一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液制造技术

本发明专利技术涉及油田化学钻井液技术领域，具体公开了一种硅酸盐-铝酸盐体系的防塌钻井液，该钻井液由原料膨润土基浆、提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B、流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠、封堵剂、重晶石、硅酸盐、偏铝酸钠制成，通过低模数的硅酸盐和铝酸盐复配，在滤液从高pH值的环境向中性环境转换的过程中，二者生成硅酸凝胶和新物质硅铝酸盐沉淀来发挥化学固壁和物理封堵地层的作用，即在近井地带形成了无机矿物类的致密封堵层，显著降低了易坍塌地层的坍塌压力，并有效提高了承压能力，从而提高了钻井液的抑制防塌能力，更好地满足井壁稳定、安全钻进的需求，达到了抑制、封堵和化学固壁的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田化学钻井液
，具体涉及一种硅酸盐-铝酸盐体系的防塌钻井液。
技术介绍
对于地质构造复杂、裂缝发育、地层易破裂、水敏性强的页岩、泥页岩或火山岩地层，在钻井过程中，极易发生地层造浆、井壁坍塌、漏失、卡钻等井下复杂事故。据统计，由泥页岩地层不稳定造成的井壁坍塌和缩径失稳约占钻井安全事故总数的90％以上。因此，有效解决在钻井过程中出现的井壁稳定问题成为当前石油工作者研究的重点与难点。目前，在国内外钻井液的研究和应用中，虽然油基钻井液井壁稳定能力强，但存在流型控制困难、温度敏感性高、环境友好度差、使用成本高的缺点。而现有常规水基钻井液在不同程度上存在体系抑制性不足或封堵能力不强的问题，不能很好满足井壁稳定要求。因此，水基钻井液作为研究与应用最为广泛的钻井液体系，亟待强化其抑制性和封堵性。提高体系的防塌能力，是水基钻井液技术解决井壁稳定的关键。CN103642472A公开了一种水基正电强抑制防塌钻井液，由0.80％～1.0％钻井液用正电结构剂、0.5％～1.0％水解聚丙烯腈复合铵盐等组成，该钻井液的流变性能、钻头清洁能力及防垮塌能力得到改善，进而有利于实现钻井液低固相、防钻头泥包，提高机械钻速，同时无外排钻井液问题，减少了对环境的污染。CN103666416A公开了一种水基高密度强抑制性防塌钻井液，同样引入了钻井液用正电结构剂SDZJ、水解聚丙烯腈铵盐NPAN-2和钻井液用防塌稀释降滤失量剂SN树脂，抑制性强、防塌效果好，流变性得到良好控制。CN102226076A公开了一种强抑制性防塌低伤害钻井液，由2％～5％模数为2.8～3.0的硅酸盐和0.5％～1.0％小阳离子抑制剂等组成，具有长时间防塌性、抑制性强，封堵效果好，可提高地层承压能力，润滑性良好，对低孔低渗低丰度储层低伤害。潘振杰在《探矿工程(岩土钻掘工程)》上于2010年第37卷第01期发表的“硅铝络合两性离子聚合物强抑制防塌钻井液体系在查干花地区的研究及应用”中介绍了一种硅铝络合抑制防塌剂AOS-1，具有很强的抑制性，能有效防止井壁失稳。上述专利和文献公开的钻井液主要是采用高模数的常规硅酸盐钻井液，或者以铵盐类有机抑制防塌剂或者有机合成的硅铝抑制剂为主形成的抑制防塌型钻井液，它们存在的问题主要是钻井液的流型较难控制或者侧重钻井液的抑制性，而忽视了钻井液的封堵和封固能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，具有抑制、封堵和化学固壁作用，可固结在近井地带，提高井壁封堵致密性和胶结强度，有效提高井壁稳定性，减少井壁坍塌。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，含有浓度为12900～30000mg/L的硅酸根和4400～10000mg/L的硅铝酸根，硅酸根的结构式为式Ⅰ：硅铝酸根的结构式为式Ⅱ～式Ⅳ中的一种：具体的，所述的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液由以下原料制成：膨润土基浆、提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B、流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠、封堵剂、重晶石、硅酸盐、偏铝酸钠；其中，各原料的用量为：以膨润土基浆的重量计，提粘切剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～0.3％，降滤失剂A用量为膨润土基浆重量的1％～2.5％，抗高温降滤失剂B用量为膨润土基浆重量的1％～3％，流型调节剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，有机抑制剂用量为膨润土基浆重量的0.5％～2％，无机盐用量为膨润土基浆重量的5％～10％，氢氧化钠用量为膨润土基浆重量的0.5％～1.0％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的2％～6％，重晶石用量为膨润土基浆重量的23％～94％，硅酸盐用量为膨润土基浆重量的3％～7％，偏铝酸钠用量为膨润土基浆重量的0.3％～0.7％；膨润土基浆的组成为：重量百分比含量为1％～2％的膨润土，余量为水。优选的，所述提粘切剂任选自高粘羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钾、高粘聚丙烯酸钠、黄原胶中的一种或两种。所述降滤失剂A任选自低粘羧甲基纤维素钠、低粘聚丙烯酸钠、低粘羧甲基淀粉、两性离子磺酸盐聚合物中的一种或两种。所述抗高温降滤失剂B为磺化褐煤或磺化酚醛树脂-Ⅰ和磺化褐煤的复配或磺化酚醛树脂-Ⅱ和磺化褐煤的复配；磺化酚醛树脂-Ⅰ和磺化褐煤复配时，重量配比为1:1；磺化酚醛树脂-Ⅱ和磺化褐煤复配时，重量配比为1:1。