一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液制造技术

一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，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：甲酸钠、氯化钠、乙二醇、氯化钾、低粘度羧甲基纤维素LV‑CMC、聚丙烯酸钾、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮K90、丙二醇单甲醚、聚乙烯基甲基醚以及配制水，可用于粉砂岩天然气水合物储藏钻井使用，具有耐低温、抑制和降低固相的作用，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。

A drilling fluid used for silt sandstone gas hydrate storage

A drilling fluid for gas hydrate storage in siltstone relates to the field of natural gas hydrate exploitation. The drilling fluid of the invention comprises the following components: sodium formate, sodium chloride, ethylene glycol, potassium chloride, low viscosity carboxymethyl cellulose LV_CMC, potassium polyacrylate, xanthan gum, polyvinylpyrrolidone K90, propylene glycol monomethyl ether, polyvinyl methyl ether and prepared water, which can be used for siltstone gas hydrate storage and drilling. It has the function of resisting low temperature, restraining and reducing solid phase. By adding kinetic inhibitor and synergist into drilling fluid, it has strong effect of inhibiting hydrate formation, and the composition of drilling fluid is less harmful to the environment. It has the advantages of high efficiency, environmental protection and cheap raw materials.

【技术实现步骤摘要】
一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液
本专利技术涉及一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，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，前者占己发现数量的绝大多数。天然气水合物储藏中砂和泥质的比例对地层本身的性质和其中水合物的饱和度具有非常大的影响，储藏分为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩及砂砾岩，其水合物含量最高可达95％；粉砂岩是经过了长距离搬运、水动力条件比较安静、沉积速度缓慢的环境下生成的；在横向和纵向上可渐变成砂岩或粘土岩，并构成韵律性层理；粉砂岩储藏具有独特的构造特征，主要分为脉状构造、透镜状-层状构造、斑状构造，储藏孔隙度较小，水合物的饱和度一般较低。要对赋藏在地下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，目前天然气水合物钻井液的主要问题有以下几点：(1)天然气水合物地层中钻进时，由于储层井壁和井底附近地层应力会释放，地层压力降低；以及钻头切削岩石、井底钻具与井壁及岩心的摩擦都会产生大量的热能，使水合物稳定存在的温度压力条件被破坏；从而引发水合物的分解，造成井壁失稳，对钻井作业造成不利影响。(2)钻井液侵入以及水合物的分解会不同程度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相应增大，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。(3)钻井过程中由于进入地层中的钻井液滤液以及地层中水合物分解产生的水，导致地层含水量逐渐增大。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。并且，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。(4)对于粉砂岩天然气水合物储藏，由于粉砂岩的沉积环境、韵律性层理以及高黏土含量，在钻井过程中，大量黏土进入钻井液中，使得钻井液粘度增加、更容易在钻井液中形成天然气水合物，堵塞导管和防喷器，造成严重的安全事故。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。但上述钻井液均未针对考虑粉砂岩储藏钻井过程中黏土含量过高的问题。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，且在粉砂岩储藏钻井过程中，需考虑黏土对钻井液的影响，因此在上述基础上，本专利技术提出一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，本专利技术钻井液包括以下组分：甲酸钠、氯化钠、乙二醇、氯化钾、低粘度羧甲基纤维素LV-CMC、聚丙烯酸钾、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮K90、丙二醇单甲醚、聚乙烯基甲基醚以及配制水，可用于粉砂岩天然气水合物储藏钻井使用，具有耐低温、抑制和降低固相的作用，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。一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：甲酸钠质量比为2.8％-3.2％、氯化钠质量比为9％-11％、乙二醇质量比为9％-11％、氯化钾质量比为4.5％-5.5％、低粘度羧甲基纤维素LV-CMC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％、丙二醇单甲醚质量比为0.8％-1.2％、聚乙烯基甲基醚质量比为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：甲酸钠质量比为3％、氯化钠质量比为10％、乙二醇质量比为10％、氯化钾质量比为5％、低粘度羧甲基纤维素LV-CMC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％、丙二醇单甲醚质量比为1％、聚乙烯基甲基醚质量比为1％，余下组分为配制水。上述钻井液中，所述甲酸钠作为钻井液主剂、增稠剂、防塌剂，易生物降解，且无毒，对环境无污染，具有极强的页岩抑制能力，并能减轻地层渗漏的程度，适度防止井漏，可保证钻井过程中的井壁稳定，减少井下事故发生；并且对于粉砂岩的构造结构，使用甲酸钠作为钻井液的主剂，效果明显优于其他类主剂。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；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，所述氯化钾作为热力学抑制剂、所述聚丙烯酸钾作为降滤失剂，且将氯化钾和聚丙烯酸钾复配混合使用，钻井液中钾离子，可以起到包被和絮凝作用，将部分分散到钻井液中的黏土颗粒絮凝聚结后利用固控设备除去，达到抑制和降低固相的双重作用。上述钻井液中，所述低粘度羧甲基纤维素LV-CMC作为增稠剂、防塌剂使用。上述钻井液中，所述黄原胶作为塑流剂使用，可调节钻井液的流型。上述钻井液中，所述聚乙烯吡咯烷酮K90作为动力学抑制剂使用，并且丙二醇单甲醚、聚乙烯基甲基醚作为动力学抑制剂增效剂，复配动力学抑制剂的抑制效果较单独使用动力学抑制剂时有明显提高。上述钻井液中，所述配制水为常规水源水，例如河水、井水及经过滤的海水等；钻井液配制方法为常规钻井液配制方法。所述钻井液使用中，可在钻井平台配备相应的钻井液冷却设备，用于控制钻井液低温；可在钻井平台配备相应的固控设备，用于将分散到钻井液中的黏土颗粒除去，达到降低固相的作用。所述钻井液使用中，在起下钻、更换钻头及测井时，可根据需要向钻井液中加入重晶石来提高钻井液密度，用于抑制水合物分解，防止井喷，可调节钻井液密度至1.2-2.0g/cm3，后续钻井时通过地面循环设备将重晶石取出，使钻井液恢复初始密度。所述钻井液使用中，如遇盐膏层、泥页岩易垮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：甲酸钠质量比为2.8％‑3.2％、氯化钠质量比为9％‑11％、乙二醇质量比为9％‑11％、氯化钾质量比为4.5％‑5.5％、低粘度羧甲基纤维素LV‑CMC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％、丙二醇单甲醚质量比为0.8％‑1.2％、聚乙烯基甲基醚质量比为0.8％‑1.2％，余下组分为配制水。

【技术特征摘要】
1.一种用于粉砂岩天然气水合物储藏的钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：甲酸钠质量比为2.8％-3.2％、氯化钠质量比为9％-11％、乙二醇质量比为9％-11％、氯化钾质量比为4.5％-5.5％、低粘度羧甲基纤维素LV-CMC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％、丙二醇单甲醚质量比为0.8％-1.2％、聚乙烯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鑫晶，李海洋，张晓丽，袁鹏飞，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