[發明專利]一種環保型鉆井液粒度優化的方法

在審

• 申請號: 201810076954.9
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN110080700A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李公讓;韓來聚;李作會;周延軍;劉振東
• 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: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06;C09K8/24;C09K8/42
• 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

一種環保型鉆井液粒度優化的方法，室溫下，將納微顆粒和微細顆粒加入鉆井液，然后高速攪拌30min~60min，使加入上述顆粒后鉆井液粒度分布在20μm以內呈正態分布，整體呈雙峰分布，即可實現鉆井液粒度優化。所述鉆井液包括3~5%wt鈉基膨潤土、1~3%wt磺化酚醛樹脂，pH=7~10。所述納微顆粒粒徑范圍為2～5μm，在鉆井液中含量0.1~5%wt；所述微細顆粒粒徑范圍為5～20μm，在鉆井液中含量0.1~8%wt。該方法利用不同粒度的無毒顆粒對鉆井液粒度分布進行優化，在井壁形成優質泥餅，有利于安全快速鉆井，適用于石油鉆井滲漏型堵漏、井壁加固等領域。

技術領域

本發明涉及石油鉆井化工助劑領域，特別涉及一種環保型鉆井液粒度優化的方法。

背景技術

根據資料統計分析，鉆完井工程占據和現代油氣田勘探開發總成本的40~60%，鉆井工程質量的好壞直接影響到可取得的經濟效益。鉆井過程中的井壁穩定、泥餅質量、鉆速的快慢、井下復雜情況的預防和處理都離不開鉆井液性能的控制。在鉆井過程中，需要隨時調控鉆井液的密度、粘度等性能，保持鉆井液體系的穩定性和潤滑性能，增強鉆井液的濾失造壁性，在井下出現復雜情況時及時調整鉆井液的性能。鉆井液的各項性能都與鉆井液固相粒度的分布情況有著直接或間接的關系，通過調整鉆井液固相顆粒含量、尺寸大小、分布情況以及級配關系在很大程度上可以影響鉆井液的各項性能。

分散于鉆井液中的固體顆粒成為鉆井液中的固相，它的來源主要有兩種，一是來源于被破碎巖石產生的巖屑，二是為鉆井工藝要求而人為加入的。在鉆井過程中，鉆井液中固相顆粒的粒度分布對鉆井液的常規性能參數和油層保護性能具有很大的影響。它可以影響鉆井液的流變性、泥餅質量的好壞和濾失量的大小,對鉆井工藝復雜問題(如泥頁巖和煤層的垮塌、縮徑、卡鉆、壓力激動等)有很大影響，尤其是深井，隨著鉆屑等受到長時間研磨，鉆井液中劣質固相含量增加，固相顆粒粒度分布不合理，很容易出現流變性和失水等性能失去控制的情況，影響井下的安全。鉆井液中固相顆粒粒度分布不合理對儲層損害也有很大影響。首先鉆井液顆粒粒徑分布對泥餅質量有重要影響，調整鉆井液顆粒粒徑分布可形成薄而致密的優質泥餅。常規屏蔽暫堵的主要特點是利用鉆井液中已有固相粒子對油氣儲層的堵塞規律，根據需要人為地向鉆井液中加入一些與孔喉的堵塞機理相匹配的架橋粒子、填充粒子和可變形粒子，使這些粒子能快速地在井壁周圍形成有效的、滲透率幾乎為零的屏蔽環，阻止后續作業入井流體中的固、液相侵入地層。但是目前采用的技術僅僅考慮了屏蔽暫堵材料與地層孔喉之間的關系，并沒有考慮到在鉆井液中已經存在的固相顆粒對暫堵劑匹配的影響。鉆井過程中通過使用四級固控設備，取得了一定的效果，但在措施的針對性不足。

現有的研究者提出了針對儲層進行粒度分布調整的方法。申請號為201310453524.1的專利提出了根據目標儲層的最大孔喉直徑D90，對鉆井液和封堵屏蔽劑粒度分布曲線的分析，篩選出鉆井液和封堵屏蔽劑的顆粒粒徑配比。申請號為201610881250.X的專利提出了高溫超深井儲層用的低傷害粒度級配加重水基鉆井液，適用于微裂縫發育的頁巖長水平井段的鉆進。其技術方案是制備該鉆井液所用原料的組分及含量：膨潤土13.5-15；碳酸鈉0.675-0.75；氧化鈣4.5-5；攜砂劑2.7-3；磺化酚醛樹脂45-50；磺化褐煤樹脂45-50；磺化褐煤45-50；釩鈦鐵礦粉和毫微重晶石調節密度至2.50g/cm³；潤滑劑27-30；無滲透井壁穩定劑27-30；納米碳酸鈣27-30；防塌劑18-20；自來水900-1000。先配置好粘土基漿后，再在500r/min攪拌下加入氧化鈣，繼續攪拌后依次加入上述處理劑，再調節體系密度為2.5g/cm³最后制備形成該低傷害粒度級配加重水基鉆井液。這些研究對鉆井液粒度分布調整起著重要的推動作用，但未能針對環保型處理劑進行粒度分布的優化，或者在粒度分布形態、尺寸大小、含量方面還有待進一步明確。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種環保型鉆井液粒度優化的方法，該方法利用不同粒度的無毒顆粒對鉆井液粒度分布進行優化，在井壁形成優質泥餅，有利于安全快速鉆井，適用于石油鉆井滲漏型堵漏、井壁加固等領域。