所述流型调节剂是甲基葡萄糖苷或乙基葡萄糖苷或单宁酸。所述有机抑制剂是聚胺或阳离子甲基葡萄糖苷或阳离子乙基葡萄糖苷。所述无机盐为氯化钾和/或氯化钠。所述封堵剂为粒径范围2.5～10微米的碳酸钙、阳离子沥青、聚合物凝胶颗粒、乳化沥青、磺化沥青、腐殖酸钾、硅藻土、楠木粉中的任一种或几种组合。所述硅酸盐为模数2.0～2.4的硅酸钠，化学式为Na2O·nSiO2，n＝2.0～2.4。所述的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液通过以下步骤制成：(1)称取原料：膨润土基浆、提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B、流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠、封堵剂、重晶石、硅酸盐、偏铝酸钠；其中，各原料的用量为：以膨润土基浆的重量计，提粘切剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～0.3％，降滤失剂A用量为膨润土基浆重量的1％～2.5％，抗高温降滤失剂B用量为膨润土基浆重量的1％～3％，流型调节剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，有机抑制剂用量为膨润土基浆重量的0.5％～2％，无机盐用量为膨润土基浆重量的5％～10％，氢氧化钠用量为膨润土基浆重量的0.5％～1.0％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的2％～6％，重晶石用量为膨润土基浆重量的23％～94％，硅酸盐用量为膨润土基浆重量的3％～7％，偏铝酸钠用量为膨润土基浆重量的0.3％～0.7％；所述膨润土基浆的组成为：重量百分含量为1％～2％的膨润土，余量为水；(2)在8000～10000转/分的高速搅拌条件下，向膨润土基浆中加入处理剂提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B，搅拌10～20分钟后再加入流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠，再搅拌10～20分钟；(3)向步骤(2)得到的混合溶液中加入封堵剂，高速搅拌5～10分钟；(4)向步骤(3)得到的混合溶液中加入重晶石，8000转/分搅拌20分钟，装入老化罐内经120℃、高温老化16小时；(5)向步骤(4)得到的老化后混合溶液中加入硅酸盐、纯度为85％以上的工业级偏铝酸钠，8000转/分条件下搅拌10分钟，之后装入老化罐内经120℃、高温老化16小时，得到硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液。本专利技术提供的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，应用“预防+巩固”的井壁防塌理念，通过低模数的硅酸盐和铝酸盐复配，在滤液从高pH值的环境向中性环境转换的过程中，二者生成硅酸凝胶和新物质硅铝酸盐沉淀来发挥化学固壁和物理封堵地层的作用，即在近井地带形成了无机矿物类的致密封堵层，显著降低了易坍塌地层的坍塌压力，并有效提高了承压能力，从而提高了钻井液的抑制防塌能力，更好地满足井壁稳定、安全钻进的需求，达到了抑制、封堵和化学固壁的目的。本专利技术提供的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液不仅易于控制流变性，而且具有很强的抑制性，可有效抑制粘土矿物水化分散和膨胀；同时还具有良好的封堵、封固性，可固结在近井地带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅酸盐‑铝酸盐防塌钻井液，其特征在于，含有浓度为12900～30000mg/L的硅酸根和4400～10000mg/L的硅铝酸根，硅酸根的结构式为式Ⅰ：硅铝酸根的结构式为式Ⅱ～式Ⅳ中的一种：

【技术特征摘要】
1.一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，其特征在于，含有浓度为12900～30000mg/L的硅酸根和4400～10000mg/L的硅铝酸根，硅酸根的结构式为式Ⅰ：硅铝酸根的结构式为式Ⅱ～式Ⅳ中的一种：2.根据权利要求1所述的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，其特征在于，由以
\t下原料制成：膨润土基浆、提粘切剂、降滤失剂A、抗高温降滤失剂B、流型调节剂、有机抑制剂、无机盐、氢氧化钠、封堵剂、重晶石、硅酸盐、偏铝酸钠；其中，各原料的用量为：以膨润土基浆的重量计，提粘切剂用量为膨润土基浆重量的0.1％～0.3％，降滤失剂A用量为膨润土基浆重量的1％～2.5％，抗高温降滤失剂B用量为膨润土基浆重量的1％～3％，流型调节剂用量为膨润土基浆重量的1％～5％，有机抑制剂用量为膨润土基浆重量的0.5％～2％，无机盐用量为膨润土基浆重量的5％～10％，氢氧化钠用量为膨润土基浆重量的0.5％～1.0％，封堵剂用量为膨润土基浆重量的2％～6％，重晶石用量为膨润土基浆重量的23％～94％，硅酸盐用量为膨润土基浆重量的3％～7％，偏铝酸钠用量为膨润土基浆重量的0.3％～0.7％；膨润土基浆的组成为：重量百分比含量为1％～2％的膨润土，余量为水。3.根据权利要求2所述的硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麒麟，孟丽艳，黄宁，吕跃滨，张希红，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11