專利名稱：用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井液，是一種用于強(qiáng)水敏活性粘土地層、易水化分散膨脹性泥頁(yè)巖地層、天然裂縫易坍塌地層和水平井眼的鉆探的鉆井液。
背景技術(shù)：
在鉆遇高水敏性活性泥巖、軟泥巖、黏泥巖及膨脹性層理裂縫性泥頁(yè)巖時(shí)，這類地層極易水化膨脹坍塌而導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、鉆井效率低下。活性泥頁(yè)巖水化分散極易引起鉆井液中粘土含量上升、微米、亞微米固相顆粒增多，導(dǎo)致泥餅虛厚、鉆井液黏切升高、振動(dòng)篩跑漿、流變性能惡化，同時(shí)黏性泥巖鉆屑對(duì)鉆頭表面具有很強(qiáng)的黏附性能，一定程度上增強(qiáng)了鉆屑與鉆頭表面的粘合力造成鉆頭泥包，增加扭矩和壓持效應(yīng)，降低鉆頭的切削深度和破巖效率?？傊?，活性泥頁(yè)巖粘土礦物的水化分散將是直接導(dǎo)致井眼縮徑、井壁垮塌、鉆頭泥包、起下鉆不暢、卡鉆等井下復(fù)雜事故的發(fā)生。抑制泥頁(yè)巖水化分散一直是水敏性地層鉆井高度重視的問(wèn)題，目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者為解決活性泥頁(yè)巖安全快速鉆進(jìn)作了大量的研究工作，除油基鉆井液外，水基強(qiáng)抑制鉆井液體系大多為KCL/PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)、多元醇(聚乙二醇、聚丙醇、聚醚醇、 MEG等)、陽(yáng)離子聚合物、正電膠、硅酸鹽等，雖然在井壁穩(wěn)定、鉆進(jìn)速度上有所提高，但是總體來(lái)講，鉆進(jìn)成本過(guò)高，還存在著抑制性不夠、流變性調(diào)控及環(huán)保方面的問(wèn)題。鉆井速度是影響油氣勘探與開發(fā)效益的關(guān)健因素，提高鉆井速可以大幅度降低鉆井成本，加快勘探開發(fā)進(jìn)程。因此，開發(fā)出一套能夠抑制活性泥頁(yè)巖水化、巖屑分散、防止鉆頭泥包，提高機(jī)械鉆速的鉆井液技術(shù)，對(duì)于為活性泥頁(yè)巖安全、快速、高效鉆井具有極為重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，抑制活性泥頁(yè)巖水化分散、清潔鉆頭、防塌效果好、破巖效率高的鉆井液體系配制方法。該鉆井體系以聚丙烯酰胺包被抑制劑、聚胺抑制劑和防泥包快鉆劑為主要處理劑，其抑制性能和潤(rùn)滑性能接近于油基鉆井液，可解決強(qiáng)造漿活性泥巖鉆井出現(xiàn)的鉆井液黏切升高、流變性能惡化，能有效防止泥巖井壁失穩(wěn)、鉆屑分散、鉆頭泥包、泥巖黏附和聚結(jié)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特點(diǎn)在于各組分重量百分比為膨潤(rùn)土2 6%;包被抑制劑0.2 0.5%;流型調(diào)節(jié)劑0. 2 1. 0% ；抗高溫聚合物降濾失劑 0.2 0.5%;氯化鉀4 7%;聚合醇1 3%;
聚胺抑制劑0. 5 1%;防泥包快鉆劑0. 5 ；其余為水，各組分百分比之和為百分之百。為了適應(yīng)地層壓力，用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液組分中有重晶石，重晶石的重量百分比為0 45%，重晶石粒徑在6 75um之間。其中包被抑制劑為部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，水解聚丙烯酰胺(PHPA)水解度為30% 70%，分子量為300 600萬(wàn)之間。流型調(diào)節(jié)劑是低粘聚陰離子纖維素、低粘羧甲基纖維素或淀粉中的一種或兩種。 粘度標(biāo)準(zhǔn)參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY5093-92，即2%水溶液粘度小于200mPa · S為低粘， 2%水溶液粘度大于1500mPa · S為高粘，(25°C，Emila粘度計(jì))?？垢邷鼐酆衔锝禐V失劑可以采用磺酸鹽共聚物降濾失劑，磺酸鹽共聚物降濾失劑是由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)、環(huán)氧氯丙烷共同反應(yīng)生成的聚合物， 其分子結(jié)構(gòu)中含_CH3、-NH2, -COOH、-SO3H。所述的抗高溫聚合物降濾失劑也可以采用山東得順源石油科技有限公司生產(chǎn)的磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2。