一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液，抑制水化分散能力強(qiáng)封堵 效果好，適合于微裂縫發(fā)育的頁巖直井和長(zhǎng)水平段的鉆進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于頁巖地層裂縫發(fā)育、水敏性強(qiáng)，極易發(fā)生井漏、垮塌、縮徑等問題，尤其在長(zhǎng)水 平段鉆井中。而頁巖氣的成藏特征，決定了頁巖氣的開發(fā)方式以淺層大位移井、叢式水平井 布井為主，由于水平段長(zhǎng)以及重力影響作用更加明顯，坍塌掉塊等井壁不穩(wěn)定問題更易發(fā) 生，還會(huì)帶來摩阻、攜巖及地層污染等問題，從而增大了產(chǎn)生井下復(fù)雜情況的幾率。因此，在 頁巖氣水平井鉆井中解決井壁穩(wěn)定、降阻減摩和巖肩床清除等問題就成為鉆井液選擇和設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外頁巖氣井普遍采用油基鉆井液，由于油基鉆井液可提高水濕性頁巖的 毛細(xì)管壓力，防止鉆井液對(duì)頁巖的侵入，通過使用油基鉆井液和合成基鉆井液，可以有效地 解決井壁不穩(wěn)定的問題。但即使采用油基鉆井液，對(duì)裂縫或?qū)永戆l(fā)育的頁巖地層，還必須強(qiáng) 化封堵，以減少液體進(jìn)入地層造成的壓力傳遞（阻斷流體通道）。油基鉆井液在潤(rùn)滑、防卡 和降阻作用方面有著水基鉆井液無法比擬的優(yōu)勢(shì)，可以避免滑動(dòng)鉆井時(shí)的拖壓?jiǎn)栴}，這也 是其廣泛應(yīng)用的根本原因所在。但由于油基工作液使低滲透油層和氣層的潤(rùn)濕性改變而造 成傷害，使儲(chǔ)層滲透率大為降低，從而降低油井產(chǎn)量。
[0004] 相比油基鉆井液的優(yōu)缺點(diǎn)水基鉆井液優(yōu)點(diǎn)有：①環(huán)保；②天然氣浸易發(fā)現(xiàn)；③溫 度對(duì)流變性影響較?。虎艹杀鞠鄬?duì)低；⑤遇井漏容易處理等，缺點(diǎn)有：①井壁穩(wěn)定性差；② 熱穩(wěn)定性相對(duì)較差，易于高溫凝膠化；③抗污染性差（固相及C02、H2S氣體污染），維護(hù)處理 工作量大；④潤(rùn)滑防卡能力不足。因此，研制一種能適用于頁巖地層的新型水基鉆井液替代 油基鉆井液能夠解決井壁穩(wěn)定、儲(chǔ)層污染等問題則是目前頁巖氣鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，也是國(guó) 內(nèi)外頁巖鉆井的難點(diǎn)所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：為了克服使用水基鉆井液鉆進(jìn)頁巖地層時(shí)井壁失穩(wěn)問題，抑制 頁巖地層水化坍塌，能有效封堵頁巖微納米孔縫，為此特提供一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子水基 鉆井液。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子水基鉆井 液，其特征是制備該鉆井液所用原料的各組分及其含量為，其中質(zhì)量單位為克：
[0007] 氫氧化鈉 NaOH 5-10 提切劑(石棉） SM-I 20-28 增粘劑(丙烯酸鹽共聚物） FBY-50 4-8 降濾失劑(2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺_ CG810S-P 8-12 碳酸鈣(顆粒粒徑 37.5μηχ· 12μηι:6.8μιη=1:3:1 的混合粉未） CaCO3 40-60 潤(rùn)滑劑(仲辛醇） R-16 10-30 乳化石蠟(正二十二烷與正二十八烷的混合乳化產(chǎn)物） 25-35
[0008] 聚乙二醇(濁點(diǎn)80Γ) 40-60 納米碳酸鈣(粒徑為80-200nm的粉水） 5-15 自來水 900-1200
[0009] 注：其中氫氧化鈉配成質(zhì)量百分濃度為40%的溶液，調(diào)節(jié)體系的pH值為8. 5。
[0010] 制備上述鉆井液體系所用SM-1、乳液包被劑FBY-50、降濾失劑CG810S-P、碳酸鈣、 潤(rùn)滑劑R-16、聚乙二醇、乳化石蠟、納米碳酸鈣均為市場(chǎng)上銷售產(chǎn)品，購(gòu)置時(shí)嚴(yán)格按行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)或企標(biāo)檢驗(yàn)，合格者才能使用。具體見表1。
[0011] 表1陽離子聚合物水基鉆井液基本原料明細(xì)表
[0013] 本發(fā)明提供的頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液與現(xiàn)有所使用的頁巖鉆井液體系 相比有如下有益效果：①相比油基鉆井液環(huán)境污染小安全性高；②具有較強(qiáng)的抑制封堵能 力；③能有效降低坍塌壓力；④溫度對(duì)流變性影響較小；⑤成本相對(duì)低；⑥遇井漏容易處 理，用于頁巖鉆井的低密度鉆井液體系。
【具體實(shí)施方式】：
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
[0015] 實(shí)例1 : 一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子水基鉆井液的制備方法
