[發(fā)明專利]一種頁巖氣井用水基鉆井液及其生產方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910948499.1
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110628398B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 鄭和;王亞寧;龔厚平;蔡巍;陳文可;張曉紅
• 申請（專利權）人: 中石化華東石油工程有限公司
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任利國

本發(fā)明涉及一種頁巖氣井用水基鉆井液及其生產方法，依次包括如下步驟，⑴準備原料，水1000份；鈉基膨潤土45～50份；水溶性抑制加重劑Ⅱ型500份；水溶性抑制加重劑Ⅲ型100份；抑制防塌劑無熒光白瀝青15～20份；固體聚合醇10～20份；降濾失劑10～20份；聚胺抑制劑0.5～1份；超細碳酸鈣20～30份；極壓潤滑劑10～25份；包被抑制劑0.5～1份；⑵將鈉基膨潤土與水混合并攪拌，常溫下養(yǎng)護至少24小時；⑶在攪拌下先加入水溶性抑制加重劑Ⅱ型和Ⅲ型，再加入抑制防塌劑無熒光白瀝青和固體聚合醇，再加入降濾失劑和聚胺抑制劑，再加入超細碳酸鈣和極壓潤滑劑，最后加入包被抑制劑，再調節(jié)pH值和密度。該鉆井液具有高封堵性、強抑制性和極好的潤滑性，可以滿足頁巖氣水平井的安全鉆井需求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種頁巖氣井用水基鉆井液，還涉及一種頁巖氣井用水基鉆井液的生產方法，屬于石油天然氣鉆井技術領域，可滿足頁巖氣井施工的需要，以取代油基鉆井液。

背景技術

21世紀以來，以美國為代表，通過水平井鉆井和多級水力壓裂開發(fā)技術掀起了“頁巖氣革命”，很快這股浪潮席卷全球，目前有約30個國家加入了頁巖氣勘探開發(fā)行列。我國也相繼在四川長寧、威遠，重慶涪陵、彭水，云南昭通等地開展了頁巖氣開發(fā)，并于2014年在重慶涪陵實現(xiàn)了頁巖氣商業(yè)化開發(fā)。

頁巖氣井在施工過中，由于頁巖地層的特殊性和復雜性，頁巖微裂縫和層理發(fā)育，水敏性強，在長水平段鉆井中，不僅容易發(fā)生井漏、垮塌等問題，而且由于水平段較長還會帶來摩阻、攜巖及儲層污染等問題，從而增大了施工中井下復雜故障的幾率。國內外在頁巖氣水平井鉆井過程中大多數(shù)首選油基鉆井液技術，以應對長井段水平井存在的井壁失穩(wěn)和高摩阻問題。但是油基鉆井液存在以下幾個不利因素：（1）由于鉆井低成本的壓力，油基鉆井液的成本太高；（2）迫于越來越嚴格的環(huán)保法規(guī)要求，油基鉆井液不利于地層及環(huán)境保護。而傳統(tǒng)的強抑制水基鉆井液又難以滿足頁巖氣施工的要求。所以針對頁巖氣水平井的技術難題和環(huán)保要求，國內外各大鉆井液公司紛紛研發(fā)了在性能、成本和環(huán)境保護等方面能夠部分取代油基鉆井液與合成基鉆井液的頁巖氣井用水基鉆井液，已滿足新時代頁巖氣井施工的需要。

針對頁巖氣水平井的技術難題和環(huán)保要求，國外各大鉆井液公司研發(fā)了在性能、成本和環(huán)境保護等方面能夠取代油基鉆井液的頁巖氣井用水基鉆井液，形成了具有代表性的頁巖氣井用水基鉆井液技術和產品，并有在一些井上成功應用的案例報道。M-I Swaco公司研制了多種環(huán)保型頁巖氣井用水基鉆井液體系，包括ULTRADRIL體系、KLA-SHIELD體系和HydraGlyde體系。該體系能夠提供良好的抑制性、潤滑性、井眼凈化能力和高的機械鉆速，其無毒性使鉆井作業(yè)產生的鉆屑可直接排放，完鉆后鉆井液可回收使用，大大降低了鉆井成本；目前該體系已成功用于環(huán)境敏感地區(qū)的高活性頁巖鉆井、深水鉆井。

哈利伯頓公司研制了HYDRO-GUADRTM頁巖氣井用水基鉆井液，該體系中通過聚胺鹽和鋁酸絡合物提高體系的抑制性，采用快鉆劑防止鉆頭泥包，可變形聚合物封堵劑緊密填充頁巖微裂縫。已成功應用于沙特、埃及、非洲、墨西哥灣等地的活性泥頁巖地層及深水鉆井。

國內相關單位和研究機構也有這方面的研究，如張衍喜等研究了一種適應于頁巖油氣大段泥頁巖的水基鉆井液體系，該體系以聚合物、有機胺等具有強抑制性的處理劑為主，以納米乳液、聚合醇、鋁胺聚合物、瀝青類產品為強封堵性處理劑為輔，加入高效潤滑劑，形成鋁胺聚合物潤滑防塌體系。勝利油田鉆井研究院研制的多硅基強封堵水基鉆井液技術在頁巖油氣藏水平井東平1 井三開段進行成功應用。中國石油集團公司針對頁巖垮塌和摩阻大等問題，成功開發(fā)出CQH-M1和DRHPW-1兩套頁巖氣水基鉆井液體系，并在四川長寧-威遠區(qū)塊和昭通區(qū)塊成功應用數(shù)口頁巖氣水平井，但目前威遠區(qū)塊油基鉆井液依然是主選鉆井液體系。