聚合醇是包括乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丙三醇與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷生成的脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚，濁點(diǎn)為70 90°C。所述的聚合醇也可以采用河南金馬石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚合醇防塌劑JMS-II。聚胺抑制劑是胺基聚合物，胺基聚合物分子結(jié)構(gòu)式為H2N-R-[OR' ]x_NH2，式中 R和R'為含1 6個(gè)碳原子的烴基，X為1-10。所述的聚胺抑制劑也可以為河北省任丘市程發(fā)石油科技有限公司生產(chǎn)的聚胺抑制劑CFY-01。防泥包快鉆劑為一種脂肪醇醚磷酸酯，脂肪醇醚磷酸酯由脂肪醇聚氧乙烯醚和磷酸鹽合成的一種脂肪醇醚磷酸酯，分子結(jié)構(gòu)式為[RO(CH2CH2O)]2POR'，式中R、R'為C6 到C30直鏈或支鏈烴基。所述的防泥包快鉆劑也可以是脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P，江蘇省海安石油化工廠生產(chǎn)有脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P。本發(fā)明解決方案是鉆井液體系以總體抑制為原則，在鉀鹽聚合物鉆井液的基礎(chǔ)上加入包被抑制劑、聚胺抑制劑，聯(lián)合調(diào)控鉆井液的流變性和粘土的穩(wěn)定性。聚胺是一種小分子陽(yáng)離子聚合物，具有高濃度的胺基基團(tuán)密度和較高的酸中和當(dāng)量濃度，主要作用是進(jìn)入粘土層間，抑制粘土水化造漿，強(qiáng)力包被抑制劑由丙烯酰胺聚合而成，其分子量相對(duì)聚胺要高，不能進(jìn)入粘土層間，主要是包被已經(jīng)被聚胺分子進(jìn)入層間的黏土，協(xié)同抑制活性泥巖的滲透水化分散、分散造漿。防泥包快鉆劑是由脂肪醇聚氧乙烯醚和磷酸鹽合成的一種脂肪醇醚磷酸酯，該處理劑的P043_能夠和金屬表面的!^2+ —起形成磷化晶核，晶核繼續(xù)長(zhǎng)大成為磷化晶粒，晶粒緊密堆集形成磷化膜，磷化膜吸附在鉆具和金屬表面，降低黏土水化及其在金屬表面黏結(jié)，防止鉆頭泥包，起到清潔鉆頭，提高破巖效率作用。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，(1)該鉆井液體系抗溫150°C，高溫流變性能穩(wěn)定，抑制性能和潤(rùn)滑性能突出，接近于油基鉆井液，能有效抑制高活性泥巖水化造漿，防止活性泥巖、易膨脹裂縫性泥頁(yè)巖水化分散、膨脹坍塌，防鉆頭泥包、泥巖粘附和聚結(jié)。(2)鉆井液抗各種極度污染(海水、活性泥巖、鹽、水泥等)，且生物無(wú)毒，滿足海洋排放標(biāo)準(zhǔn)。
(3)該鉆井液可解決活性泥頁(yè)巖鉆井過(guò)程中出現(xiàn)的井眼縮徑、井壁垮塌、鉆頭泥包、起下鉆不暢、卡鉆等井下復(fù)雜問(wèn)題，確?；钚阅囗?yè)巖安全、快速、高效鉆井。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，各組分重量百分比為膨潤(rùn)土 3.0% ；流型調(diào)節(jié)劑采用的是低粘聚陰離子纖維素0. 和低粘羧甲基纖維素0. 1% ；0.2% 的包被抑制劑為部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，水解度為30% 70%，分子量為300-600萬(wàn)； 抗高溫聚合物降濾失劑0.5%，抗高溫聚合物降濾失劑為山東得順源石油科技有限公司生產(chǎn)的磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2 ；氯化鉀4% ；聚合醇2%，聚合醇為河南金馬石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚合醇防塌劑JMS-II ；聚胺抑制劑1%，聚胺抑制劑為河北省任丘市程發(fā)石油科技有限公司生產(chǎn)的聚胺抑制劑CFY-Ol ；防泥包快鉆劑0. 8%，防泥包快鉆劑采用的是江蘇省海安石油化工廠生產(chǎn)的脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P ；重晶石沈％，重晶石粒徑為 0. 040 0. 061mm。7jC62. 3%。各組分充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝?，注入井筒中。?shí)施例1鉆井液的密度為1. 25g/cm3, 用于孔隙壓力系數(shù)為1.25士0. 05地層使用。實(shí)施例2 —種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，各組分重量百分比為6. 0%的膨潤(rùn)土 ；流型調(diào)節(jié)劑采用的是0. 低粘聚陰離子纖維素和0. 淀粉；0. 