[發明專利]環保型多硅基強抑制鉆井液

在審

• 申請號: 201710559043.7
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107312509A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 李海斌;劉寶鋒;吳雄軍;王翔;黨冰華;藍強;李波;于雷;徐運波;陳健
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 侯華頌,李勇

技術領域

本發明涉及一種石油地質勘探與開發技術領域所用的鉆井液，具體來說，是一種環保型多硅基強抑制鉆井液。

背景技術

井壁穩定是鉆井過程中經常遇到的技術難題。據統計，石油工業每年用于處理井壁穩定事故的經費高達7億美元。在針對采用何種鉆井液體系實現鉆井過程中井壁穩定國內外進行了大量的實驗研究，在水基鉆井液體系和油基鉆井液、合成基鉆井液等方面進行摸索探討。尤其在一些特殊的頁巖地層，井下條件非常復雜，想要使井眼長期穩定，以利于下部儲層的繼續鉆進，主要還是以油基鉆井液為主。盡管油基鉆井液因為其鉆井效率被廣泛的應用，但隨之而來的是，鉆屑處理帶來更多環保壓力和費用。更嚴重的是，一旦發生漏失，油基鉆井液比水基鉆井液損失更大，而且頁巖地層的一些天然裂縫通常會發生鉆井液失返。

在使用水基鉆井液技術方面，硅酸鹽鉆井液經過多年的研究與應用以其強抑制能力展現出其在井壁穩定方面的優勢，但是該體系同時存在流變性難以調控、或以加入氯化鉀等鹽類處理劑以調節流變性卻導致一定的環境影響、API濾失量較高的問題，致使阻礙該體系大規模的應用，尤其在國內應用的更少。

黃寧等人于2014年3月在《鉆井液與完井液》上分開發表的論文“無土相硅酸鹽-烷基葡萄糖苷鉆井液”中提出通過在鉆井液中引入了烷基葡萄糖苷APG，并對添加配伍的處理劑進行優選，可在一定程度上解決硅酸鹽鉆井液體系的流變性和高溫高壓濾失量不易控制的問題，但該方法中APG加量偏高(5％)，且為提高鉆井液封堵性能而添加的乳化瀝青和聚合物凝膠等配套處理劑容易對環境造成傷害，不適合在環境敏感區域應用或規模化推廣應用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，就提高水基鉆井液在鉆井過程中尤其是在頁巖地層中穩定井壁的效果，并改善以往硅酸鹽鉆井液體系流變性難以調控、或以加入氯化鉀等鹽類處理劑以調節流變性卻導致一定的環境影響、濾失量較高的問題，提供一種環保型多硅基強抑制鉆井液，以利于進一步提高井壁穩定效果且對環境無污染。

本發明的技術方案是：

一種環保型多硅基強抑制鉆井液，在不加重鉆井液密度條件下，包含下列重量份的原料：硅酸鹽A為1～1.5份、硅酸鹽B為2～2.5份、硅基流變調節劑為2～2.5份、硅基高溫穩定劑為1～1.5份、護膠劑為1～1.5份、弱凝膠抗高溫降濾失劑為3～4份、抗溫天然降濾失劑為0.5～1.0份、理想充填劑4～5份、乳液封堵劑1.5～2份、鉀離子堿性調節劑為0.7～1.0份、鈉基膨潤土為3～4份及水76～81份。

上述的硅酸鹽A為模數在1.5～2.6之間的硅酸鈉；硅酸鹽B為模數在2.0～2.8之間的硅酸鉀；硅基流變調節劑為聚甲基硅氟氧烷為主的化合物，即鉆井液用硅氟降粘劑(SF-1)；硅基高溫穩定劑為有機硅氟穩定劑(SF-4)；護膠劑為天然纖維素類聚合物，即殼聚糖；弱凝膠抗高溫降濾失劑為羧甲基磺化酚醛樹脂為主的處理劑，包括SD101、SD102；抗溫天然降濾失劑為改性淀粉，包括羧甲基淀粉鈉(CMS-Na)、羥丙基淀粉(HPS)；理想充填劑為經過粒度分布優化后的惰性粒子復配物，主要為粒徑為1500目～6000目的超細碳酸鈣；乳液封堵劑為納米級乳化石蠟，即納米乳液；鉀離子堿性調節劑為氫氧化鉀；鈉基膨潤土為市售工業品。

由于硅酸鹽抑制劑為模數在1.5～2.6之間的硅酸鈉和模數在2.0～2.8之間的硅酸鉀，兩種藥劑均為粘稠的半透明液體，在鉆井液中可以部分水解生成膠態沉淀，可使部分粘土顆粒聚積沉淀，從而使鉆井液保持較低的固相含量和濃度。同時，硅酸鹽還可以與高價陽離子產生沉淀，使裂縫性地層的一些裂縫發生愈合或提高井壁的破裂壓力，從而起到化學固壁的作用。

硅基流變調節劑為聚甲基硅氟氧烷為主的化合物，即鉆井液用硅氟降粘劑(SF-1)。SF-1在鉆井液中主要通過在粘土顆粒的斷鍵邊緣上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的端/面和端/端連接，減弱或拆散空間網架結構，從而顯著降低鉆井液的黏度和切力，起到調節流型的作用。同時，該處理劑還可以在一定程度上起到防塌降濾失的作用。

硅基高溫穩定劑為有機硅氟穩定劑(SF-4)，SF-4的分子結構中含有高價陽離子Si⁴⁺，可通過以Si⁴⁺為吸附基與有機處理劑形成絡合物，在帶負電的粘土表面發生牢固而受溫度影響較小的靜電吸附，提高鉆井液體系的高溫穩定性，同時在一定程度上抑制粘土顆粒的高溫分散。