一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液制造技术

一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，涉及天然气水合物开采领域。本发明专利技术钻井液包括以下组分：聚乙烯醇、氯化钠、乙二醇、磺化酚醛树脂SMP‑2、聚丙烯酸钾、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮K90、聚氧化乙烯、丙二醇苯醚以及配制水，可用于冻土层天然气水合物储藏钻井使用，具有无固相、耐低温的作用，钻井液中通过加入动力学抑制剂与增效剂复配，具有较强的水合物生成抑制效果，并且钻井液组分对环境危害小，具有高效、环保、原料廉价易得等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液
本专利技术涉及一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，具体涉及天然气水合物开采领域。
技术介绍
自然界中的天然气水合物主要分布在大陆边缘的海洋深水区和陆上永冻地区。天然气水合物是很有潜力的替代能源之一，对天然气水合物的研究是当代地球科学和能源工业发展研究的一大热点。然而大多数的研究都是针对海洋深水区的天然气水合物，关于陆上永冻地区天然气水合物的研究相对较少。要对赋藏在冻土层一定深处的天然气水合物进行勘探和开发，钻井是必不可少的重要手段。天然气水合物的相平衡性质决定了此类地层钻井与一般油气地层钻井有很大不同，也导致这类地层钻井面临更加复杂的井内问题，目前冻土层天然气水合物钻井的技术要点有以下两个方面：1.冻土层天然气水合物储藏的钻进特点冻土层钻进涉及的地层大部分为冻结岩层，冻结岩层是由多种矿物颗粒、冰块、未冻结的水以及充满水蒸气的空气等组成的多成分的岩系，在外部条件变化时(如温度和压力的波动)，不可避免地会引起永冻层自身物理性质发生质的变化；从可钻性的观点来看，永冻层应看作是一种物理机械性质变化的岩层，永冻层中所含的液相水分越少，其强度越高，岩石孔隙中存在的冰能提高其塑性，岩石塑性在钻进中的实际影响在于钻头在钻进中会遇到很高的阻力，并且永冻层的塑性随着岩石矿物粒度变小、冰冻性增长以及钻孔深度增加而增加。钻井过程中，井内温度随时间和深度的不同而发生变化，沿钻柱向下流动的冲洗介质与环空中返流的冲洗介质，与地层处于不断的热交换过程，返流的冲洗介质又直接或通过间接地与周围岩石接触，并且钻头切削岩石、井底钻具与井壁及岩心的摩擦都会产生大量的热能；温度的变化使水合物稳定存在的条件被破坏，引发水合物的分解，造成井壁失稳，从而对钻井作业造成不利影响。在冻土层天然气水合物储藏钻进时，必须考虑以下因素：①天然气水合物在温度升高、压力降低的情况下很容易分解；②其分解后释放出大量的气体，体积将会膨胀至120-170倍；③天然气水合物的平衡条件随气体和水溶液的混合成分的不同而发生变化；④天然气水合物的分解为吸热反应；⑤天然气水合物分解生成的水和气容易再生成天然气水合物。因此，在该类地层钻进，一方面要考虑钻井液的性能和温度必须保证天然气水合物赋存地层的条件，抑制水合物的分解，另一方面还必须考虑在井内地层环境温度极低的情况下介质的循环。2.冻土层天然气水合物储藏的钻进要求钻井液侵入以及水合物的分解会不同程度地导致地层孔隙压力增大，孔隙压力增加使得保持井壁稳定所需钻井液密度也要增大，这不仅严重影响钻速，而且增加井壁渗透，使井周的孔隙压力增大，从而进一步降低井壁的稳定性，形成恶性循环，因此钻井液需要具有良好的井壁稳定性。钻井过程中，进入地层的钻井液滤液与地层中水合物分解产生的水会导致地层含水量逐渐增加，当地层含水量过高时，会使水合物地层骨架水化加剧，导致井壁更加不稳；而且，水合物分解还会使地层的渗透性增大，钻井液向井壁渗透产生渗透压力，使地层的坍塌压力提高，破裂压力降低，使井壁更易坍塌与压裂，降低了井壁稳定性，因此钻井液需要具有良好的降滤失性。天然气水合物钻探中所用的钻井液体系不同于一般钻井液，是因为天然气水合物钻探是在较大深度中进行，孔底的钻井液在较高压力下工作，钻井液不仅要具备良好的冷却钻头、清洁孔底、悬浮排除岩屑、稳定孔壁和抑制水合物分解的能力，还要在高压、低温的状况下具有良好的流变性能；相对于海洋天然气水合物储藏温度0℃～4℃，冻土层天然气水合物储藏温度更低，其温度可达0℃～-15℃，因此要求钻井液具有更强的抗低温性。中国专利文献公开号CN103146364B，专利名称为《一种强抑制水基钻井液》，由水100份，聚胺抑制剂0.2-4份，包被抑制剂0.1-1份，水合物抑制剂10-25份，增粘剂0.1-1份，降滤失剂0.5-5份，和液体润滑剂0.5-3份组成。