失量ml3.2塑性粘度mpa.s14動(dòng)切力pa6.5初終切pa1.5/6ph/11粘滯系數(shù)/＜0.1密度g/cm31.06實(shí)施例三：序號(hào)成分配比(份)1硅酸鈉(模數(shù)2.6)1.52硅酸鉀(模數(shù)2.8)2.53鉆井液用硅氟降粘劑(sf-1)2.54有機(jī)硅氟穩(wěn)定劑(sf-4)1.55殼聚糖1.56sd1014.07羥丙基淀粉(hps)1.081500目～6000目的超細(xì)碳酸鈣5.09納米乳液2.010氫氧化鉀1.011鈉基膨潤(rùn)土3.512水余量實(shí)施例三的效果參數(shù)如下：粘度單位參數(shù)api常溫常壓濾失量ml3.0塑性粘度mpa.s14動(dòng)切力pa7.0初終切pa2.0/67ph/11粘滯系數(shù)/＜0.1密度g/cm31.06當(dāng)前第1頁(yè)12