[發(fā)明專利]一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510380608.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105064937B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)緒新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)緒新
• 主分類號(hào): E21B21/00
• 分類號(hào): E21B21/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法，屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鉆井液是鉆探過(guò)程中，孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。鉆井液是鉆井的血液，又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、鉆井液、無(wú)粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無(wú)需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區(qū)。鉆井液是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。

所謂鉆井液不落地，是指改變挖鉆井液循環(huán)池的傳統(tǒng)做法，在鉆井施工過(guò)程中，利用相關(guān)工藝和技術(shù)，確保鉆井液小循環(huán)施工，并對(duì)巖屑、廢棄鉆井液進(jìn)行無(wú)害化處理，產(chǎn)物從新利用，從而減少土地使用量、降低對(duì)環(huán)境的污染。實(shí)現(xiàn)鉆井液不落地。其關(guān)鍵是鉆井液體系的優(yōu)選，確保鉆井液小循環(huán)施工，廢棄物便于破乳分離。加入破乳劑對(duì)廢棄物進(jìn)行破乳、加入氧化劑對(duì)廢棄物中的聚合物材料進(jìn)行氧化分解，后利用壓濾機(jī)或離心機(jī)對(duì)廢棄物進(jìn)行固液分離，無(wú)害固體分離物用于建筑等，分離后的液體回收使用。

中國(guó)大陸東部渤海灣盆地新生界泥頁(yè)巖沉積物源多為高風(fēng)化條件下的活性粘土。該類巨厚泥巖決定了對(duì)常規(guī)水基鉆井液的高度敏感性。上部地層主要是由處于成巖初期的高活性蒙皂石構(gòu)成，以水化膨脹縮徑為主，縮徑可達(dá)30%以上；中下部部主要由蒙皂石/伊利石、伊利石/綠泥石構(gòu)成，以水化剝蝕垮塌為主，擴(kuò)徑率可達(dá)30~100%。

在鉆井施工過(guò)程中，上部地層泥巖水敏造漿能力強(qiáng)，現(xiàn)有的常規(guī)的PHP鉆井液體系，PHP具有網(wǎng)兜效應(yīng)，即絮凝物為黏糊膠團(tuán)，粒子平均直徑在60~80μm，固控設(shè)備極難清除，含量過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致固控設(shè)備無(wú)法工作。黏糊膠團(tuán)經(jīng)過(guò)鉆頭水眼反復(fù)剪切（水眼處剪切速率高大100000S^-1），黏糊膠團(tuán)被破壞，其中土相持續(xù)分散，導(dǎo)致鉆井液流變性嚴(yán)重惡化，甚至開(kāi)泵困難。現(xiàn)場(chǎng)均采取挖大循環(huán)池，池內(nèi)存放大量水體，通過(guò)采取大水體靜止沉淀絮凝黏糊膠團(tuán)。黏糊膠團(tuán)采用加破乳劑破乳，氧化劑氧化（氧化PHP等聚合物）后才能進(jìn)行壓濾分離；中下部采用的聚合物、聚磺等鉆井液體系，由于亞微米粒子含量高、粒徑中值低1~2.5μm，液相黏度高，導(dǎo)致鉆速慢，鉆井液不能重復(fù)利用，廢棄物難以有效的進(jìn)行固液分離，大多就地排放，既占用大量土地，又嚴(yán)重污染環(huán)境。現(xiàn)有技術(shù)已不能滿足國(guó)家及企業(yè)對(duì)提速提效、保護(hù)環(huán)境的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種針對(duì)高活性粘土的陸相地層上部和中下部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，上部地層采用CaCl₂，中下部地層采用CaO處理方式的鉆井液不落地方法，該方法高效、環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)鉆井液不落地。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法，針對(duì)上部和中下部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，采用不同的處理方式，包括以下步驟：

S1.上部鉆井液處理：上部是強(qiáng)造漿地層，包括以下子步驟：

S11.將配置好的濃度為3~5%的CaCl₂溶液泵入循環(huán)罐，循環(huán)罐中的CaCl₂溶液通過(guò)鉆井鉆頭的管道壓入油井，CaCl₂溶液與油井中的鉆井液混勻，絮凝鉆井液中的土相，確保鉆井液清潔；

S12.通過(guò)固控設(shè)備將絮凝物清除到回收罐，進(jìn)入破乳罐加破乳劑破乳，再經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，固相為泥餅，液相為水，液相泵入循環(huán)罐繼續(xù)鉆井使用；

S13.鉆井達(dá)到強(qiáng)造漿地層的下部，停止泵入CaCl₂溶液，向油井中加入LV-CMC進(jìn)行護(hù)膠，然后再加入強(qiáng)抑制劑PHP聚合物、有機(jī)胺、CaO，使鉆井液適度造漿，保證鉆井液含有適量土相，為下部防塌鉆井液打下基礎(chǔ)；

S2.中下部鉆井液處理：中下部是易垮塌地層，鉆井達(dá)到中下部的易垮塌地層前，鉆井液在強(qiáng)抑制體系的基礎(chǔ)上，加入LV-CMC、磺酸鹽聚合物和超細(xì)碳酸鈣封堵防塌處理劑，加入堿度調(diào)節(jié)劑，鉆井液體系轉(zhuǎn)換為弱鈣強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系，確保易垮塌地層的井眼穩(wěn)定，固控設(shè)備將鉆井液中的有害固相清除到回收罐，再將有害固相泵入到破乳罐，向破乳罐中加入破乳劑和強(qiáng)氧化劑，有害固相發(fā)生破乳，并氧化分解有機(jī)物，反應(yīng)完全以后經(jīng)壓濾機(jī)壓濾，得到固相泥餅和液相，固相泥餅做建筑材料使用，液相進(jìn)入循環(huán)罐用于循環(huán)鉆井。