[發明專利]一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液及其制備方法

有效

• 申請號: 201711212432.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109837072B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 甄劍武;林永學;高書陽;唐文泉;宣揚;陳曉飛;柴龍;王顯光;韓子軒
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/514
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發明涉及鉆井領域的一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液及其制備方法。所述適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，包含質量份數計的以下組分：水，100份；膨潤土，1～3份；降濾失劑，0.5～4份；流型調節劑，0～0.7份；封堵防塌劑，2.5～5.5份；納米封堵防塌劑，0.5～4.5份；抑制防塌劑，4～9份；潤滑劑，1～5份；密度調節劑，0～170份；純堿，用量為膨潤土重量的4～6％。本發明采用氯化鉀和聚胺抑制頁巖地層黏土水化能力較強，多種納米封堵材料和微米封堵材料能夠形成較致密的封堵層，實現對頁巖地層微孔縫有效封堵，具有較好的流變性和潤滑性，總體性能較好，能夠滿足頁巖氣長水平段鉆井的需要。

技術領域

本發明涉及鉆井領域的水基鉆井液，更進一步說，涉及一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液及其制備方法。

背景技術

頁巖氣開發是改變我國油氣資源勘探開發格局，培育戰略新興產業的重要方向。我國的頁巖氣開發起步較晚，對頁巖氣地層的認識及鉆井開發技術水平相對較低。在實際鉆井過程中，鉆遇強水敏性泥頁巖常出現井壁失穩的情況，給安全鉆完井施工帶來較大困難，常引起井塌、卡鉆等井下復雜情況，導致非生產時間增加、污染產層，甚至井眼報廢，造成重大經濟損失。

如何解決泥頁巖地層的井壁失穩是一直困擾鉆井工程的技術難題。鉆井過程中，超過90％的井壁失穩是由泥頁巖地層失穩引起的。其主要原因，其一是泥頁巖地層中的水敏性黏土礦物遇到鉆井液的水相而水化，導致黏土顆粒膨脹、分散，產生水化應力、降低泥頁巖的膠結強度；其二是頁巖地層裂縫及層理發育，存在大量的裂縫，鉆井液在壓力作用下快速進入裂縫，并沿裂縫往地層深處侵入，引起地層壓力快速升高，短時間內改變了井壁應力分布，導致井壁薄弱帶失穩。因此提高鉆井液的抑制性和封堵能力，是保持頁巖地層井壁穩定的重要手段。

近幾年來，隨著頁巖氣勘探開發的需要，國內陸續研發出了一系列抑制、封堵水基鉆井液體系。在抑制性方面，大多采用水溶性的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、銨鹽、有機胺(如聚胺、聚醚胺等)、多羥基類有機物(如多元醇、聚合醇等)等化學劑，一種或多種化學劑協同對黏土水化起到較強的抑制作用。在封堵性方面，大多采用常規封堵材料和/或納米封堵材料對頁巖地層實施封堵，但是對頁巖地層大量存在的微裂縫、微孔隙如何實施有效封堵，盡可能減少或阻止鉆井液及濾液侵入頁巖地層，最大限度保持頁巖地層的穩定狀態，仍是需要亟待解決的技術難題。

公開號為106634900A的中國專利(申請號為CN201610882474.2)提出了一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鉆井液，在抑制性方面采用了氯化鉀和聚丙烯酰胺鉀鹽作為抑制劑，鉀離子嵌入黏土晶層具有一定抑制作用，但是沒有多點吸附拉緊黏土晶層間距的作用；封堵材料采用碳酸鈣和納米二氧化硅，具有一定封堵能力，但是缺乏可變形及纖維狀的封堵材料，不利于形成致密的封堵層，對微米及以上的裂縫封堵效果較差；pH值調節劑采用了氫氧化鈉，但是鈉離子有促進黏土水化的作用，不利于鉆井液充分發揮出抑制性。

因此，對水基鉆井液有效封堵頁巖地層的微裂縫、微孔隙的研究，提高鉆井液的頁巖地層穩定能力，具有重要的現實意義。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液。具體地說涉及一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液及其制備方法。其抑制性和封堵性較強，適用于頁巖氣水平井鉆井勘探開發的需要。

本發明目的之一是提供一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，包含按重量份數計的以下組分：

水，100份；

膨潤土，1～3份，優選1.0～2.5份；鉆井液造漿的材料；

降濾失劑，0.5～4份，優選1.0～4.0份；鉆井液濾失造壁的材料；

流型調節劑，0～0.7份，優選0.1～0.5份；鉆井液流變性能調節的材料；