[發(fā)明專利]一種可增強鉆井液封堵性能的封堵劑及其封堵方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111690389A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王京光;張小平;趙海鋒;丁磊;寄曉寧;郭康;王國慶;趙雷;王勇強;張長庚;賈俊;吳滿祥;高潔;劉偉;趙向陽;董宏偉;趙建震;涂海海;曲先偉;韓朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/46
• 分類號: C09K8/46;C09K8/32;C09K8/24;E21B33/13
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 趙嬌

本發(fā)明公開了一種可增強鉆井液封堵性能的封堵劑及其封堵方法和應(yīng)用，包括以下步驟：步驟1)針對鉆井地層裂縫情況選擇兩種不同類型的封堵劑，其中一種封堵劑為惰性顆粒，另一種封堵劑為可變形聚合物；步驟2)將兩種不同類型的封堵劑添加到鉆井液中，其中惰性顆粒的添加量為鉆井液的2.0％～4.0％，其中可變形聚合物的添加量為鉆井液的1.0％～3.0％；步驟3)將添加了兩種不同類型封堵劑的鉆井液泵人鉆井中，鉆井液中的惰性顆粒可以迅速進入地層裂縫架橋形成內(nèi)封堵層；所述可變形聚合物在惰性顆粒形成的內(nèi)封堵層基礎(chǔ)上進行微交聯(lián)可變形封堵，形成外封堵層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增強鉆井液性能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可增強鉆井液封堵性能的封堵劑及其封堵方法和應(yīng)用，可應(yīng)用在水基鉆井液亦可應(yīng)用在油基鉆井液中，適用于頁巖氣水平井、頁巖油水平井或碳質(zhì)泥巖水平井對鉆井液的封堵防塌性能具有較高要求的鉆井施工。

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)外對以頁巖氣為標(biāo)志的非常規(guī)氣藏的大規(guī)模開發(fā)的進行，油基鉆井液的應(yīng)用越來越廣泛。與傳統(tǒng)的水基鉆井液相比，油基鉆井液因其良好的抑制性能、潤滑性能、流變性能在頁巖氣鉆探中得以廣泛應(yīng)用。

但油基鉆井液普遍存在污染重，油基鉆屑處理困難，油基鉆井液使用成本高的問題。與油基鉆井液相比，水基鉆井液具有污染小、成本低等優(yōu)點。頁巖氣水平井可以采用油基鉆井液和合成基鉆井液，也可以采用強抑制性水基鉆井液，要求其關(guān)鍵是確保井壁穩(wěn)定、潤滑、防卡和井眼清潔。

與油基鉆井液相比，水基鉆井液的防塌性能較弱。應(yīng)用在頁巖氣水平井，必須大幅度增強水基鉆井液防塌性能。對于水基鉆井液，保證井壁穩(wěn)定性的關(guān)鍵是提供良好封堵能力。要求鉆井液能夠封堵住泥頁巖礦物顆粒間微孔隙，防止濾液滲入導(dǎo)致次生微裂縫的產(chǎn)生，同時保持盡可能低的濾失量。我國頁巖孔隙多為納米級別，以往常規(guī)的封堵劑粒徑較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頁巖孔徑，難以封堵微孔隙、微裂縫，導(dǎo)致濾液進入地層，造成井壁失穩(wěn)，同時缺乏納微米封堵評價方法。頁巖微裂縫發(fā)育，濾液沿微裂縫侵入導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，頁巖微裂縫尺寸:nm-μm級，現(xiàn)有的濾失介質(zhì)基本都在μm級以上，如PPA砂盤(最小3μm)，HTHP濾紙(20μm)。

以往在頁巖氣水平井施工過程中出現(xiàn)井壁失穩(wěn)的問題，通常首先采用提高鉆井液密度的方法。較高密度的鉆井液流體更容易侵入地層微孔隙、微裂縫，加入地層次生微裂縫的生成，導(dǎo)致井壁剝落坍塌失穩(wěn)。鉆井液封堵能力不足時，容易出現(xiàn)“井壁失穩(wěn)→提高密度→短暫穩(wěn)定→加劇濾液侵入→坍塌惡化”的惡性循環(huán)，現(xiàn)場密度越提越高、井壁穩(wěn)定性越來越差，井壁掉塊、卡鉆難題較為突出。

現(xiàn)有方法中有添加多種封堵劑都是依靠封堵劑的不同粒徑混合在一起封堵，只關(guān)注封堵劑粒徑，依靠封堵物質(zhì)的堆積，對于形成的封堵層缺乏研究，沒有研究形成的封堵層的層次，依據(jù)以往理論指導(dǎo)現(xiàn)場封堵，封堵效果欠佳。

因此亟需研究一種納微米微裂縫防塌評價方法，并依據(jù)該方法研制一種封堵效果好、尤其是對孔隙、微裂縫均具有優(yōu)異的封堵劑，對頁巖、碳質(zhì)泥巖等易坍塌地層具有良好的防塌效果的水基鉆井液用封堵劑配方，能夠顯著增強水基鉆井液的封堵性能，滿足頁巖氣水平井、碳質(zhì)泥巖水平井以及鉆遇其它易塌地層的水平井的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可增強鉆井液封堵性能的封堵劑及其封堵方法和應(yīng)用，克服了現(xiàn)有技術(shù)中1：現(xiàn)有封堵劑尺寸較大，我國頁巖孔隙多為納米級別，以往常規(guī)的封堵劑粒徑較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頁巖孔徑，難以封堵微孔隙、微裂縫，導(dǎo)致濾液進入地層，造成井壁失穩(wěn)；2：采用提高鉆井液密度的方法，較高密度的鉆井液流體更容易侵入地層微孔隙、微裂縫，加入地層次生微裂縫的生成，導(dǎo)致井壁剝落坍塌；3：現(xiàn)有方法中有添加多種封堵劑都是依靠封堵劑的不同粒徑混合在一起封堵，只關(guān)注封堵劑粒徑，依靠封堵物質(zhì)的堆積，對于形成的封堵層缺乏研究，沒有研究形成的封堵層的層次，依據(jù)以往理論指導(dǎo)現(xiàn)場封堵，封堵效果欠佳等問題。

為了解決技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可增強鉆井液封堵性能的封堵方法，包括以下步驟：