[發明專利]一種高性能水基鉆井液配方

有效

• 申請號: 201710850420.2
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107573911B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 陳安亮;張現斌;黃達全;陳程斌;張向明;王磊磊;蘇君;張健;馮超;魏盡然
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24;C09K8/42;C09K8/514
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明公開了一種高性能水基鉆井液，包括如下重量份組成：淡水100份、膨潤土2?6份、包被劑0.2?0.6份、降濾失劑0?5份、潤滑降濾失劑1?6份、潤滑劑0?4份、防塌封堵劑2?6份、頁巖抑制劑6?8份、pH調節劑0.2?0.4份、加重劑60份；所述潤滑降濾失劑為硼酸酯改性氧化石墨烯，本發明提供的高性能水基鉆井液體系，具有強抑制、強封堵的特點，同時具有低的潤滑系數，井下摩阻小，適合于定向井、大位移井施工作業。

技術領域

本發明屬于石油鉆井用鉆井液技術領域，具體涉及一種高性能水基鉆井液。

背景技術

隨著我國社會經濟的快速發展，對能源需求越來越高，在石油天然氣等能源勘探開發中大位移井、非常規油氣長水平段水平井等復雜結構井逐步成為提高油氣資源開采效果的主要鉆井方式，數量不斷增多，鉆井液的抑制潤滑性與井下復雜事故之間的矛盾越來越突出。油基鉆井液具有良好熱穩定性，抑制性好，有利于井壁穩定性，潤滑性好等優點，但是其環境可接受能力差，成本高，限制了其在深井超深井和復雜結構井的應用。從環境保護方面來說，水基鉆井液相比油基鉆井液更加環保，氯化鉀聚合物鉆井液體系因其良好的抑制性，在一些復雜結構井將有更廣闊的應用前景。

大位移井鉆井過程中，主要面臨井壁穩定、井眼清潔和潤滑防卡三個方面的技術難題。由于井壁穩定性受到地層巖石強度、井壁圍巖的應力狀態、井眼軌跡及地應力方位等因素的共同影響，大位移井井壁穩定問題較常規井更為突出，對鉆井液的抑制封堵性能提出更高的要求，井壁不穩定，易導致掉塊，也會增大摩阻，甚至造成井下事故的發生。另外大位移井井眼清潔困難，巖屑不易及時被攜返至地面，極易形成巖屑床，增加了鉆進和起下鉆過程中的扭矩與摩阻，降低鉆速，還容易導致卡鉆事故的發生。隨著水平位移的增加，大部分鉆具躺在井眼的底部，鉆柱與井壁接觸面積很大，導致摩阻很大，嚴重時，鉆壓無法加至鉆頭。目前水基鉆井液用潤滑劑在處理大斜度井及長水平段水平井出現托壓問題，效果不明顯。水基鉆井液的潤滑性是限制其在大斜度井及長水平段水平井應用的重要因素。因此，研制一種新型高性能水基鉆井液，提高其潤滑性，同時兼具優良的抑制性和封堵性，增強高性能水基鉆井液在大位移井、頁巖油氣和致密油氣水平井等復雜結構井施工中潤滑減阻性能，提高井壁穩定能力，有效提高鉆井速度，對我國鉆井液技術的進步具有重要的促進作用。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，發明了一種高性能水基鉆井液，添加含有硼酸酯改性氧化石墨烯，改善該鉆井液體系的潤滑性能，顯著降低水基鉆井液的潤滑系數，且該鉆井液體系具有較強鉆井液的抑制性和封堵性，能夠滿足大位移井施工要求。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：

一種高性能水基鉆井液配方，包括淡水100份、膨潤土2-6份、包被劑0.2-0.6份、降濾失劑0-5份、潤滑降濾失劑1-6份、潤滑劑0-4份、防塌封堵劑2-6份、頁巖抑制劑6-8份、pH調節劑0.2-0.4份、加重劑60份；

所述潤滑降濾失劑為硼酸酯改性氧化石墨烯。

所述硼酸酯為含氨基的硼酸酯，優選為含有氨基的咪唑啉型硼酸酯和酰胺型硼酸酯；所述含氨基咪唑啉型硼酸酯為油酸咪唑啉型硼酸酯、月桂酸咪唑啉型硼酸酯；

所述含氨基酰胺型硼酸酯為硬脂酸二乙二醇酰胺型硼酸酯；

所述潤滑降濾失劑的制備方法，包括如下步驟：

將1-3重量份的氧化石墨烯超聲分散在40-60重量份的乙醇中，加入20-30重量份的含氨基的硼酸酯，在60-100℃下反應5-12h，反應結束抽濾，用去離子水洗滌，烘干得產品。

所述包被劑為聚丙烯酰胺鉀鹽或陽離子聚丙烯酰胺；

所述降濾失劑為羧甲基纖維素CMC-LV或聚陰離子纖維素PAC；

所述潤滑劑為改性植物油，脂肪酸甲酯、油酸甲酯、單油酸甘油酯；