一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液的製作方法
2023-05-14 14:02:56
本發明涉及一種鑽進頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液，具有較強的的抑制頁巖粘土水化分散和封堵效果，特別適合於微裂縫發育的頁巖長水平井段的鑽進。
背景技術：
：在頁巖氣水平井鑽井過程中，井壁失穩一直是困擾石油鑽井的難題。由於頁巖的水敏性強，地層裂縫發育，如何通過鑽井液技術抑制泥頁巖粘土水化膨脹、封堵頁巖微細、微納米孔縫，防止鑽井液或者濾液進入地層，降低因水化或毛細管力對頁巖地層造成的影響，防止頁巖井壁坍塌從根本上解決頁巖鑽井中的井壁穩定問題。因此，有效的抑制水化和封堵裂縫便成了目前頁巖水基鑽井液研究的難點。目前國內外頁巖氣井普遍採用油基鑽井液和常規封堵劑，由於油基鑽井液可提高水溼性頁巖的毛細管壓力，防止鑽井液對頁巖的侵入，通過使用油基鑽井液和合成基鑽井液，可以有效地解決井壁不穩定的問題。但即使採用油基鑽井液，對裂縫或層理髮育的頁巖地層，還必須強化封堵，以減少液體進入地層造成的壓力傳遞(阻斷流體通道)。油基鑽井液在潤滑、防卡和降阻作用方面有著水基鑽井液無法比擬的優勢，可以避免滑動鑽井時的拖壓問題，這也是其廣泛應用的根本原因所在。但由於油基工作液使低滲透油層和氣層的潤溼性改變而造成傷害,使儲層滲透率大為降低，從而降低油井產量；而頁巖裂縫尺寸一般在微米和納米之間，常規封堵劑的封堵尺寸太大，無法起到良好的封堵效果。而具有一定剛性、一定彈塑性的納米級顆粒對頁巖微裂縫封堵將是一個很好的選擇。相比常規鑽井液的優缺點水基鑽井液優點有：①環保；②天然氣浸易發現；③溫度對流變性影響較小；④成本相對低；⑤遇井漏容易處理等，缺點有：①井壁穩定性差；②熱穩定性相對較差，易於高溫凝膠化；③抗汙染性差(固相及CO2、H2S氣體汙染)，維護處理工作量大；④潤滑防卡能力不足；⑤裂縫封堵效果不佳。因此，研製一種能適用於頁巖地層的新型抑制性納米封堵水基鑽井液替代油基鑽井液能夠解決井壁穩定、儲層汙染等問題則是目前頁巖氣鑽井的關鍵技術，也是國內外頁巖鑽井的難點所在。技術實現要素：本發明的目的是：為了克服使用水基鑽井液鑽進頁巖地層時井壁失穩問題，抑制頁巖地層水化坍塌，能有效封堵頁巖微納米孔縫，為此特提供一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液，其特徵是製備該鑽井液所用原料的各組分及其含量為，其中質量單位為克或千克：本發明一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液的製備方法是：先量取900-1200克的自來水升溫至70℃在低速500r/min電動攪拌下加入36-48克膨潤土攪拌10分鐘；再加入1.8-2.4克碳酸鈉，攪拌20分鐘，常溫常壓下預水化24h後攪拌15分鐘加入6.3-8.4克增粘劑80A-51攪拌5分鐘；再加入135-180克聚丙烯醯胺鉀鹽攪拌10分鐘，加入18-24克降濾失劑HDF攪拌10分鐘，加入0.45-0.6克降粘劑XY27攪拌5分鐘，加入45-60克碳酸鈣粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)攪拌20分鐘，加入45-60克聚合醇攪拌5分鐘；然後再單獨量取200克水並加入納米二氧化矽13.5-18克在8000r/min下攪拌20分鐘配成分散液最後加入之前體系中，在8000r/min下攪拌10分鐘，加入18-24克KCl攪拌5分鐘，加入18-24克潤滑劑RH220；最後用NaOH配製成40％的鹼液，調整體系pH為10-11，攪拌1小時後用碳酸鈣粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)調節鑽井液密度為1.35g/cm3，製得本發明頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液。上述製備方法所用膨潤土、碳酸鈉、增粘劑、聚丙烯醯胺鉀鹽、降濾失劑、降粘劑、碳酸鈣、潤滑劑、氯化鉀、聚合醇、納米二氧化矽均為市場上銷售產品，購置時嚴格按行業標準或企標檢驗，合格者才能使用。具體見表1。表1一種頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液基本原料明細表本發明提供的頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液與現有所使用的頁巖鑽井液體系相比有如下優點：①相比油基鑽井液環境汙染小；②具有較強的抑制封堵能力；③對頁巖微納米孔隙有良好的封堵性；④能有效降低坍塌壓力；⑤溫度對流變性影響較小；⑤成本相對低；⑥遇井漏容易處理等。具體實施方式：下面結合具體實例對本發明作進一步的說明實例1：頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液的配製方法。該頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液的配製方法是：先量取1000克的自來水升溫至70℃在低速500r/min電動攪拌下加入40克膨潤土攪拌10分鐘；再加入2克碳酸鈉，攪拌20分鐘，常溫常壓下預水化24h後攪拌15分鐘加入7克增粘劑80A-51攪拌5分鐘；再加入150克聚丙烯醯胺鉀鹽攪拌10分鐘，加入20克降濾失劑HDF攪拌10分鐘，加入0.5克降粘劑XY27攪拌5分鐘，加入50克碳酸鈣粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)攪拌20分鐘，加入50克聚合醇攪拌5分鐘；然後再單獨量取200克水並加入納米二氧化矽15克在8000r/min下攪拌20分鐘配成分散液後加入上述體系中，在8000r/min下攪拌10分鐘，加入20克KCl攪拌5分鐘，加入20克潤滑劑RH220；最後用NaOH配製成40％的鹼液，調整體系pH為11攪拌1小時後用碳酸鈣粉末(1250目：1500目：2000目＝1:3:1)調節鑽井液密度為1.35g/cm3，製得本發明頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液。實例2：採用XGRL－2型滾子加熱爐對本發明鑽井液體系進行了滾動回收率測定。(1)滾動回收率實驗表2頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液體系滾動回收率實驗結果鑽井液配方實驗條件回收質量(g)回收率(％)清水+50g紅層土180℃/16h5.6411.28頁巖用強抑制性納米鑽井液體系+50g180℃/16h49.1698.32註：1)紅層土為四川紅層土巖屑，頁巖露頭為長7頁巖露頭，均為6～10目，回收率為過40目回收率；2)表中結果均為2次實驗數據均值。(2)線性膨脹性實驗表3頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液體系體系線性膨脹性實驗結果註：1)巖芯為膨潤土(配漿土)壓製成型；2)濾液為體系熱滾105℃/16h後壓出的濾液；3)表中結果均為2次實驗數據均值。實例3：用模擬頁巖地層滲透率泥餅對本發明鑽井液體系進行了封堵性能評價。表4頁巖用強抑制性納米封堵水基鑽井液體系封堵實驗結果註：1)封堵劑指的是碳酸鈣、聚合醇、納米二氧化矽；2)表中結果均為2次實驗數據均值。由表2、表3、表4該頁巖抑制性納米封堵水基鑽井液的滾動回收率及線性膨脹率實驗可知，滾動回收率達到98.32％以上，16h線性膨脹率只有22.56％具有較好的抑制水化分散及膨脹性，且當體系中含有納米二氧化矽和一定粒度配比的碳酸鈣時，模擬地層滲透率降低了48.59％，大大提高了體系不加封堵劑的滲透率降低率。當前第1頁1 2 3