一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石油钻井技术领域，公开了一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用，该钻井液包括：膨润土、增粘剂、稀释剂、降滤失剂、防塌剂、储层保护剂组合物、润滑剂和水，储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，聚合物弹性颗粒包括特定含量的中间产品、碱、盐和水；中间产品由包括特定含量的丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成。本发明专利技术的钻井液抗温能力达200℃以上，暂堵成功率高，且具有单向封堵的特点，保护储层效果显著。

Water base drilling fluid for protecting fractured reservoir and preparation method and application thereof

The present invention relates to the technical field of petroleum drilling, discloses a protecting fractured reservoir of water-based drilling fluid and a preparation method and application of the drilling fluid including: bentonite, tackifier, diluent, filtration reducing agent, anti sloughing agent, reservoir protection agent composition, lubricant and water, reservoir protection composition comprising polymer elastic particles, and synthetic fibers and at least one membrane agent, polymer elastic particles including specific content of intermediate products, alkali, salt and water; made of intermediate products with acrylamide, including the specific content of cationic monomer, crosslinking agent, initiator, raw materials and water toughening. The drilling fluid has the temperature resistance capability of more than 200 DEG C, the temporary plugging has high success rate, and has the characteristics of unidirectional sealing, and the effect of protecting the reservoir is remarkable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井
，具体地，涉及一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用。
技术介绍
在裂缝性储层中裂缝是储层与井筒沟通的良好渗流通道。但是钻遇裂缝性油藏的储层时，在压差的作用下，钻井液会沿裂缝侵入储层，造成储层损害，导致油气产量降低。迄今为止，国内外在保护裂缝性储层钻井液技术方面经过了长时间的探索，研发了保护裂缝性储层的钻井液体系。现有的保护裂缝性储层的钻井液以水基钻井液为主，起保护储层作用的一般是多种材料的组合，这些保护材料中普遍含有刚性颗粒(如碳酸钙)、纤维和/或沥青等物质，通过这几种组分的复配起到封堵裂缝、阻止钻井液侵入的作用。以上述保护材料为基础的钻井液，其保护储层的机理主要是屏蔽暂堵作用。以屏蔽暂堵技术为基础的钻井液在保护裂缝性储层方面存在以下问题：一是要想产生良好的屏蔽暂堵作用，必须准确了解储层裂缝宽度及分布特征，由于储层的非均质性特点，储层裂缝特征很难准确把握，常常导致暂堵效果不理想；二是保护材料需进入裂缝内部产生封堵，封堵层在阻止钻井液进入储层的同时，也阻止了油气流入井眼，因此，钻完井后必须进行解堵。因此，针对现有保护裂缝性储层钻井液的不足，急需研发一种新型适合裂缝性储层的强封堵易返排的水基钻井液。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的裂缝性储层保护技术存在的上述缺陷，提供一种保护裂缝性储层的水基钻井液及其制备方法和应用。