3%包被抑制劑為部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，水解度為30% 70%，分子量為300-600萬(wàn)；0. 4%抗高溫聚合物降濾失劑，抗高溫聚合物降濾失劑為山東得順源石油科技有限公司生產(chǎn)的磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2 ；6%氯化鉀；2%聚合醇，聚合醇為河南金馬石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚合醇防塌劑JMS-II ；0. 5%聚胺抑制劑，聚胺抑制劑為河北省任丘市程發(fā)石油科技有限公司生產(chǎn)的聚胺抑制劑CFY-Ol ；0. 5%防泥包快鉆劑，防泥包快鉆劑采用江蘇省海安石油化工廠生產(chǎn)的脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P ；水84. 1%。各組分充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅⑷刖仓?。?shí)施例2鉆井液的密度為1. 05g/cm3, 用于孔隙壓力系數(shù)為1. 05士0. 05地層使用，為了適應(yīng)地層壓力，所以鉆井液中沒(méi)有加重晶石。另外由于鉆井液中含有部分低密度固相成份如膨潤(rùn)土、氯化鉀，所以沒(méi)加重晶石。實(shí)施例3: —種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，各組分重量百分比為膨潤(rùn)土 3.0% ；流型調(diào)節(jié)劑采用的是低粘聚陰離子纖維素0. 1% ；0.3%的包被抑制劑為部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，水解度為30% 70%，分子量為300-600萬(wàn)；抗高溫聚合物降濾失劑 0.5%，抗高溫聚合物降濾失劑采用的是山東得順源石油科技有限公司生產(chǎn)的磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2 ；氯化鉀7%;聚合醇3%，聚合醇采用的是河南金馬石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚合醇防塌劑JMS-II ；聚胺抑制劑1%，聚胺抑制劑為河北省任丘市程發(fā)石油科技有限公司生產(chǎn)的聚胺抑制劑CFY-Ol ；防泥包快鉆劑1%，防泥包快鉆劑采用的是江蘇省海安石油化工廠生產(chǎn)的脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P ；重晶石30%，重晶石粒徑為62 75um;水 54. 1%。各組分充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅⑷刖仓?。?shí)施例3鉆井液的密度為1. 30g/cm3, 用于孔隙壓力系數(shù)為1.30士0. 05地層使用。實(shí)施例4: 一種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，各組分重量百分比為膨潤(rùn)土 2. 0% ；流型調(diào)節(jié)劑采用0. 3%低粘聚陰離子纖維素和0. 3%低粘羧甲基纖維素；0. 4%的包被抑制劑采用的是部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，水解度為30% 70%，分子量為300-600 萬(wàn)；0. 5%抗高溫聚合物降濾失劑，抗高溫聚合物降濾失劑為山東得順源石油科技有限公司生產(chǎn)的磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2 ；氯化鉀7% ；聚合醇1%，聚合醇為河南金馬石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚合醇防塌劑JMS-II ；聚胺抑制劑1%，聚胺抑制劑為河北省任丘市程發(fā)石油科技有限公司生產(chǎn)的聚胺抑制劑CFY-Ol ；防泥包快鉆劑1%，防泥包快鉆劑采用的是江蘇省海安石油化工廠生產(chǎn)的脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P;重晶石41%，重晶石粒徑為 0. 040 0. 061mm ；水 45. 5%0各組分充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅⑷刖仓?。?shí)施例4鉆井液的密度為1. 45g/cm3, 用于孔隙壓力系數(shù)為1.45士0. 05地層使用。該鉆井液的性能優(yōu)點(diǎn)及有益效果，從如下測(cè)試結(jié)果表明。試驗(yàn)測(cè)試了配方實(shí)施例一的性能，實(shí)施例二、三、四也同樣滿足實(shí)施例一性能指標(biāo)?！?、用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液抗溫流變性能試驗(yàn)測(cè)試了實(shí)施例一鉆井液在不同溫度下高溫老化16小時(shí)后的流變性能，結(jié)果見表1。表1用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液抗溫流變性能
