水基鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，特別是涉及一種微納米強封堵水基鉆井液及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油資源勘探開發(fā)范圍的擴大，尤其是伴隨致密油氣和頁巖氣等非常規(guī)油氣 資源的開發(fā)，硬脆性泥頁巖的井壁失穩(wěn)問題，成為亟待解決的關(guān)鍵難題。對于硬脆性泥頁 巖，通過性能評價，發(fā)現(xiàn)該類巖肩在清水中滾動回收率很高，一般大于50%，組分中基本不 含或含少量蒙脫石，以伊蒙混層和伊利石為主，不會水化造漿，但是很容易水化分散，導(dǎo)致 井下掉塊甚至垮塌。以往的經(jīng)驗表明，單純地提高鉆井液的抑制性以及加大常規(guī)封堵劑的 用量，例如磺化瀝青類，并不能有效解決硬脆性泥頁巖井壁失穩(wěn)的難題。目前研宄表明：硬 脆性泥頁巖中發(fā)育的微米級甚至納米級微裂縫是導(dǎo)致井壁失穩(wěn)的主要因素，當(dāng)鉆井液濾液 不斷侵入泥頁巖的微裂縫時，水化作用會導(dǎo)致微裂縫迅速變大，并不斷沿裂縫橫向及縱向 發(fā)展，最終導(dǎo)致泥頁巖的整體破壞。針對上述問題，有必要對鉆井液的性能進(jìn)行改進(jìn)，使鉆 井液具有較強抑制性和微裂縫封堵性能，從而降低井下掉塊、垮塌的發(fā)生率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一個目的是提供一種微納米強封堵水基鉆井液，具備較強的抑制性，且 能夠有效封堵硬脆性泥頁巖微裂縫，從而減少井下掉塊、垮塌的發(fā)生。
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供一種微納米強封堵水基鉆井液的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 所述水基鉆井液由以下重量份的組分：
[0007] 水： 100份 純堿： 0, 25?0. 35份 流型調(diào)節(jié)劑： 0.3?0.5份 降濾失劑： 1?2份 抑制劑： 1?2份 包被劑： 0.3?0.5份 KCl： 6?8份 鋁合物封堵劑： 1?2份 微納米封堵劑： 3?5份，
[0008] 和根據(jù)所述水基鉆井液的密度要求所加入的適量重晶石制成。
[0009] 所述流型調(diào)節(jié)劑為高粘度黃原膠或低粘度黃原膠，或二者以任意比例組成的混合 物。
[0010] 所述降濾失劑為鉆井液用低粘聚陰離子纖維素或改性淀粉，或二者以任意比例組 成的混合物。
[0011] 所述抑制劑為聚胺抑制劑，作用在于增強所述水基鉆井液的抑制性，抑制泥頁巖 的水化分散，有利于井壁加固。所述聚胺抑制劑優(yōu)選渤海鉆探工程院生產(chǎn)的BZ-JAI型鉆井 液用聚胺抑制劑。
[0012] 所述包被劑為PAC141型鉆井液用包被劑、聚丙烯酸鉀或陽離子聚丙烯酰胺，上述 3種包被劑均具有包被絮凝效果，可對泥頁巖起到包被作用，能夠抑制泥頁巖的水化膨脹， 有助于防止井壁坍塌。
[0013] 所述鋁合物封堵劑能夠溶解于水基鉆井液中形成Al (OH)P當(dāng)遇到酸性較低的泥 巖或者地層水時，鋁合物從濾液中沉淀出來，在泥頁巖孔喉或者微裂縫處沉積形成Al (OH) 3 沉淀，構(gòu)成物理屏障，有效阻止鉆井液濾液的侵入，從而起到加固井壁作用，有效減少井下 掉塊、垮塌的發(fā)生。所述鋁合物封堵劑優(yōu)選渤海鉆探工程院生產(chǎn)的BZ-Alseal型鉆井液用 鋁合物封堵劑。
[0014] 所述微納米封堵劑由微米級超細(xì)碳酸鈣（粒度范圍10?30 μ m)和納米級二氧化 硅（粒度范圍1?IOOnm)按質(zhì)量比1:3?2:1組成。目前大多數(shù)硬脆性泥頁巖微裂縫尺 寸介于1?3000nm，所述微納米封堵劑能夠進(jìn)入到泥頁巖微裂縫中起到填充封堵作用，阻 止濾液滲入。
[0015] 所述重晶石為密度4. 0?4. 2g/cm3的鉆井液用重晶石粉，在組分中作為所述水基 鉆井液加重劑，以獲得所需的鉆井液密度。所述鉆井液用重晶石粉的加入量根據(jù)所述水基 鉆井液的具體密度要求確定，所述水基鉆井液的密度為1. 05?I. 80g/cm3。
[0016] 所述KCl為工業(yè)級氯化鉀。
[0017] 所述水基鉆井液的制備方法如下：在充分?jǐn)嚢锠顟B(tài)下依次向水中加入純堿、流型 調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、抑制劑、包被劑、KC1、鋁合物封堵劑和微納米封堵劑，最后根據(jù)所述水基 鉆井液的密度要求加入適量重晶石，獲得所述水基鉆井液。
[0018] 通過本發(fā)明技術(shù)方案獲得的所述水基鉆井液與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更強的封堵性 能，能夠有效封堵硬脆性泥頁巖微裂縫，從而減少井下掉塊、垮塌的發(fā)生；另外，所述水基鉆 井液是一種較為廉價的鉆井液，體現(xiàn)在所述鋁合物封堵劑、微納米封堵劑以及其它組分的 成本均相對較低且制備方法簡單易行，非常適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的降粘劑及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 實施例1