该钻井液抗温能力达200℃以上，暂堵成功率高，且具有单向封堵的特点，能够有效地克服上述现有技术存在的缺点或不足，保护储层效果显著。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种水基钻井液，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5-40重量份，碱的用量为1-10重量份，盐的用量为1-12重量份，其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8-30重量份，阳离子单体的用量为1-10重量份，交联剂的用量为0.01-0.5重量份，引发剂的用量为0.01-0.1重量份，增韧材料的用量为5-25重量份。第二方面，本专利技术提供了一种水基钻井液的制备方法，该方法包括：将任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水混合均匀。第三方面，本专利技术提供了本专利技术所述的水基钻井液在储层段钻井中的应用，优选地，所述储层为裂缝性储层。与现有技术相比，本专利技术的水基钻井液具有以下优良效果：(1)保护裂缝性储层效果显著本专利技术的水基钻井液含有储层保护剂组合物，组合物中的聚合物弹性颗粒具有以下显著优点：①封堵速度快，封堵成功率高。聚合物弹性颗粒为形状不规则、可变形、不易被破坏的弹性颗粒，具有较好的弹性和韧性，当聚合物弹性颗粒直径大于储层裂缝宽度时(聚合物弹性颗粒直径需大于储层裂缝宽度，可根据实际使用情况制备相应粒度的聚合物弹性颗粒)，在压差的作用下，弹性颗粒可部分镶嵌入裂缝入口处，将裂缝封堵住，其余部分仍在裂缝外面，起到封堵的作用(见图1)。同时，聚合物弹性颗粒对入口为不同形状的裂缝均具有良好的适应性，克服了刚性颗粒因不能变形而适应性差的缺点，可对裂缝快速产生封堵，达到阻止钻井液继续侵入储层的目的。②单向封堵，不需要解堵作业。聚合物弹性颗粒镶嵌在裂缝的入口处，没有进入裂缝内部，若有反压差存在，镶嵌封堵层很容易解除。因此，使用聚合物弹性颗粒不需要特殊的解堵措施，完井后，在生产压差(负压差)的作用下，堵塞自动解除，储层恢复原来的渗透率，不影响油井产能，不需要解堵作业。③适用温度和矿化度范围广。聚合物弹性颗粒在室温～200℃温度范围内稳定存在，具有较高的热稳定性能，可使用于不同井深的储层；聚合物弹性颗粒性能受矿化度影响小，可用于高矿化度盐水钻井液。储层保护剂组合物中的合成纤维的粒子是柔性的，且长度与直径的比值大，它们在钻井液中往往呈团簇状存在，若团簇状粒子团尺寸大于裂缝宽度，团簇状粒子团将在裂缝入口处产生封堵，由于团簇状粒子团在裂缝入口处与岩石有多个接触点，团簇状粒子团就牢固地吸附在裂缝入口处，形成架桥纤维网络，有效防止钻井液入侵储层。由于该封堵也在裂缝的入口处，并没有进入裂缝内部，且其具有可变形特性，其封堵较刚性颗粒更易解除，具有单向封堵的特征。储层保护剂组合物中的成膜剂主要成分为胶束聚合物，达到临界浓度时，胶束聚合物发生缔合，形成不同尺寸的大量胶束，胶束内核由胶束聚合物的疏水基团构成，外层由胶束聚合物的亲水段构成。在压差的作用下，胶束在岩石表面聚集形成屏蔽膜(见图2)，阻止钻井液侵入储层。由图2可以看出，由成膜剂形成的屏蔽膜只在井壁岩石的表面，并没有进入岩石内部，若有反压差存在，封堵作用会自动解除，储层恢复原来的渗透率，不影响油井产能。综上，储层保护剂组合物中，聚合物弹性颗粒与合成纤维和成膜剂中的至少一种能够发挥良好的协同作用。根据本专利技术的一种优选的实施方式，聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂三种组分能够更好的发挥协同作用。其中，首先由聚合物弹性颗粒和合成纤维将较大尺寸的裂缝封堵，减小裂缝尺寸，在此基础上，成膜剂在井壁岩石表面形成聚合物胶束的屏蔽膜，通过“镶嵌屏蔽/架桥屏蔽－膜屏蔽”的复合作用，实现多种作用协同增效的保护储层效果。相应地，本专利技术的水基钻井液，尤其适用于裂缝性储层保护，其保护储层的特点如下：①本专利技术的水基钻井液形成的保护层主要在井壁的表面或裂缝入口处，而不是在储层裂缝内部。因此，使用本专利技术的水基钻井液不需要额外的解堵作业，完井后只要在井底产生反压差，封堵即可消除。②本专利技术的水基钻井液的适应性更好，暂堵成功率高。目前常用的屏蔽暂堵技术要求碳酸钙或其它刚性粒子进入裂缝内部架桥，架桥粒子尺寸与裂缝宽度必须严格匹配，否则架桥不能有效产生封堵。由于储层的非均质性特点，往往很难准确掌握储层裂缝的宽度尺寸分布，此情况下导致架桥粒子的尺寸选择具有较大的盲目性，暂堵效果往往不佳。而本专利技术的水基钻井液，要求聚合物弹性颗粒尺寸大于裂缝宽度，在不确知储层裂缝尺寸分布的情况下，可选择较大尺寸的颗粒，以确保镶嵌暂堵的效果；由成膜剂聚合物胶束形成的屏蔽膜同样具有较好的适应性，对由聚合物弹性颗粒和合成纤维封堵后的裂缝具有广谱封堵性能。因此，在储层裂缝尺寸分布明确或未知的情况下，本专利技术的水基钻井液均具有较好的封堵效果，而现有的屏蔽暂堵技术仅仅在储层裂缝尺寸分布明确的情况下应用较好。