本發(fā)明涉及天然氣水合物勘探中的鉆井液，特別涉及一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液。

背景技術(shù)：

1、天然氣水合物是一種新型清潔能源，儲(chǔ)量豐富，主要分布在海底沉積物和永久凍土層中，其中海域底層天然氣水合物含量占天然氣水合物總量的絕大部分，具有巨大的開發(fā)潛力。天然氣水合物鉆井液技術(shù)是海域水合物鉆探工程中必不可少的重要技術(shù)支撐，也是影響水合物勘探開發(fā)成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于天然氣水合物賦存環(huán)境苛刻，使得鉆井液面臨諸多技術(shù)難題，因此鉆井液需要具備以下幾種優(yōu)異的性能：海底天然氣水合物儲(chǔ)層的巖性多為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等，地層水敏性較強(qiáng)，易發(fā)生井壁坍塌、掉塊等井下復(fù)雜情況，因此鉆井液必須具備有效抑制泥頁巖水化分散和水化膨脹，維護(hù)井壁穩(wěn)定的能力；海底溫度較低(一般為0～4℃)，因此要求鉆井液處理劑具有抗低溫能力；同時(shí)因?yàn)榈蜏貤l件下鉆井液的黏度會(huì)升高，導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中鉆井液循環(huán)阻力和鉆具扭矩增大，因此鉆井液需要具備較好的潤滑性能；鉆探過程中因壓力釋放或溫度上升，水合物容易發(fā)生分解，而分解的甲烷氣體在打撈巖心等過程中，因井內(nèi)溫度降低可能會(huì)二次生成水合物，生成的水合物吸附在井壁或鉆具表面，堵塞管線，給正常的鉆探取心和井控工作造成嚴(yán)重的影響，同時(shí)天然氣水合物分解也會(huì)影響取心質(zhì)量及井壁的穩(wěn)定性，因此鉆井液需要具備抑制水合物再生成和分解能力；在天然氣水合物儲(chǔ)層勘探開發(fā)時(shí)，一般會(huì)采用水平定向鉆探技術(shù)提高產(chǎn)氣量，這就要求鉆井液還需具備較強(qiáng)的攜帶能力，保持井底清潔；以及從儲(chǔ)層保護(hù)角度出發(fā)，盡量減少高分子聚合物劑的使用，尤其是高分子包被劑一類材料。

2、中國專利cn?116836691a公開了一種水合物地層用水基鉆井液體系及其制備方法和應(yīng)用，其各組分配比為鈉土漿80-100份、增粘劑0.05-0.5份、降濾失劑0.05-2.5份、水合物熱力學(xué)抑制劑1-30份、水合物分解抑制劑0.1-2份、頁巖抑制劑1-5份和潤滑劑1-5份。該鉆井液體系具有良好的低溫流變性、濾失性、水化抑制性，可在10mpa條件下有效抑制水合物地層井底水合物分解以及井筒中水合物再生成，24h內(nèi)無水合物再生成。

3、中國專利cn?111548777b公開了一種海域天然氣水合物鉆井液及其制備方法、應(yīng)用，所述鉆井液包括以下組分：膨潤土海水漿100份，堿度調(diào)節(jié)劑0.2-0.5份，低溫流型調(diào)節(jié)劑0.1-0.3份，低溫包被抑制劑0.5-2份，低溫降濾失劑1-2份，動(dòng)力學(xué)抑制劑1-3份，熱力學(xué)抑制劑1-10份。該鉆井液具有優(yōu)良的低溫流變性能，可在15mpa條件下抑制水合物的生成，20h內(nèi)無水合物生成。

4、中國專利cn?112480881b公開了一種海域天然氣水合物水平井鉆井液及其制備方法、應(yīng)用，所述鉆井液包括以下組分：膨潤土海水漿90-110份、低溫流型調(diào)節(jié)劑0.1-0.5份、低溫降濾失劑0.5-2份、水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑1-3份、粘土穩(wěn)定劑1-2份、極壓潤滑劑1-3。該鉆井液具有優(yōu)良的低溫流變性能、抑制粘土膨脹性能、井眼清潔性能、潤滑減阻性能及在15mpa條件下抑制水合物的生成，20h內(nèi)無水合物生成。

5、中國專利cn?114106797b公開了一種用于海域天然氣水合物地層的鉆井液及其制備方法和應(yīng)用。所述鉆井液包括如下組分：每100重量份的海水中包含2-5重量份膨潤土、0.5-3重量份流型調(diào)節(jié)劑、1-4重量份改性淀粉、2-6重量份水合物生成抑制劑、1-3重量份鹵化鹽和0.5-2.5重量份水合物分解抑制劑。該鉆井液鉆進(jìn)含天然氣水合物地層時(shí)，具有較好的穩(wěn)定井壁能力，在5℃、10-15mpa條件下具有較強(qiáng)的抑制水合物分解和生成能力。