该钻井液可抑制深水浅部地层井壁失稳，可解决深水钻井中水合物的生成问题，可适用于3000m水深的钻井作业中。中国专利文献公开号CN104531106A，专利名称为《一种高效水合物抑制性环保钻井液》，由水、膨润土、季胺盐型双子表面活性剂、无机盐、羧甲基淀粉钠、阳离子聚丙烯酰胺、固体防塌润滑剂GFRH组成，可用于陆地或海洋的油气资源开采，有效抑制水合物的生成，并且钻井液组分对环境危害小，具有高效、环保等优点。中国专利文献公开号CN105018052A，专利名称为《一种低固相低温聚合物钻井液》，包含基础液和处理剂，其中基础液以钠基膨润土与氯化钠溶液进行复配；处理剂为磺化物阳离子交换树脂与多聚糖作为流型调节剂进行复配。该钻井液在低温条件下分解抑制性强、流变性能好、失水量低。上述钻井液对天然气水合物储藏钻井均有一定的效果，但均未考虑使用复配型水合物抑制剂。要确保天然气水合物地层钻井安全顺利地进行，就必须采取措施对井内温度和压力进行严格控制，利用具有良好低温性能的钻井液尽可能控制并降低水合物的分解程度，以保持井壁稳定和井内安全，因此在上述基础上，本专利技术提出一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，本专利技术钻井液包括以下组分：聚乙烯醇、氯化钠、乙二醇、磺化酚醛树脂SMP-2、聚丙烯酸钾、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮K90、聚氧化乙烯、丙二醇苯醚以及配制水，可用于冻土层天然气水合物储藏钻井使用，具有无固相、耐低温的作用，钻井液中通过加入动力学抑制剂与增效剂复配，具有较强的水合物生成抑制效果，并且钻井液组分对环境危害小，具有高效、环保、原料廉价易得等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：聚乙烯醇质量比为2.8％-3.2％、氯化钠质量比为9％-11％、乙二醇质量比为19％-21％、磺化酚醛树脂SMP-2质量比为1.8％-2.2％、聚丙烯酸钾质量比为1.8％-2.2％、黄原胶质量比为0.4％-0.6％、聚乙烯吡咯烷酮K90质量比为0.8％-1.2％、聚氧化乙烯质量比为0.8％-1.2％、丙二醇苯醚质量比为0.8％-1.2％，余下组分为配制水。优选地，所述钻井液包括以下组分：聚乙烯醇质量比为3％、氯化钠质量比为10％、乙二醇质量比为20％、磺化酚醛树脂SMP-2质量比为2％、聚丙烯酸钾质量比为2％、黄原胶质量比为0.5％、聚乙烯吡咯烷酮K90质量比为1％、聚氧化乙烯质量比为1％、丙二醇苯醚质量比为1％，余下组分为配制水。上述钻井液中，所述聚乙烯醇作为钻井液的主剂、防塌剂，可增加钻井液密度，增加钻井液抗低温性；并且聚乙烯醇性质稳定，不受外界环境pH值、温度等的影响，可与大部分的高聚物相容；聚乙烯醇可生物降解，可满足环保的要求；可增加对钻井过程中的页岩稳定性，并能减轻地层渗漏的程度，适度防止井漏；可提高钻井液的润滑性，降低摩阻。上述钻井液中，所述氯化钠作为热力学抑制剂，并作为抗低温剂，降低钻井液的凝固温度。上述钻井液中，所述乙二醇作为抗低温剂、动力学抑制剂增效剂；乙二醇是一种二元醇，具有较强的氢键形成能力，与水混合后，可以与水形成稳固的氢键，可以大幅度降低溶液的冰点。上述钻井液中，所述磺化酚醛树脂SMP-2作为降滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：聚乙烯醇质量比为2.8％‑3.2％、氯化钠质量比为9％‑11％、乙二醇质量比为19％‑21％、磺化酚醛树脂SMP‑2质量比为1.8％‑2.2％、聚丙烯酸钾质量比为1.8％‑2.2％、黄原胶质量比为0.4％‑0.6％、聚乙烯吡咯烷酮K90质量比为0.8％‑1.2％、聚氧化乙烯质量比为0.8％‑1.2％、丙二醇苯醚质量比为0.8％‑1.2％，余下组分为配制水。

【技术特征摘要】
1.一种复配型冻土水合物储藏聚乙烯醇钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：聚乙烯醇质量比为2.8％-3.2％、氯化钠质量比为9％-11％、乙二醇质量比为19％-21％、磺化酚醛树脂SMP-2质量比为1.8％-2.2％、聚丙烯酸钾质量比为1.8％-2.2％、黄原胶质量比为0.4％-0.6％、聚乙烯吡咯烷酮K90质量比为0.8％-1.2％、聚氧化乙烯质量比为0.8％-1.2％、丙二醇苯醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鹏飞，张晓丽，李新，
申请(专利权)人：大庆东油睿佳石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23