强抑制性双钾离子—聚合物钻井液制造技术

本发明专利技术涉及一种强抑制性双钾离子－聚合物钻井液，其特征是：强抑制性双钾离子－聚合物钻井液包括下述重量百分比的物质：Ａ．作为无机抑制剂的无机钾盐７％－９％；Ｂ．作为有机抑制剂的有机钾盐０．５％－０．６％；Ｃ．提粘剂０．３％－０．５％；Ｄ．降滤失剂０．３％－０．５％；Ｅ．碱度控制剂０．３％－０．５％；Ｆ．防腐剂０．０３％－０．１％；Ｇ．消泡剂０．１％－０．２％；Ｈ．加重剂１％－８％；余量是水。本发明专利技术既具有很强的抑制粘土矿物水化膨胀分散的功能，又具有很好的流变性，为低滤失量无固相聚合物的钻井液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种钻井液，特别涉及一种抑制泥页岩水化膨胀的水基钻井液强抑制性双钾离子—聚合物钻井液。
技术介绍
众所周知，钻井液是钻井的血液，在石油钻井中起着十分重要的作用。水基钻井液经历了从粗分散钻井液、细分散钻井液、到不分散钻井液的发展历程。目前，在钻井作业中采用比较多的还是粗分散和细分散钻井液体系，该体系的具有以下缺点固相含量高，机械钻速低，泥岩易水化膨胀和跨塌，导致井眼缩径，起下钻遇阻或钻进时扭矩偏大，严重时井壁发生坍塌，甚至因坍塌引起掉钻具等井下事故。为了满足钻井工程的要求，改善钻井液的性能，提高泥浆体系的强抑制性，有利于井壁稳定。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种既具有很强的抑制粘土矿物水化膨胀分散的功能，又具有很好的流变性，低滤失量的无固相聚合物强抑制性双钾离子—聚合物钻井液。 本专利技术的技术方案是这样实现的，一种强抑制性双钾离子—聚合物钻井液，其特征是强抑制性双钾离子—聚合物钻井液包括下述重量百分比的物质 A、作为无机抑制剂的无机钾盐7％-9％； B、作为有机抑制剂的有机钾盐0.5％—0.6％； C、提粘剂0.3％—0.5％； D、降滤失剂0.3％—0.5％； E、碱度控制剂0.3％—0.5％； F、防腐剂0.03％—0.1％； G、消泡剂0.1％—0.2％； H、加重剂1％—8％； 余量是水。 所述的无机钾盐是氯化钾、或硫酸钾、或硝酸钾在内能提供钾离子的无机盐。 所述的有机钾盐是聚丙烯酸钾、或甲酸钾、或乙酸钾在内具有钾离子官能团的有机盐。 所述的提粘剂是黄原胶、或瓜胶。 所述的降滤失剂是高粘聚阴离子纤维素、低粘聚阴离子纤维素、高粘羧甲基纤维素、低粘羧甲基纤维素、淀粉类在内的一种或两种。 所述的碱度控制剂是氢氧化钠、或氢氧化钾、或氢氧化钙。 所述的防腐剂是甲醛、或戊二醛中的一种。 所述的消泡剂是有机硅消泡剂、或聚醚消泡剂。 所述的加重剂是重晶石份或铁矿粉中的一种。 所述的强抑制性双钾离子—聚合物钻井液是由上述比例的化合物在常温常压下按照下述程序进行 1)在现场配浆罐内装入上述配比的清水； 2)将上述配比的有机抑制剂一种、一种提粘剂、一种或两种降滤失剂依次加入步骤1)中的清水中混合均匀； 3)再加入上述比例的一种无机盐抑制剂，搅拌使其充分溶解； 4)再分别加入上述比例的一种加重剂、一种防腐剂、一种消泡剂，搅拌溶解； 5)用上述比例的一种碱度控制剂将PH调节至9—10。 本专利技术的特点是在易水化膨胀和坍塌的岩层钻井时，因地层造浆严重，易产生泥包钻具，影响钻速等问题。因此，本专利技术的主要目的首先通过无机盐抑制剂和有机盐抑制剂的协同结合，形成强抑制型双钾离子钻井液体系，同时，再从力学平衡角度适当提高钻井液的密度，稳定煤层或煤、泥岩混层的井壁，最后，选用优质生物聚合物调节钻井液的流变性，最终形成具有强抑制性的双钾离子生物聚合物钻井液体系。最终达到稳定井壁，减小井下事故的目的。 选用无机盐抑制剂，提高了钻井液水相中的矿化度，降低了钻井液水相进入泥页岩的渗透压；钾离子的半径与粘土空穴尺寸相当的结构化学原理，使钾离子镶嵌入粘土晶格中阻止水分子进一步进入粘土晶体内；利用无机盐的正电荷中和粘土表面的负电荷，缩小粘土晶粒之间的范德华力，压缩其双电层。有机抑制剂在提供钾离子的同时，利用其包被和絮凝作用，将部分分散到钻井液中的粘土颗粒絮凝聚结随后利用固控设备除去，达到抑制和降低固相的双重作用。最后钻至煤层，再通过提高密度，平衡地层压力的措施抑制煤层或煤、泥岩混层坍塌。这样，研制的新体系从多个方面，多个角度提高其抑制性，最终达到稳定井壁的目的。 