[發明專利]一種納米磨料鉆井液及鉆井方法

在審

• 申請號: 201810708002.4
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108997986A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 盛茂;田守嶒;李根生;黃中偉;高世旺
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C09K8/08
• 分類號: C09K8/08;C09K8/03;E21B7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗麗;沈金輝

本發明提供了一種納米磨料鉆井液及鉆井方法。該納米磨料鉆井液中含有納米氧化鋁顆粒或二氧化硅納米顆粒。本發明還提供了一種采用上述鉆井液的鉆井方法。本發明的鉆井方法在確保高效破碎硬巖、提高機械鉆速的同時，能保證噴嘴和管壁不受磨損。

技術領域

本發明涉及一種含有納米磨料的鉆井液及采用其的鉆井方法，屬于油氣開采技術領域。

背景技術

深層油氣資源是目前和未來我國油氣資源戰略接替的重要領域。根據新一輪全國油氣資源評價的最新統計結果，我國油氣剩余地質資源量中深層油氣資源占40％左右(其中：深層石油資源占30％，深層天然氣資源占50％)。近年我國發現的特大型油氣田，如塔里木、川東北、松遼深層等均處于大于4500m的深層。深井鉆完井是高效開發深層油氣資源的關鍵技術。

然而，我國80％左右的深層油氣資源都處在復雜巖性、復雜壓力系統等世界公認的高難度地區，使我國深層鉆完井面臨前所未有的復雜技術難題，特別是地層巖石硬度高，可鉆性差，鉆速慢、鉆井周期長(數月甚至數年)。

磨料射流輔助破巖鉆井技術由來已久，其技術原理是向鉆井液中混入一濃度的硬質粒子，并通過鉆頭噴嘴以高壓射流形式沖擊、破碎井底巖石，促進巖石產生微裂縫，達到輔助鉆頭齒破巖的目的，進而大幅度提高機械鉆速。上世紀六十年代初Bobo首先應用磨料射流鉆油井，這種方法大幅度提高了鉆井速度，1963年Bobo公開了一種磨料射流鉆油井鉆進裝置(申請號為US3112800A)。1966年美國海灣石油公司(Gulf Oil)公開了一種磨料射流鉆油井鉆頭噴嘴(申請號：US3289775A)。但磨料射流對鉆具和鉆頭噴嘴的嚴重磨損，甚至發生噴嘴脫落、管壁刺漏等井下事故，致使該項技術在石油鉆井中未能取得推廣應用。

近年來美國Partical Drilling Technology Inc公司提出的粒子沖擊鉆井技術類似于磨料射流破巖輔助鉆井技術(公開號為US20060016622)，其技術原理是由粒子注入系統向鉆井液中混入一定濃度的圓形鋼球粒子，粒子經鉆頭水眼加速后沖擊破碎巖石。粒子沖擊巖石后被鉆井液攜帶返回地面進入粒子處理系統，重復回收粒子使用。但該技術仍未解決鋼球粒子磨損鉆具的難題，僅是降低了磨損量，同時整個鉆井系統復雜，增加了鉆井維護成本，粒子回收裝置可靠性差。

因此，克服原有磨料射流輔助破巖鉆井方法的鉆具磨損難題成為了本領域亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種破巖鉆井的方法，該鉆井方法在確保高效破碎硬巖、提高機械鉆速的同時，能保證噴嘴和管壁不受磨損。

為了實現上述技術目的，本發明首先提供了一種納米磨料鉆井液，該納米磨料鉆井液中含有納米氧化鋁顆粒或二氧化硅納米顆粒。

本發明的納米磨料鉆井液是一種磨料鉆井液，不會磨損鉆具和鉆頭噴嘴等鉆具設備，而且可以打磨拋光鉆具管壁，可以降低鉆具管壁的粗糙度、減少流動摩阻，使得沿程水力能量損失少，提高鉆頭水力能量，增加能量利用率。

為了實現上述技術目的，本發明又提供了一種鉆井方法，該鉆井方法采用的鉆井液為本發明的納米磨料鉆井液。

本發明的采用納米磨料射流輔助破巖的鉆井方法，是一種磨料射流的鉆井方法。由于采用的納米材料的粒徑小、質量輕，使得采用的鉆井液漿液的粘度小，鉆井所需的泵注壓力低，節省了作業成本和作業風險。

本發明的納米磨料鉆井液及采用該鉆井液的鉆井方法，在確保高效破碎硬巖、提高機械鉆速的同時，能保證噴嘴和管壁不受磨料磨損。

本發明的納米磨料鉆井液及采用該鉆井液的鉆井方法可以保證長時間持續進行鉆井作業，降低起下鉆和更換管柱、鉆頭的時間，提高鉆井的工作效率。

附圖說明

圖1為本發明一具體實施方式中納米磨料鉆井液的密度與沖擊壓力關系曲線。