[發(fā)明專利]一種鉆井液用活度調(diào)節(jié)劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910060666.9
• 申請(qǐng)日: 2019-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN111471441A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敬輝;李公讓;于雷;喬軍;劉寶鋒;王莉萍;鄭成勝;李海斌;吳雄軍;徐運(yùn)波;劉振東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)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(hào): C09K8/24
• 分類號(hào): C09K8/24
• 代理公司: 東營(yíng)雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發(fā)明涉及一種鉆井液用活度調(diào)節(jié)劑，包含以下重量份的組分：小分子多元醇30?60份，有機(jī)鹽20?50份，水10?35份，流型調(diào)節(jié)劑2?6份，消泡劑0.1?1份。本發(fā)明所述的鉆井液用活度調(diào)節(jié)劑，能夠顯著降低鉆井液活度，有效提高泥頁(yè)巖的膜效率，穩(wěn)定井壁效果好，同時(shí)避免了現(xiàn)有技術(shù)中大量加入無(wú)機(jī)鹽對(duì)環(huán)境造成的不良影響，并且對(duì)鉆井液流變性和濾失性能影響小，無(wú)需額外添加處理劑進(jìn)行鉆井液流型調(diào)節(jié)，是一種功能型環(huán)保鉆井液處理劑。在泥頁(yè)巖地層采用水基鉆井液鉆進(jìn)時(shí)，加入活度調(diào)節(jié)劑可以降低鉆井液的水活度，提高泥頁(yè)巖地層的膜效率，從而減緩泥頁(yè)巖的滲透水化，有利于井壁穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于降低鉆井液活度的鉆井液處理劑，可用于低活度水基鉆井液體系的配制。

背景技術(shù)

近年，隨著石油勘探開發(fā)向深部和復(fù)雜地層發(fā)展，深井、超深井和復(fù)雜井越來(lái)越多，所鉆遇的地層越來(lái)越復(fù)雜，特別是一些頁(yè)巖油氣大位移水平井，由于水平井段長(zhǎng)、井眼軌跡復(fù)雜等，鉆進(jìn)中地層易發(fā)生井漏、垮塌、縮徑、嚴(yán)重造漿等問(wèn)題，導(dǎo)致井下復(fù)雜情況增加，資料表明70-90％的井眼問(wèn)題均與泥頁(yè)巖的不穩(wěn)定性有關(guān)。泥頁(yè)巖遇水極易水化膨脹分散，造成井壁的坍塌。因此應(yīng)該盡量減少鉆井液濾液向地層的侵入量，抑制黏土礦物的水化膨脹，從而保證井壁的穩(wěn)定。

鉆井過(guò)程中，由鉆井液向頁(yè)巖驅(qū)動(dòng)水的動(dòng)力是鉆井液與頁(yè)巖間的水化學(xué)勢(shì)之差，影響它的主要因素是鉆井液壓力與孔隙壓力之差及鉆井液水活度與頁(yè)巖水活度之比。只有存在較高效率的半透膜時(shí)，鉆井液與頁(yè)巖的水活度差才能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)控制水的遷移。國(guó)內(nèi)外研究證明，泥頁(yè)巖特別是古老的泥頁(yè)巖，具有半透膜作用。只是它不是“理想”的半透膜，而是“非理想”的半透膜，也就是說(shuō)部分溶質(zhì)是可以擴(kuò)散滲透的。理想半透膜的滲透壓計(jì)算公式如下：

式中，△π為滲透壓；R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；為水的摩爾體積；a_s為泥頁(yè)巖的水活度；a_m為鉆井液的水活度。由公式可知，降低鉆井液的活度可以降低滲透壓，當(dāng)鉆井液的水活度小于泥頁(yè)巖的水活度時(shí)，甚至可以產(chǎn)生反向的滲透壓力。降低滲透壓可以減緩滲透水化速度，有利于抑制黏土礦物的滲透水化，利于泥頁(yè)巖地層的井壁穩(wěn)定。目前，水基鉆井液中降低鉆井液水活度的手段通常是加入無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、甲基葡萄糖苷等物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。中國(guó)專利號(hào)201510493726.8公開了《一種智能封堵水基鉆井液》包含水活度調(diào)節(jié)劑，其中所述水活度調(diào)節(jié)劑選自氯化鈉、氯化鉀、甲酸鉀、甲酸鈉和氯化鈣中的一種或多種。但鹽類物質(zhì)的加入通常會(huì)對(duì)鉆井液性能影響較大，不利于流變性和濾失性能的調(diào)控，并且過(guò)多鹽的使用會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。文獻(xiàn)《甲基葡萄糖苷的防塌機(jī)理研究》(天然氣工業(yè)，2007年2月)介紹了甲基葡萄糖苷單獨(dú)使用或與無(wú)機(jī)鹽復(fù)配使用均可將鉆井液水活度降到0.85以下，但甲基葡萄糖苷降低活度效果有限，加量達(dá)58％時(shí)才能將活度降至0.84，并且與無(wú)機(jī)鹽復(fù)配使用時(shí)，鉆井液流變性能調(diào)控困難，不能滿足安全快速高效鉆井的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足，提供一種降低活度能力顯著、環(huán)境相容性好、對(duì)鉆井液流變性能影響小的水基鉆井液用活度調(diào)節(jié)劑。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種鉆井液用活度調(diào)節(jié)劑包含以下重量份的組分：小分子多元醇30-60份，有機(jī)鹽20-50份，水10-35份，流型調(diào)節(jié)劑2-6份，消泡劑0.1-1份。

所述的小分子多元醇包括乙二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、正丁醇中的一種或幾種；

所述有機(jī)鹽包括甲酸鉀、甲酸鈉、乙酸鉀、乙酸鈉、乙酸鈣、乳酸鉀中的一種或幾種；

所述流型調(diào)節(jié)劑包括磺化苯乙烯-馬來(lái)酸共聚物、聚丙烯酸鈉中的一種或兩種；

所述消泡劑包括甘油聚醚、磷酸三丁酯、硅醚油、甲基硅油中的一種或幾種。