一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法，该水基钻井液包括以下质量百分比的组分：氯化钠23.0～26.0%；增粘剂0.5～3.0%；降滤失剂2.0～15.0%；封堵剂1.0～3.0%；氢氧化纳0.1～0.5%；纯碱0.5～5.0%；离子络合剂0.1～0.5%；膨润土粉2.0～5.0%；重晶石5～30%；余量为水。本发明专利技术所制备的这种水基钻井液对盐膏层均具有优异的抑制、防塌性能，有效解决大段盐膏层溶解蠕变、盐岩坍塌引起井壁失稳、失返性井漏等技术难题。在鄂尔多斯盆地的奥陶系、寒武系、长城系地层成功应用，满足鄂尔多斯盆地深层非常规油气藏勘探开发的需要。

Water base drilling fluid suitable for salt gypsum layer and preparation method thereof

The invention provides a water-based drilling fluid suitable for salt-gypsum formation and its preparation method. The water-based drilling fluid comprises the following components of mass percentage: sodium chloride 23.0-26.0%; tackifier 0.5-3.0%; filtrate reducer 2.0-15.0%; plugging agent 1.0-3.0%; hydrogen oxide 0.1-0.5%; soda ash 0.5-5.0%; ionic complexing agent 0.1-0.0-0.0%. 5%; bentonite powder 2 ~ 5%; barite 5 ~ 30%; the remaining amount is water. The water-based drilling fluid prepared by the invention has excellent inhibition and anti-collapse performance to salt-gypsum layer, and effectively solves technical problems such as dissolution creep of large salt-gypsum layer, wellbore instability caused by salt rock collapse, lost-return lost circulation and so on. Successful application in Ordovician, Cambrian and Great Wall strata in Ordos Basin meets the needs of exploration and development of deep unconventional reservoirs in Ordos Basin.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法
本专利技术涉及一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法，对盐膏层均具有优异的抑制、防塌性能，有效解决大段盐膏层溶解蠕变、盐岩坍塌引起井壁稳定、失返性井漏等技术难题。在鄂尔多斯盆地的奥陶系、寒武系、长城系地层的勘探开发中成功应用。
技术介绍
随着国内外对非常规气藏的大规模开发的进行，对深层复杂油气资源的钻探越来越广泛。以鄂尔多斯盆地为例，以往钻探开采层位均为奥陶系以上地层。由于奥陶系及其下部的寒武系、长城系地层具有700～800m厚的盐膏层，且裂缝、微裂缝发育完全，钻井难度较大。所以以往一直未被开采。随着“煤改气”的进行，天然气的缺口较大，亟需对深层天然气资源的进行开发。鄂尔多斯盆地的奥陶系及其下部的寒武系、长城系地层的钻井数量迅速增多。以往鄂尔多斯盆地气探区完成的井最深钻穿上古生界（奥陶系顶部），而目前该类探井需要钻穿奥陶系、寒武系、长城系完钻。