6、綜上所述，目前的鉆井液技術(shù)可滿足壓力15mpa以內(nèi)(水深條件約1500m)以內(nèi)的天然氣鉆探工程。然而，隨著鉆探深度的不斷加深，亟需研究可滿足更大壓力條件即水深更深條件下，使用的海域天然氣水合物儲(chǔ)層段水平定向井水基鉆井液技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決海域天然氣水合物水基鉆井液的攜帶性能和潤滑性能不能滿足水平定向鉆探技術(shù)需求，以及壓力大于15mpa條件下抑制水合物再生成和分解性能等難題，本發(fā)明提供了一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液。

2、一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的組分：

3、

4、

5、所述堿度調(diào)節(jié)劑為純堿和燒堿的組合，所述純堿和燒堿的質(zhì)量比為(1-2)：1；

6、所述低溫增粘提切劑為羥乙基纖維素和黃原膠的組合，所述羥乙基纖維素和黃原膠的質(zhì)量比為1：1；

7、所述低溫降濾失劑為低黏聚陰離子纖維素pac-lv和羧甲基淀粉的中的一種或兩種的組合；

8、所述復(fù)合型水合物抑制劑為氯化鉀和聚乙烯吡咯烷酮的組合，所述氯化鉀和聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為(6-20)：(1-3)；

9、所述成膜抑制劑是由甲基苯基二甲氧基硅烷和烯丙基二甘醇二碳酸酯制備的改性樹脂單體；

10、所述低溫弱凝膠為檸檬酸鋁和部分水解聚丙烯酰胺的組合，所述檸檬酸鋁和部分水解聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3：5；

11、所述潤滑劑為極壓潤滑劑和聚醚多元醇潤滑劑的一種或兩種的組合。

12、本發(fā)明所述的海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，具有優(yōu)異的降濾失性、攜帶性、低溫流變穩(wěn)定性以及抑制水合物再生成和分解性能。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

14、(1)本發(fā)明提供的水基鉆井液提高了鉆井液的3轉(zhuǎn)讀數(shù)、動(dòng)塑比和靜切力，即提高了鉆井液的巖屑攜帶能力，解決了水合物定向井井筒清潔度差的問題。另外，其在4℃下具有良好的低溫流變穩(wěn)定性能。

15、(2)本發(fā)明提供的水基鉆井液，具有較好的抑制頁巖膨脹能力，可有效抑制鉆遇粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖等的水化分散和水化膨脹，維護(hù)井壁穩(wěn)定。

16、(3)本發(fā)明提供的水基鉆井液具有較好的抑制水合物再生成和分解的能力，在4℃、15mpa-20mpa條件下可有效抑制天然氣水合物再生成和分解。

17、(4)本發(fā)明提供的水基鉆井液具有較好的潤滑性能，解決了水平段鉆進(jìn)時(shí)鉆具扭矩增大的問題。

技術(shù)特征：

1.一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的組分：

2.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述堿度調(diào)節(jié)劑為純堿和燒堿的組合，所述純堿和燒堿的質(zhì)量比為(1-2)：1。

3.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述低溫增粘提切劑為羥乙基纖維素和黃原膠的組合，所述羥乙基纖維素和黃原膠的質(zhì)量比為1：1。

4.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述低溫降濾失劑為低黏聚陰離子纖維素pac-lv和羧甲基淀粉的中的一種或兩種的組合。

5.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，復(fù)合型水合物抑制劑為氯化鉀和聚乙烯吡咯烷酮的組合，所述氯化鉀和聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為(6-20)：(1-3)。

6.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述成膜抑制劑是由甲基苯基二甲氧基硅烷和烯丙基二甘醇二碳酸酯制備的改性樹脂單體。

7.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述低溫弱凝膠為檸檬酸鋁和部分水解聚丙烯酰胺的組合，所述檸檬酸鋁和部分水解聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3：5。

8.如權(quán)利要求1所述海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，其特征在于，所述潤滑劑為極壓潤滑劑和聚醚多元醇潤滑劑的一種或兩種的組合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液，由如下重量份數(shù)的組分組成：海水100份，鉆井級(jí)膨潤土2?5份，堿度調(diào)節(jié)劑0.1?0.3份，低溫增粘提切劑0.1?0.3份，低溫降濾失劑0.6?1.5份，復(fù)合型水合物抑制劑3.5?11.5份，成膜抑制劑1?5份，低溫弱凝膠0.06?0.1份，潤滑劑1?3份。本發(fā)明提供的海域天然氣水合物儲(chǔ)層段用水基鉆井液具有優(yōu)異的低溫流變穩(wěn)定性能、抑制頁巖膨脹性能和攜帶巖屑能性，在4℃、15?20MPa條件下可抑制水合物再生成和分解，適用于海域天然氣水合物勘探開發(fā)。

技術(shù)研發(fā)人員：付帆,熊正強(qiáng),李曉東,鄒志飛,李艷寧,彭博一
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京探礦工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28