一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液的製作方法

2023-12-05 10:36:01 3

本發明涉及一種鑽進儲層用低傷害粒度級配加重水基鑽井液，具有抗溫能力能力強，封堵性能好，對鑽遇巖層傷害小，特別適用於高溫、超深井段的儲層的鑽進。
背景技術：
：隨著世界能源需求的增加和鑽探技術的發展,深井、超深井的鑽探必將成為全世界石油工業的一個重要方面，深井、超深井鑽探數量增加，鑽井作業對鑽井液的要求越來越高。在高溫，深井的鑽進過程中，不僅鑽井液基漿粘度極易增高，而且高分子處理劑效果變差，體系的濾失性和流變性難以協調，對鑽遇儲層傷害大，不利於油氣開發等問題。因此，在高溫、深井鑽井過程中解決鑽井液濾失性、協調鑽井液流變性和對鑽遇儲層傷害較小等問題成為鑽井液選擇和設計的關鍵。目前，密度為2.2g/cm3的鑽井液應用已經較為普遍，但密度大於2.5g/cm3的超高密度鑽井液還繼續處於研究階段。因為，密度大於2.5g/cm3的超高密度鑽井液中，固體加重劑的質量分數可達到70％以上，體積分數為50％(以4.30g/cm3的重晶石粉計)，固相粒子的表面潤溼和吸附作用大幅度降低了鑽井液中的自由水含量，使鑽井液在深井高溫高壓條件下容易變稠；加重劑遇到地層水侵易沉降，導致鑽井液流變性失控，維護困難，甚至卡死鑽具。在高溫下，鑽井液處理劑的效果變差，使高溫下鑽井液濾失量大大增加，致使鑽遇層粘土極易水化膨脹，且加重劑隨著鑽井液的漏失對鑽遇儲層也有不可逆的傷害。相比單一粒度級重晶石加重鑽井液，多粒度級配和重晶石與鐵礦粉互配加重鑽井液有著較為明顯的優點：①環保、成本低；②耐研磨，損耗率低；③鐵礦粉密度高，鑽井液加重時加量少；④成本相對低；⑤酸溶，鑽遇儲層傷害較低；⑥粒級互配能有效降低泥餅滲透率，減小濾失量等，缺點有：①摩阻較大，對鑽具磨損嚴重；②具有磁性。因此，研製一種能適用於高溫、超深井，對儲層低傷害的高密度鑽井液是目前鑽井技術所需解決的關鍵問題，也是鑽井液發展所遇到的技術瓶頸所在。技術實現要素：本發明的目的是：為了克服使用單一重晶石加重鑽井液在超深井鑽進過程中加量大，流變性難以控制，濾失量大，對儲層傷害嚴重等問題，為調控加重鑽井液流變性能，控制泥餅滲透率，降低鑽井液高溫濾失量，減少鑽井液對儲層傷害，特提供一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液，其特徵是製備該鑽井液所用原料的組分及其含量為，其中質量單位為克或千克：釩鈦鐵礦粉和毫微重晶石(釩鈦鐵礦粉大於400目：釩鈦鐵礦粉小於400目：毫微重晶石＝2:4:4)調整體系密度為2.50g/cm3。本發明一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液的製備方法是：先量取900-1000克的自來水在低速500r/min電動攪拌下加入13.5-15克膨潤土攪拌10分鐘後加入0.675-0.75克碳酸鈉攪拌30分鐘，常溫常壓下預水化24h後加入4.5-5克氧化鈣攪拌5分鐘；再加入2.7-3克攜砂劑SM-1高速8000r/min以上電動攪拌15分鐘，加入45-50克磺化酚醛樹脂SMP-3高速攪拌15分鐘，加入45-50克磺化褐煤樹脂SPNH後高速攪拌15分鐘；然後再加入45-50克磺化褐煤SMC高速攪拌15分鐘，加入釩鈦鐵礦粉和毫微重晶石(釩鈦鐵礦粉大於400目：釩鈦鐵礦粉小於400目：毫微重晶石＝2:4:4)調整體系密度為2.50g/cm3高速攪拌15分鐘；最後加入27-30克潤滑劑R-16攪拌5分鐘，加入27-30克無滲透井壁穩定劑低速電動攪拌15分鐘，加入27-30克納米碳酸鈣高速攪拌15分鐘，加入18-20克防塌劑FT103低速電動攪拌30分鐘後製得密度為2.50g/cm3低傷害粒度級配加重水基鑽井液。