[發明專利]強抑制強封堵鉆井液

無效

• 申請號: 201210373463.3
• 申請日: 2012-09-30
• 公開（公告）號: CN102863947A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 黃治中;魏云;喬東宇;李稱心;鄭義平
• 申請（專利權）人: 中國石油集團西部鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/16
• 分類號: C09K8/16;C09K8/24;C09K8/22;C09K8/20
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 湯建武;湯潔

技術領域

本發明涉及石油鉆井用鉆井液技術領域，是一種強抑制強封堵鉆井液。

背景技術

鉆井液是一種在鉆井過程中具有攜帶清除鉆屑、冷卻潤滑鉆頭、平衡地層壓力、保護井壁穩定及保護油層不受傷害等多種作用的工作流體，其性能直接影響到鉆井效率、井下安全和成本控制，是鉆井工程技術的重要組成部分。鉆井工程中，經常鉆遇強水敏泥頁巖地層，容易造成鉆頭泥包、井壁垮塌、井徑縮小、扭矩增大、鉆具受卡等復雜事故，給鉆井工程帶來極大的危害。為解決上述問題，在過去幾年內，采用了多種方法提高水基鉆井液的抑制性能，如：鉀鈣基鉆井液、有機鹽鉆井液、陽離子聚合物鉆井液、聚合醇鉆井液和硅酸鹽鉆井液等。這些鉆井液在抑制泥頁巖水化以及防止井壁垮塌等方面都發揮了較大的作用，但仍然存在著多種局限性。油基鉆井液能夠很好解決強水敏泥頁巖地層引起的復雜問題，但油基鉆井液存在著成本高、施工難度大、污染環境、安全性差等一系列問題，其推廣和應用受到了制約。為了滿足環境保護的要求，可以代替油基鉆井液的水基鉆井液在石油工業中的需求日益增長。近年來，國內外不少公司和研究機構分別研究開發出了一類新型的具有強抑制性的氨基型水基鉆井液，可以代替油基鉆井液鉆遇強水敏泥頁巖地層，取得了優異的應用效果。這些鉆井液幾乎都用到了一種最基本的井壁穩定劑，即K⁺離子。由于影響井壁穩定的主要因素是泥頁巖地層的水化膨脹，K⁺具有極強抑制泥頁巖水化膨脹的能力，因此，K⁺被大量地用作井壁穩定劑。一般認為：K⁺離子的半徑與粘土硅氧四面體底面由氧形成的六角環的半徑相近，且K⁺離子的水化能較小，較容易進入粘土晶層間隙，從而把水化半徑和水化能較大的Ca²⁺、Na⁺等離子交換出來，進入六角環空腔的K⁺?與粘土晶片進行較牢固的結合，從而抑制了粘土的水化膨脹。目前，廣泛用于鉆井液中的K⁺抑制劑主要是氯化鉀，也有少量硫酸鉀的應用報道。但是，無論是氯化鉀還是硫酸鉀在鉆井液中電離后提供K⁺抑制劑的同時，也不可避免的引入了大量的Cl^-、SO₄^2-等陰離子。這些陰離子對整個鉆井液體系性能不但沒有積極貢獻，相反，由于大量陰離子的存在，使鉆井液礦化度升高，這就在一定程度上降低了其它處理劑的使用效率。

發明內容

本發明提供了一種強抑制強封堵鉆井液，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決在強水敏泥頁巖地層中由于鉆井液中引入了大量Cl^-、SO₄^2-等陰離子，使鉆井液礦化度升高，降低了其它處理劑的使用效率的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種強抑制強封堵鉆井液：按重量百分數含有強抑制劑0.5%至15%、強封堵劑0.5%至7%、膨潤土為0.5%至5%、降濾失劑0.2%至6%、包被劑0.1%至0.5%、余量為水。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：

上述強抑制強封堵鉆井液：按重量百分數還含有流型調節劑0.1%至1.5%、潤滑劑0.1%至2%和加重劑0.5%至70%中的一種或一種以上組合物。

上述強抑制劑為鉀鈣復合抑制劑、氯化鉀、硅酸鉀、甲酸鉀、有機鹽、胺基聚合物和季銨鹽陽離子中的一種或一種以上組合物。

上述強封堵劑為陽離子改性瀝青、磺化瀝青、天然瀝青粉、陽離子乳化瀝青、膠體瀝青、膠乳、乳化石蠟中的一種或一種以上組合物。

上述膨潤土為坂土。

上述降濾失劑為羧甲基淀粉、水解聚丙烯晴銨鹽、磺化酚醛樹脂、腐植酸多元共聚物、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素中的一種或一種以上組合物。

上述包被劑為兩性離子聚合物或陽離子聚合物；流型調節劑為TX或XY-27或SK-3；潤滑劑為液體潤滑劑；加重劑為重晶石或鐵礦粉。

本發明通過強抑制劑溶解后產生的高濃度的K⁺，對強水敏泥頁巖的水化起到很強抑制作用；同時，強抑制劑溶解后產生的陰離子通過吸附基能與粘土表面發生吸附作用，在粘土表面形成保護膜，從而阻止了粘土的水化；強封堵劑對微裂縫強水敏泥頁巖地層能夠實現強封堵，形成真正意義的隔離膜；從而防止了強水敏泥頁巖地層井壁失穩；具有封堵性好、抑制性強、潤滑性好、高溫性能穩定、對儲層傷害小和無污染的特點，提高了生產效率。

具體實施方式