(2)抗温能力强，适合于深井超深井钻井作业根据本专利技术的一种优选的实施方式，本专利技术的水基钻井液中含有的磺酸盐共聚物DSP-2、磺甲基褐煤树脂SPNH、有机胺页岩抑制剂AP-2、聚醚多元醇SYP-2及储层保护剂组合物等主要处理剂皆具有良好的抗温性能，因此，使得本专利技术的水基钻井液的抗温能力达200℃以上，可用于深井及超深井。(3)润滑性好，可适用于大斜度井、定向井和水平井根据本专利技术的一种优选的实施方式，本专利技术的水基钻井液中含有润滑性好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5‑40重量份，碱的用量为1‑10重量份，盐的用量为1‑12重量份，其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8‑30重量份，阳离子单体的用量为1‑10重量份，交联剂的用量为0.01‑0.5重量份，引发剂的用量为0.01‑0.1重量份，增韧材料的用量为5‑25重量份。

【技术特征摘要】
1.一种水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液包括：任选的膨润土、增粘剂、任选的稀释剂、降滤失剂、任选的防塌剂、储层保护剂组合物、任选的润滑剂和水，其中，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、以及合成纤维和成膜剂中的至少一种，其中，所述聚合物弹性颗粒包括中间产品、碱、盐和水，且以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为5-40重量份，碱的用量为1-10重量份，盐的用量为1-12重量份，其中，所述中间产品由包括丙烯酰胺、阳离子单体、交联剂、引发剂、增韧材料和水的原料制成，且以100重量份的所述原料计，丙烯酰胺的用量为8-30重量份，阳离子单体的用量为1-10重量份，交联剂的用量为0.01-0.5重量份，引发剂的用量为0.01-0.1重量份，增韧材料的用量为5-25重量份。2.根据权利要求1所述的水基钻井液，其中，所述聚合物弹性颗粒与所述合成纤维的质量比为1：(0.1-1.5)，优选为1：(0.25-1)；所述聚合物弹性颗粒与所述成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)，优选为1：(0.25-1)；优选地，所述储层保护剂组合物包括聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂，所述聚合物弹性颗粒、合成纤维和成膜剂的质量比为1：(0.1-1.5)：(0.1-1.5)，进一步优选为1：(0.25-1)：(0.25-1)。3.根据权利要求1或2所述的水基钻井液，其中，以100重量份的制备中间产品的原料计，丙烯酰胺的用量为10-25重量份，阳离子单体的用量为2-5重量份，交联剂的用量为0.01-0.05重量份，引发剂的用量为0.02-0.05重量份，增韧材料的用量为8-15重量份。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其中，以100重量份的所述聚合物弹性颗粒计，中间产品的用量为10-30重量份，碱的用量为2-5重量份，盐的用量为5-10重量份。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的水基钻井液，其中，所述阳离子单体为季铵盐化合物，优选为二甲基二烯丙基卤化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵、丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵、烷基二甲基苄基卤化铵和烷基三甲基卤化铵中的至少一种，进一步优选地，烷基二甲基苄基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基，烷基三甲基卤化铵中的烷基为C8-C20的烷基；和/或所述交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯和戊二醛中的至少一种；和/或所述引发剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种；和/或所述增韧材料为淀粉和/或膨润土；和/或所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种；和/或所述盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、甲酸钠、甲酸钾和甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕开河，孙金声，刘敬平，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37