一是施工井段能参考的地质及钻井数据极少，如地层压力（孔隙、坍塌、破裂）、温度、地层流体性质等；二是施工井段1250米长裸眼井段，不同压力、不同岩性、不同流体的地层同处一施工井段，钻井时出现复杂问题的机率及程度大幅度升高，钻井的风险增大，复杂及风险的处理难度增大。这些地层钻井施工中钻井液必须解决下列重点问题：①奥陶系地层盐膏层发育，并且盐膏层不同岩性互层，盐层的溶解、蠕变及硬石膏吸水膨胀、泥岩膨胀分散造浆坍塌等所带来的井眼失稳问题突出。要求钻井液具备优良的抗盐抗钙、封堵防塌性能。②寒武系、长城系白云岩和灰岩或有孔隙溶洞发育，且三开长裸眼井段地层存在多套压力系统，易发生漏失及井控风险。施工过程中要求钻井液具有较强的封堵防漏性能，提高下部地层承压能力，有效预防井漏，降低井控风险。③本类井均为预探井，要求钻井液具有良好的携砂性能，必须确保振动筛筛出足够的钻屑为地质研究提供第一手资料，以便为后续的开发提供准确资料。由于普通的盐岩和石膏均极易溶解于普通的淡水基钻井液（目前鄂尔多斯盆地使用的三磺、聚磺钻井液均属于淡水基钻井液），因此钻遇盐膏层时地面振动筛基本无盐岩、石膏等钻屑筛出，不能为地质研究提供钻屑资料。④该类井在寒武系施工中常会遇到大裂缝、溶洞等严重漏失的情况。通常采用注水泥堵漏，为了防止水泥完全凝固后强度太大而盐膏层强度较小导致钻水泥塞时在盐膏层钻出新井眼，只能在水泥部分凝固的时候就开始钻水泥塞，这样必然导致大量的水泥浆混入钻井液中严重污染钻井液的性能，甚至导致钻井液破胶、絮凝，丧失稳定性；为克服水泥浆的污染，要求钻井液必须具有较强的抗污染性能，即抗钙离子污染性能。在上述技术难题中，解决盐层的溶解、蠕变及硬石膏吸水膨胀、泥岩膨胀分散造浆坍塌和钻井液的封堵、抗钙离子污染是最关键的问题。
技术实现思路
为了克服盐层的溶解、蠕变及硬石膏吸水膨胀、泥岩膨胀分散造浆坍塌和钻井液的封堵、抗钙离子污染的问题，本专利技术提供一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法，本专利技术的目的之一在于对盐膏层均具有优异的抑制、防塌性能，有效解决大段盐膏层溶解蠕变、盐岩坍塌引起井壁稳定、失返性井漏等技术难题。本专利技术的目的之二在于满足鄂尔多斯盆地的奥陶系、寒武系、长城系油气藏勘探开发对适用于盐膏层的水基钻井液的生产亟需。本专利技术的目的之三在于本专利技术具有良好的携砂性能，特别是对盐岩和石膏。既能够把盐岩和石膏携带出井筒，防止其水化分散于钻井液中，又能够防止过多的盐结晶析出，杜塞钻井液管线和井口装置，粘附于钻杆上腐蚀钻杆，在振动筛上结晶糊筛布，导致振动筛跑浆损失钻井液。本专利技术的目的之四在于本专利技术抗污染性能好。本专利技术采用的技术方案是：一种适用于盐膏层的水基钻井液，由以下重量百分比的组分组成：氯化钠23.0～26.0%；增粘剂0.5～3.0%；降滤失剂2.0～15.0%；封堵剂1.0～3.0%；氢氧化纳0.1～0.5%；纯碱0.5～5.0%；离子络合剂0.1～0.5%；膨润土粉2.0～5.0%；重晶石5～30%；余量为水。所述封堵剂由丁二烯、苯乙烯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成的聚合物，三者的质量百分比为丁二烯：苯乙烯：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸=3：1：1。所述增粘剂是聚阴离子纤维素PAC-HV、羧甲基纤维素CMC-HV中的一种或其中两种的混合物。所述降滤失剂是磺化酚醛树脂II型、聚阴离子纤维素PAC-LV、羧甲基纤维素CMC-LV中的一种或两种的混合物。所述离子络合剂是乙二胺四乙酸。一种适用于盐膏层的水基钻井液的制备方法，按配方依次加入水、纯碱、氢氧化钠、离子络合剂、膨润土粉、增粘剂、降滤失剂、封堵剂、氯化钠和重晶石，搅拌混合均匀，完成适用于盐膏层的水基钻井液的制备。所述氯化钠使其钻井液中的氯离子含量保持在16×104～18.5×104mg/L的状态。所述氯化钠使其钻井液中的氯离子含量保持在17×104mg/L的状态。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术对盐膏层均具有优异的抑制、防塌性能，有效解决大段盐膏层溶解蠕变、及硬石膏吸水膨胀、盐岩坍塌、泥岩膨胀分散造浆坍塌引起井壁稳定等技术难题；2、本专利技术具有优异的封堵性能、能够有效封堵盐岩、白云岩和灰岩的孔隙、裂缝、微裂缝，满足奥陶系、寒武系和长城系的盐岩、白云岩和灰岩对钻井液防塌性能的要求，使其防塌性能与油基钻井液相当；3、本专利技术具有良好的携砂性能，特别是对盐岩和石膏。