CN104513652A - 一种钻进页岩用高密度水基钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻进页岩用高密度水基钻井液。它克服水基钻井液钻进页岩地层时井壁失稳问题。其技术方案：制备该钻井液所用原料的组分及含量，其中质量单位为克：自来水900-1000，膨润土30-60；Na2CO32-4；钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-11-3；钻井液用羧甲基淀粉GMS-13-5；抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ10-30；抗高温降粘剂JNT-115-25；润滑性纳米乳液NL-Ⅲ10-30；无荧光白沥青防塌剂WBF-II 10-20；水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I 10-30；用NaOH配制成质量百分浓度为40％的碱液，调整体系pH为9，采用钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8-2.0g/cm3。本水基钻井液成本低，抑制性能好，对储层伤害少，用于钻进深层页岩地层。

Description

一种钻进页岩用高密度水基钻井液
技术领域
本发明涉及一种用于页岩气开发钻进页岩用高密度水基钻井液，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的深部地层的钻进。
背景技术
目前随着非常规能源页岩气在国内的兴起，在新一轮的资源评估之后页岩气已被证实在我国具有广泛的开采前途，是解决目前国内油气资源紧张，实现油气增储上产，保障国家能源安全的重中之重，与此同时围绕页岩气开发的一些关键科学问题也被提上日程。以往页岩地层是作为非储层进行研究，但随着页岩气的勘探开发进入工业开采实质性阶段，页岩地层作为主力储层进行开发，在目前研究的重点区域诸如川渝地区的龙马溪组和筇竹寺组储层均为硬脆性页岩地层，和传统的水敏性泥页岩相比，其水敏较弱，坍塌机理也有所偏颇，导致在进行长水平井钻井时出现滤液侵入，井壁发生周期性坍塌，出现时敏性，这种以往只会在大段泥膏岩直井段中偶然出现的状况，却在页岩气钻井过程中成为不可避免的情况，加之是水平井，因此其复杂性更高。
目前国内页岩气水平井钻井过程中主要采用油基钻井液，且大部分来自外企，这主要源自美国页岩气开发的成功经验，但油基钻井液高成本、高污染是其自然缺陷，能否通过研究得到高性能的仿油基水基钻井液以及在新型纳米钻井液上取得突破值得期待，目前在这方面已经取得很多进展相比油基钻井液的优缺点水基钻井液优点有：①环保；②天然气浸易发现；③温度对流变性影响较小；④成本相对低；⑤遇井漏容易处理等，缺点有：①井壁稳定性差；②热稳定性相对较差，易于高温凝胶化；③抗污染性差(固相及CO2、H2S气体污染)，维护处理工作量大；④润滑防卡能力不足。因此，研制一种能适用于页岩地层的新型水基钻井液替代油基钻井液能够解决井壁稳定、储层污染等问题则是目前页岩气钻井的关键技术，也是国内外页岩钻井的难点所在。
发明内容
本发明的目的是：为了克服目前使用水基钻井液钻进深层页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩地层水化坍塌，为此特提供一种钻进页岩用高密度水基钻井液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻进页岩用高密度水基钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的各组分及其含量，其中质量单位为克：自来水900-1000，钻井液用膨润土30-60；Na2CO32-4；钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-11-3；钻井液用羧甲基淀粉GMS-13-5；抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ10-30；抗高温降粘剂JNT-115-25；润滑性纳米乳液NL-Ⅲ10-30；无荧光白沥青防塌剂WBF-II 10-20；水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I10-30；用NaOH配制成质量百分浓度为40％的碱液，调整体系pH为9，采用钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8-2.0g/cm3。
本发明一种钻进页岩用高密度水基钻井液的制备方法是：
先量取900-1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30-60克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入2-4克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后，在低速500r/min电动搅拌下加入1-3克钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-1搅拌5分钟，加入3-5克钻井液用羧甲基淀粉GMS-1搅拌5分钟，加入10-30克抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ搅拌5分钟，加入15-25克抗高温降粘剂JNT-1搅拌15分钟，加入10-30润滑性纳米乳液NL-Ⅲ搅拌15分钟，加入10-20克无荧光白沥青防塌剂WBF-II搅拌5分钟；加入10-30克水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I搅拌15分钟；用NaOH配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，采用钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8-2.0g/cm3，制得本高密度水基钻井液。
上述制备方法所用钻井液用膨润土、钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-1、钻井液用羧甲基淀粉GMS-1、抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ、抗高温降粘剂JNT-1、润滑性纳米乳液NL-Ⅲ、碳酸钠Na2CO3、氢氧化钠NaOH、无荧光白沥青防塌剂WBF-II、水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I、钻井液用油气层保护加重剂YB-I均为市场上销售产品，购置时严格按行业标准或企标检验，合格者才能使用。具体见表1。
表1 本高密度页岩用水基钻井液基本原料明细表
本发明提供的钻进页岩用高密度水基钻井液与现有所使用的页岩钻井液体系相比有如下优点：①具有较强的抑制封堵能力；②对储层伤害小；③抗高温能力强；④成本相对低；
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明作进一步的说明
实例1：一种钻进页岩用高密度水基钻井液的配制方法。
先量取1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入2克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后，在低速500r/min电动搅拌下加入1克钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-1搅拌5分钟，加入5克钻井液用羧甲基淀粉GMS-1搅拌5分钟，加入10克抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ搅拌5分钟，加入15克抗高温降粘剂JNT-1搅拌15分钟，加入30润滑性纳米乳液NL-Ⅲ搅拌15分钟，加入10克无荧光白沥青防塌剂WBF-II搅拌5分钟；加入30克水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I搅拌15分钟；用NaOH配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时，加入1260克钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8g/cm3，制得本高密度水基钻井液。
实例2：采用XGRL－2型滚子加热炉对本发明的高密度水基钻井液体系进行了滚动回收率测定。
表2 岩样滚动回收率(150℃/16h)
表3 本高密度水基钻井液体系线性膨胀性实验结果
由表2、表3本高密度水基钻井液的滚动回收率及线性膨胀率实验可知，滚动回收率达到99％以上，16h线性膨胀率只有18.47％，说明该水基钻井液体系具有较好的抑制性能。