[0016] 先量取1000克的自來水，低速500r/min電動(dòng)攪拌下加入25-28克SM-I攪拌6分 鐘，再加入4-8克增粘劑FBY-50攪拌5分鐘，加入8-12克降濾失劑CG810S-P攪拌5分鐘， 加入40-60克碳酸鈣（顆粒粒徑在37. 5μπι:12μπι:6. 8μπι=1:3:1的混合粉末）攪拌15 分鐘，加入10-30克潤(rùn)滑劑R-16攪拌5分鐘，加入40-60克聚乙二醇攪拌5分鐘，加入25-35 克乳化石蠟攪拌10分鐘，加入納米碳酸鈣（顆粒粒徑在80-200nm) 5-15克在8000r/min下 攪拌5分鐘，最后用NaOH配制成質(zhì)量百分濃度為40%的堿液，調(diào)整體系pH為8. 5,再加入 重晶石攪拌1小時(shí)后制得頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液。
[0017] 實(shí)施例2:抑制性評(píng)價(jià)
[0018] 采用XGRL - 2型滾子加熱爐對(duì)本發(fā)明鉆井液體系進(jìn)行了滾動(dòng)回收率測(cè)定。
[0019] 表2陽離子聚合物體系滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0021] 注：1)紅層土為四川紅層土巖肩，頁巖露頭為長(zhǎng)7頁巖露頭，均為6~10目，回收 率為過40目回收率；2)表中結(jié)果均為2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均值。
[0022] 表3水基鉆井液體系線性膨脹性實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0024] 注：1)巖芯為膨潤(rùn)土（配漿土）壓制成型；2)濾液為體系熱滾105°C /16h后壓出 的濾液；3)表中結(jié)果均為2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均值。
[0025] 由表2、表3該頁巖低密度水基鉆井液的滾動(dòng)回收率及線性膨脹率實(shí)驗(yàn)可知，滾動(dòng) 回收率達(dá)到90%以上，16h線性膨脹率只有19. 49%具有較好的抑制水化分散及膨脹性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液，其特征是：制備該鉆井液所用原料的組 分及含量為，其質(zhì)量單位為克： 氫氧化鈉 代號(hào)NaOH 5-10 提切劑(石棉） 代號(hào)SM-I 20-28 增粘劑(丙烯酸鹽共聚物） 代號(hào)FBY-50 4-8 降濾失劑(2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸I 代號(hào)CG810S-P 8-12 潤(rùn)滑劑(仲辛醇） 代號(hào)R-16 10-30 碳酸鈣(顆粒粒徑37·5μηχ 12pm6^m=l:3:l的混合粉末) 40-· 乳化石蠟(正二十二烷與正二十八烷的混合乳化產(chǎn)物） 25-35 聚乙二醇（池點(diǎn)80°C:) 40-60 納米碳酸鈣(粒徑為80-200nm的粉末） 5-]5 自來水 1000 氫氧化鈉配成質(zhì)量百分濃度為40%的溶液調(diào)節(jié)體系pH值為8. 5。2. -種如權(quán)利要求1所述鉆井液的配制方法，其特征是：先量取1000克的自來水在低 速500r/min電動(dòng)攪拌下加入20-28克SM-I攪拌6分鐘，再加入4-8克增粘劑FBY-50攪拌 5分鐘，加入8-12克降濾失劑CG810S-P攪拌5分鐘，加入40-60克碳酸鈣粉末攪拌15分 鐘，加入10-30克潤(rùn)滑劑R-16攪拌5分鐘，加入40-60克聚乙二醇攪拌5分鐘，加入25-35 克乳化石錯(cuò)攪拌10分鐘，加入納米碳酸1丐5-15克在8000r/min下攪拌5分鐘，最后用NaOH 配制成質(zhì)量百分濃度為40%的堿液，調(diào)整體系pH為8. 5,再加入重晶石，攪拌1小時(shí)后制得 本鉆進(jìn)頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆進(jìn)頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液，特別適合于微裂縫發(fā)育的頁巖長(zhǎng)水平井段的鉆進(jìn)。其技術(shù)方案是制備該鉆井液所用原料的組分及含量：提切劑SM-1？20-28；增粘劑FBY-50？4-8；降濾失劑CG810S-P？8-12；碳酸鈣40-60；潤(rùn)滑劑R-16？10-30；聚乙二醇(濁點(diǎn)80℃)40-60；乳化石蠟25-35；納米碳酸鈣5-15；自來水900-1200。先加入自來水在500r/min攪拌下加入提切劑SM-1之后依次加入上述處理劑，再調(diào)節(jié)體系pH為8.5，最后制備形成該頁巖用陽離子聚合物水基鉆井液。本鉆井液體系是一種具有良好的流變性、強(qiáng)抑制封堵、熱穩(wěn)定性好可用于頁巖鉆井的低密度鉆井液體系。
【IPC分類】C09K8/12
【公開號(hào)】CN105176503
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王平全, 陳婷, 白楊, 王波, 時(shí)海濤, 余冰洋, 石晛
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日