既能够把盐岩和石膏携带出井筒，防止其水化分散于钻井液中，又能够防止过多的盐结晶析出，杜塞钻井液管线和井口装置，粘附于钻杆上腐蚀钻杆，在振动筛上结晶糊筛布，导致振动筛跑浆损失钻井液；4、本专利技术抗污染性能好，该类井施工中常会遇到大裂缝、溶洞等严重漏失的情况。通常采用注水泥堵漏，为了防止水泥完全凝固后强度太大而盐膏层较软导致钻水泥塞时在盐膏层钻出新井眼，只能在水泥部分凝固的时候就开始钻水泥塞，这样必然导致大量的水泥浆混入钻井液中严重污染钻井液的性能，甚至导致钻井液破胶、絮凝，丧失稳定性；为克服水泥浆的污染，要求钻井液必须具有较强的抗污染性能。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是钻井液与传统钻井液的抑制性能对比图（线性膨胀法）。图2是钻井液与传统钻井液的抑制性能对比图（回收率法）。图3是钻井液与传统钻井液的封堵性能对比图（高温高压瞬时滤失量法）。图4是钻井液与传统钻井液的封堵性能对比图（滤液滴出时间法）。图5是钻井液与传统钻井液的携盐性能对比图（盐粒回收率法）。具体实施方式实施例1：为了克服盐层的溶解、蠕变及硬石膏吸水膨胀、泥岩膨胀分散造浆坍塌和钻井液的封堵、抗钙离子污染的问题，本专利技术提供一种适用于盐膏层的水基钻井液及其制备方法，本专利技术的目的之一在于对盐膏层均具有优异的抑制、防塌性能，有效解决大段盐膏层溶解蠕变、盐岩坍塌引起井壁稳定、失返性井漏等技术难题。本专利技术的目的之二在于满足鄂尔多斯盆地的奥陶系、寒武系、长城系油气藏勘探开发对适用于盐膏层的水基钻井液的生产亟需。本专利技术的目的之三在于本专利技术具有良好的携砂性能，特别是对盐岩和石膏。既能够把盐岩和石膏携带出井筒，防止其水化分散于钻井液中，又能够防止过多的盐结晶析出，杜塞钻井液管线和井口装置，粘附于钻杆上腐蚀钻杆，在振动筛上结晶糊筛布，导致振动筛跑浆损失钻井液。本专利技术的目的之四在于本专利技术抗污染性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于盐膏层的水基钻井液，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：氯化钠 23.0～26.0%；增粘剂 0.5～3.0%；降滤失剂 2.0～15.0%；封堵剂 1.0～3.0%；氢氧化纳0.1～0.5%；纯碱 0.5～5.0%；离子络合剂 0.1～0.5%；膨润土粉 2.0～5.0%；重晶石 5～30%；余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种适用于盐膏层的水基钻井液，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：氯化钠23.0～26.0%；增粘剂0.5～3.0%；降滤失剂2.0～15.0%；封堵剂1.0～3.0%；氢氧化纳0.1～0.5%；纯碱0.5～5.0%；离子络合剂0.1～0.5%；膨润土粉2.0～5.0%；重晶石5～30%；余量为水。2.根据权利要求1所述的一种适用于盐膏层的水基钻井液，其特征在于：所述封堵剂由丁二烯、苯乙烯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成的聚合物，三者的质量百分比为丁二烯：苯乙烯：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸=3：1：1。3.根据权利要求1所述的一种适用于盐膏层的水基钻井液，其特征在于：所述增粘剂是聚阴离子纤维素PAC-HV、羧甲基纤维素CMC-HV中的一种或其中两种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种适用于盐膏层的水基钻井液，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王京光，金祥哲，赵海锋，郭康，张长庚，王国庆，杨斌，寄晓宁，丁磊，王勇强，涂海海，郭永鹏，高洁，刘婷婷，曹辉，曲先伟，张建斌，尹敬军，彭元超，段成才，李慧升，武自博，
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：陕西,61