權(quán)利要求
1.種用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于各組分重量百分比為膨潤(rùn)土2 6% ； 0. 2 0. 5% 0. 2 1. 0% 0. 2 0. 5%包被抑制劑流型調(diào)節(jié)劑抗高溫聚合物降濾失劑氯化鉀聚合醇4 7% ； 1 3% ； 0. 5 ； 0. 5 ；聚胺抑制劑防泥包快鉆劑其余為水，各組分重量百分比之和為百分之百。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于組分中有重晶石，重晶石的重量百分比為0 45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于包被抑制劑為部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，所述的部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)的水解度為30% 70%，分子量為300 600萬(wàn)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于流型調(diào)節(jié)劑是低粘聚陰離子纖維素、低粘羧甲基纖維素或淀粉中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于抗高溫聚合物降濾失劑是磺酸鹽共聚物降濾失劑或是磺酸鹽共聚物降濾失劑DSP-2 ；所述的磺酸鹽共聚物降濾失劑是由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)、環(huán)氧氯丙烷共同反應(yīng)生成的聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含-CH3、-NH2, -COOH、-SO3H。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于聚合醇是包括乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丙三醇與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷生成的脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚，或是聚合醇防塌劑JMS-II。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于聚胺抑制劑是胺基聚合物，或是聚胺抑制劑CFY-01，所述的胺基聚合物分子結(jié)構(gòu)式為H2N-R-
X-NH2，式中R和R'為含1 6個(gè)碳原子的烴基，X為1 10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，其特征在于防泥包快鉆劑為一種脂肪醇醚磷酸酯，或是脂肪醇醚磷酸酯M0A-3P ；所述的脂肪醇醚磷酸酯由脂肪醇聚氧乙烯醚和磷酸鹽合成的一種脂肪醇醚磷酸酯，分子結(jié)構(gòu)式為[R0(CH2CH20)]2P0R'，式中R、R'為C6到C30直鏈或支鏈烴基。
全文摘要
用于活性泥頁(yè)巖鉆井的鉆井液，應(yīng)用于油田鉆井。其各組份重量比為膨潤(rùn)土2～6％、包被抑制劑0.2～0.5％、流型調(diào)節(jié)劑0.2～1.0％、抗高溫聚合物降濾失劑0.2～0.5％、氯化鉀4～7％、聚合醇1～3％、聚胺抑制劑0.5～1.0％、防泥包快鉆劑0.5～1.0％、水45～85％。該鉆井液抑制性能和潤(rùn)滑性能接近于油基鉆井液，可解決強(qiáng)造漿活性泥巖鉆井出現(xiàn)泥巖造漿嚴(yán)重、振動(dòng)篩跑漿、鉆井液黏切升高、流變性能惡化，防止活性泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)、鉆屑分散、鉆頭泥包、泥巖黏附和聚結(jié)，提高活性泥頁(yè)巖鉆井速度。
文檔編號(hào)C09K8/24GK102250595SQ20111013001
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者劉曉棟, 宋有勝, 徐鴻志, 王宇賓, 高俊奎, 黃名召, 黃桂柏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院, 中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司