由于本专利技术使用于加重钻井液的体系，为了使钻井液具有良好的润滑性能，在本专利技术所述的强抑制性—聚合物钻井液的基础上，还进一步含有2％—4％的油基润滑剂。该类钻井液具有润滑性能好，起下钻顺利，不划眼，不抽吸，机械钻速高等特点，而且因为有机盐聚合物和无机盐的抑制剂的协同抑制作用，使该类钻井液具有很强的抑制能力，能有效地控制地层造浆，维护时间长等特点，特别是确保了井底地干净，保证了井下安全，节约了钻井成本。 附图说明 图1是井深与钻井液中低密度固相曲线对比示意图。 图2是井深与钻井液动速比曲线变化示意图。 具体实施例方式 下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但下述实施例不用于限制本专利技术的实施范围。 长庆油田陕北气田天然气水平井钻遇石千峰组和石河子组(简称“双石层”)时，双石层泥页岩属于蒙脱石类，与水发生吸水膨胀，导致井眼缩径，起下钻遇阻或钻进时扭矩偏大，严重时井壁发生坍塌，甚至因坍塌引起掉钻具等井下事故。处理类似井下事故将会浪费大量的钻进时间，同时开发成本也急剧上升，更为严重时有可能使井报废。另外，钻遇山西煤层时，由于煤层具有各向异性的层理和纹理结构，抗拉强度较弱而易于坍塌也是导致井壁不稳的一个因素。 另外，因为“双石层”大都处在大斜度的关键井段，煤层处在入窗口或目的层水平段，处在下部的岩石对其上部岩石的支撑作用相对较小或者没有；钻速相对较慢，延长了钻井液对岩石的浸泡时间。这些因素都加剧了它们的跨塌。本专利技术强抑制性—聚合物钻井液针对陕北气田天然气水平井钻遇石千峰组和石河子组(简称“双石层”)时，双石层泥页岩属于蒙脱石类，与水发生吸水膨胀，导致井眼缩径，起下钻遇阻或钻进时扭矩偏大，严重时井壁发生坍塌，甚至因坍塌引起掉钻具等井下事故。本专利技术在在陕北气田的使用中取得了巨大的成功，尤其解决了陕北气田“双石层”多少年来一直易水化膨胀、坍塌，山西煤层易跨塌的问题。 1.室内新体系与已知体系抑制性对比 为便于比较新专利技术体系与已知所有体系的区别，根据表1，表2的组分各配置两个体系，分别适用于不同井段的三个样品， 表1防塌性试验的各体系配方组成(重量比) 表中低粘聚阴离子纤维素、高粘聚阴离子纤维素来源于西安长庆石油科技有限责任公司；有机硅消泡剂DRX—1来源于新疆三精德润科技有限公司。 表2防塌性试验的各体系配方组成(重量比) 表3 体系的防塌性评价实验 备注①②③配方双钾离子—聚合物体系，④⑤⑥配方聚合物—磺化钻井液体系 试验根据标准ZB/T E11001-89 表4新体系与已知体系其它性能对比 从上面试验结果可看出现场应用的三个双钾离子聚合物钻井液样品的一次回收率和二次回收率，明显高于三个常用聚合物—磺化钻井液的页岩回收率，聚合物—磺化钻井液的一次，二次回收率都明显偏低，说明该泥浆使泥页岩化学抑制性和井壁稳定性都相对不好；而双钾离子聚合物钻井液，使用于不同井段三个样品，页岩的一次和二次回收率都达到90％以上。页岩的一次回收率反映钻井液化学抑制性强弱，二次回收率反映经过钻井液浸泡后的岩屑在清水中的分散性，分散性越小，说明页岩被抑制作用更强，井壁自然更趋稳定。因此，强抑制性双钾离子聚合物钻井液体系对泥页岩起到显著的抑制作用，井壁更趋稳定。但是，新专利技术钻井液体系与已知钻井液体系的其它性能基本一致，表明新专利技术体系在满足现场性能要求的同时，大幅度提高钻井液对泥页岩的一致作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强抑制性双钾离子－聚合物钻井液，其特征是：强抑制性双钾离子－聚合物钻井液包括下述重量百分比的物质：　Ａ、作为无机抑制剂的无机钾盐７％－９％；　Ｂ、作为有机抑制剂的有机钾盐０．５％－０．６％；　Ｃ、提粘剂０．３％－０．５％；　Ｄ、降滤失剂０．３％－０．５％；　Ｅ、碱度控制剂０．３％－０．５％；　Ｆ、防腐剂０．０３％－０．１％；　Ｇ、消泡剂０．１％－０．２％；　Ｈ、加重剂１％－８％；　余量是水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，陈在君，金祥哲，吴满祥，张小平，赵文军，林海，高洁，付微风，刘伟，赵向阳，曹辉，张振活，李慧升，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]