[0021] 按重量份，在充分?jǐn)嚢锠顟B(tài)下依次向100份水中加入0. 25份純堿、0. 3份高粘度黃 原膠、1份鉆井液用低粘聚陰離子纖維素、1份聚胺抑制劑、〇. 5份陽離子聚丙烯酰胺、6工業(yè) 級份KClU份鋁合物封堵劑、1份微米級超細(xì)碳酸鈣以及1份納米級二氧化硅，最后加入密 度為4. lg/cm3的鉆井液用重晶石粉加重鉆井液體系的密度至I. 05g/cm3,獲得所述水基鉆 井液。
[0022] 實施例2
[0023] 按重量份，在充分?jǐn)嚢锠顟B(tài)下依次向100份水中加入0. 3份純堿、0. 5份低粘度黃 原膠、1. 5份改性淀粉、2份BZ-JAI型鉆井液用聚胺抑制劑、0. 3份PAC141型鉆井液用包被 劑、8份工業(yè)級KCl、2份BZ-Alseal型鉆井液用鋁合物封堵劑、2份微米級超細(xì)碳酸鈣以及 3份納米級二氧化硅，最后加入密度為4. Og/cm3的鉆井液用重晶石粉加重鉆井液體系的密 度至I. 10g/cm3,獲得所述水基鉆井液。
[0024] 實施例3
[0025] 按重量份，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌狀態(tài)下依次向100份水中加入0.35份純 堿、0. 25份高粘度黃原膠、0. 25份低粘度黃原膠、1份鉆井液用低粘聚陰離子纖維素、1份 改性淀粉、2份BZ-JAI型鉆井液用聚胺抑制劑、0. 3份聚丙烯酸鉀、7份工業(yè)級KClU份 BZ-Alseal型鉆井液用錯合物封堵劑、1份微米級超細(xì)碳酸媽以及1份納米級二氧化娃，最 后加入密度為4. 2g/cm3的鉆井液用重晶石粉加重鉆井液體系的密度至I. 20g/cm3,獲得所 述水基鉆井液。。
[0026] 性能測試
[0027] (1)流變性能及失水性能評價：
[0028] 取上述實施例1?3制備獲得的水基鉆井液，利用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測試水基鉆井 液的流變性能；利用鉆井液用中壓失水儀測試體系30min的中壓失水量（API失水）。
[0029] (2)封堵性能評價：
[0030] 取上述實施例1?3制備獲得的水基鉆井液，利用頁巖膨脹儀NP-I進(jìn)行封堵性能 的測試。
[0031] 測試結(jié)果如表1。
[0032] 表1流變性能、失水性能及封堵性能評價結(jié)果
[0033]
【主權(quán)項】
1. 一種水基鉆井液，其特征在于由以下重量份的組分： 水： 100份 純堿： 0. 25?0. 35份 流型調(diào)節(jié)劑： 0 3?0.5份 降濾失劑： 1?2份 抑制劑： 1?2份 包被劑： 0 3?0.5份 RC1： 6?8份 鋁合物封堵劑： 1?2份 微納米封堵劑: 3?5份， 和根據(jù)所述水基鉆井液的密度要求所加入的適量重晶石制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述流型調(diào)節(jié)劑為高粘度黃原膠 或低粘度黃原膠，或二者以任意比例組成的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述降濾失劑為鉆井液用低粘聚 陰離子纖維素或改性淀粉，或二者以任意比例組成的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述抑制劑為聚胺抑制劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水基鉆井液，其特征在于：所述聚胺抑制劑為BZ-JAI型鉆井 液用聚胺抑制劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述包被劑為PAC141型鉆井液用 包被劑、聚丙烯酸鉀或陽離子聚丙烯酰胺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述鋁合物封堵劑為BZ-Alseal 型鉆井液用鋁合物封堵劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述微納米封堵劑由粒度范圍 為10?30ym的微米級超細(xì)碳酸媽和粒度范圍為1?100nm的納米級二氧化娃按質(zhì)量比 1:3?2:1組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液，其特征在于：所述重晶石為密度4. 0?4. 2g/cm3 的鉆井液用重晶石粉。
10. -種權(quán)利要求1所述水基鉆井液的制備方法，其特征在于：在充分?jǐn)嚢锠顟B(tài)下依次 向所述水中加入所述純堿、流型調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、抑制劑、包被劑、KC1、鋁合物封堵劑和微 納米封堵劑，最后根據(jù)所述水基鉆井液的密度要求加入適量重晶石，獲得所述水基鉆井液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水基鉆井液及其制備方法，按重量份，所述水基鉆井液由100份水、0.25～0.35份純堿、0.3～0.5份流型調(diào)節(jié)劑、1～2份降濾失劑、1～2份抑制劑、0.3～0.5份包被劑、6～8份KCl、1～2份鋁合物封堵劑、3～5份微納米封堵劑以及適量的重晶石混合制成。針對硬脆性泥頁巖，所述水基鉆井液具備較強的抑制封堵性能，有利于井壁加固，減少井壁失穩(wěn)及掉塊、垮塌的發(fā)生。
【IPC分類】C09K8-42
【公開號】CN104559976
【申請?zhí)枴緾N201510086153
【發(fā)明人】張洪偉, 李立昌, 左鳳江, 賈東民, 劉彥妹, 張雅欣, 侯士東, 馬春暉
【申請人】中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月17日