Claims (2)

1.一种钻进页岩用高密度水基钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：
自来水                                            900-1000；
钻井液用膨润土    主要成分：蒙脱土30-60；
碳酸钠                        代号Na2CO3           2-4；
钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂主要成分：丙烯酰胺、丙烯酸钾、有机阳离子单体的
共聚物  代号CP-1                                    1-3；
钻井液用羧甲基淀粉  主要成分：淀粉  代号GMS-1        3-5；
抗高温特种树脂 主要成分：腐殖酸和苯酚的缩聚物代号SPNH-Ⅲ  10-30；
抗高温降粘剂    主要成分：五倍子酸     代号JNT-1     15-25；
润滑性纳米乳液        主要成分：橡胶   代号NL-Ⅲ     10-30；
无荧光白沥青防塌剂    主要成分：沥青    代号WBF-II   10-20；
水分散阳离子乳化沥青粉   主要成分：沥青 代号SFT-I    10-30；
氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的碱液调节体系pH值为9，采用钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8-2.0g/cm3。
2.一种如权利要求1所述钻井液的配制方法，其特征是：先量取900-1000克的自来水将水温升至65℃，在低速600r/min电动搅拌下加入30-60克的钻井液用膨润土，搅拌10分钟加入2-4克Na2CO3再搅拌30分钟，常温常压下预水化24h后，在低速500r/min电动搅拌下加入1-3克钻井液用聚合物抗盐增粘抑制剂CP-1搅拌5分钟，加入3-5克钻井液用羧甲基淀粉GMS-1搅拌5分钟，加入10-30克抗高温特种树脂SPNH-Ⅲ搅拌5分钟，加入15-25克抗高温降粘剂JNT-1搅拌15分钟，加入10-30克润滑性纳米乳液NL-Ⅲ搅拌15分钟，加入10-20克无荧光白沥青防塌剂WBF-II搅拌5分钟；加入10-30克水分散阳离子乳化沥青粉SFT-I搅拌15分钟；用NaOH配制成质量百分浓度40％的碱液，调整体系pH为9，搅拌1小时；采用钻井液用油气层保护加重剂YB-I加重体系密度至1.8-2.0g/cm3，制得本高密度水基钻井液。
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