上述製備方法所用膨潤土、碳酸鈉、氧化鈣、攜砂劑、磺化酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂、磺化褐煤、釩鈦鐵礦粉、潤滑劑、無滲透井壁穩定劑、納米碳酸鈣、防塌劑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1一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液基本原料明細表本發明提供的低傷害粒度級配加重水基鑽井液與如今所使用的加重鑽井液體系相比有如下優點：①適合於高溫深井的鑽井；②具有較強的抑制封堵能力；③能有效降低坍塌壓力；④高溫下流變性能較好；⑤成本相對低；⑥易酸溶，對儲層傷害小；⑦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1：一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液的配製方法。該低傷害粒度級配加重水基鑽井液的配製方法是：先量取1000克的自來水在低速500r/min電動攪拌下加入15克膨潤土攪拌10分鐘後加入0.75克碳酸鈉攪拌30分鐘，常溫常壓下預水化24h後加入5克氧化鈣攪拌5分鐘；再加入3克攜砂劑SM-1高速8000r/min以上電動攪拌15分鐘，加入50克磺化酚醛樹脂SMP-3高速攪拌15分鐘，加入50克磺化褐煤樹脂SPNH後高速攪拌15分鐘；然後再加入50克磺化褐煤SMC高速攪拌15分鐘，加入釩鈦鐵礦粉和毫微重晶石(釩鈦鐵礦粉大於400目：釩鈦鐵礦粉小於400目：毫微重晶石＝2:4:4)調整體系密度為2.50g/cm3高速攪拌15分鐘；最後加入30克潤滑劑R-16攪拌5分鐘，加入30克無滲透井壁穩定劑低速電動攪拌15分鐘，加入30克納米碳酸鈣高速攪拌15分鐘，加入20克防塌劑FT103低速電動攪拌30分鐘後製得密度為2.50g/cm3低傷害粒度級配加重水基鑽井液。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2一種低傷害粒度級配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(％)蒸餾水+50g巖屑180℃×16h14.9829.96低傷害粒度級配加重鑽井液+50g180℃×16h49.899.6註：1)紅層土為四川巖紅屑層土巖屑，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3一種低傷害粒度級配水基鑽井液體系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：沉降穩定性評價由於本發明體系是採用毫微重晶石、釩鈦鐵礦分加重的高密度鑽井液，要求鑽井液應有良好的結構粘度，從而保證體系具有良好的懸浮穩定性和沉降穩定性，否則在施工過程中很容易發生井漏或井噴事故，耗費大量的人力和物力，延長鑽井周期及增加鑽井成本；實驗方法：鑽井液經高溫作用後，冷卻至50℃，用密度計測定上下層鑽井液密度，再將鑽井液密封靜置24h後，加熱到50℃，測定上下層鑽井液密度，如果鑽井液上下層密度差≤0.02g/cm3，說明該體系具有良好的沉降穩定性和懸浮穩定性，反之表明體系的沉降穩定性和懸浮穩定性都較差；表4一種低傷害粒度級配水基鑽井液體系系沉降穩定性評價實例4：潤滑性評價通常鑽井液的潤滑性能包括指泥餅的潤滑性和鑽井液自身的潤滑性兩個方面，鑽井液潤滑性能的好壞可以由鑽井液和泥餅的摩阻係數來反映，本實驗以鑽井液泥餅摩阻係數Kf為主要技術指標來評價鑽井液的潤滑性能，表6一種低傷害粒度級配水基鑽井液體系系潤滑性能評價體系泥餅摩阻係數Kf一種低傷害粒度級配加重水基鑽井液0.0518根據CNPC對普通鑽井液建議標準為Kf控制在0.05～0.09範圍內，本發明體系具有良好的潤滑性能，能有效地減少井下複雜事故的發生，為順利地鑽達目的層奠定基礎。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp