一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法，依次包括如下步骤，⑴准备原料，水1000份；钠基膨润土45～50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型100份；抑制防塌剂无荧光白沥青15～20份；固体聚合醇10～20份；降滤失剂10～20份；聚胺抑制剂0.5～1份；超细碳酸钙20～30份；极压润滑剂10～25份；包被抑制剂0.5～1份；⑵将钠基膨润土与水混合并搅拌，常温下养护至少24小时；⑶在搅拌下先加入水溶性抑制加重剂Ⅱ型和Ⅲ型，再加入抑制防塌剂无荧光白沥青和固体聚合醇，再加入降滤失剂和聚胺抑制剂，再加入超细碳酸钙和极压润滑剂，最后加入包被抑制剂，再调节pH值和密度。该钻井液具有高封堵性、强抑制性和极好的润滑性，可以满足页岩气水平井的安全钻井需求。

A water-based drilling fluid for shale gas well and its production method

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法
本专利技术涉及一种页岩气井用水基钻井液，还涉及一种页岩气井用水基钻井液的生产方法，属于石油天然气钻井
，可满足页岩气井施工的需要，以取代油基钻井液。
技术介绍
21世纪以来，以美国为代表，通过水平井钻井和多级水力压裂开发技术掀起了“页岩气革命”，很快这股浪潮席卷全球，目前有约30个国家加入了页岩气勘探开发行列。我国也相继在四川长宁、威远，重庆涪陵、彭水，云南昭通等地开展了页岩气开发，并于2014年在重庆涪陵实现了页岩气商业化开发。页岩气井在施工过中，由于页岩地层的特殊性和复杂性，页岩微裂缝和层理发育，水敏性强，在长水平段钻井中，不仅容易发生井漏、垮塌等问题，而且由于水平段较长还会带来摩阻、携岩及储层污染等问题，从而增大了施工中井下复杂故障的几率。国内外在页岩气水平井钻井过程中大多数首选油基钻井液技术，以应对长井段水平井存在的井壁失稳和高摩阻问题。但是油基钻井液存在以下几个不利因素：（1）由于钻井低成本的压力，油基钻井液的成本太高；（2）迫于越来越严格的环保法规要求，油基钻井液不利于地层及环境保护。而传统的强抑制水基钻井液又难以满足页岩气施工的要求。所以针对页岩气水平井的技术难题和环保要求，国内外各大钻井液公司纷纷研发了在性能、成本和环境保护等方面能够部分取代油基钻井液与合成基钻井液的页岩气井用水基钻井液，已满足新时代页岩气井施工的需要。针对页岩气水平井的技术难题和环保要求，国外各大钻井液公司研发了在性能、成本和环境保护等方面能够取代油基钻井液的页岩气井用水基钻井液，形成了具有代表性的页岩气井用水基钻井液技术和产品，并有在一些井上成功应用的案例报道。M-ISwaco公司研制了多种环保型页岩气井用水基钻井液体系，包括ULTRADRIL体系、KLA-SHIELD体系和HydraGlyde体系。该体系能够提供良好的抑制性、润滑性、井眼净化能力和高的机械钻速，其无毒性使钻井作业产生的钻屑可直接排放，完钻后钻井液可回收使用，大大降低了钻井成本；目前该体系已成功用于环境敏感地区的高活性页岩钻井、深水钻井。哈利伯顿公司研制了HYDRO-GUADRTM页岩气井用水基钻井液，该体系中通过聚胺盐和铝酸络合物提高体系的抑制性，采用快钻剂防止钻头泥包，可变形聚合物封堵剂紧密填充页岩微裂缝。已成功应用于沙特、埃及、非洲、墨西哥湾等地的活性泥页岩地层及深水钻井。国内相关单位和研究机构也有这方面的研究，如张衍喜等研究了一种适应于页岩油气大段泥页岩的水基钻井液体系，该体系以聚合物、有机胺等具有强抑制性的处理剂为主，以纳米乳液、聚合醇、铝胺聚合物、沥青类产品为强封堵性处理剂为辅，加入高效润滑剂，形成铝胺聚合物润滑防塌体系。胜利油田钻井研究院研制的多硅基强封堵水基钻井液技术在页岩油气藏水平井东平1井三开段进行成功应用。中国石油集团公司针对页岩垮塌和摩阻大等问题，成功开发出CQH-M1和DRHPW-1两套页岩气水基钻井液体系，并在四川长宁-威远区块和昭通区块成功应用数口页岩气水平井，但目前威远区块油基钻井液依然是主选钻井液体系。国内页岩气井用水基钻井液的技术水平层次不齐，由于页岩地层的特殊性和复杂性，这些水基钻井液有的在施工中，井下复杂故障不断；再加上页岩各个区块的差异性很大，任何配方都不可能实现满足任何区块的要求。特别是长水平段页岩气井，井壁稳定，润滑防卡方面都存在一些问题。具体表现在：⑴抑制和封堵性不好，井壁失稳问题严重，无法满足长水平段施工要求；⑵润滑防卡不好，施工中摩阻扭矩打，卡钻风险大。有的应用井在施工后期不得已又重新转化成油基钻井液，有的钻进施工没问题，但后期完井作业复杂故障频发，也不得已要转成油基钻井液。抑制、封堵、润滑是这类水基钻井液技术关键，而好多研究机构的配方对于这三个方面的处理剂研选上存在单一，无法实现同时兼顾的需要，所以施工中只要有一项达不到要求，就会造成井下复杂故障频频发生。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种页岩气井用水基钻井液，具有高封堵性、强抑制性和极好的润滑性，既可以满足页岩气水平井的安全钻井需求，也可以替代油基钻井液满足环保要求，提高页岩气开发的整体效益。为解决以上技术问题，本专利技术的一种页岩气井用水基钻井液，所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：45～50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：15～20份；固体聚合醇：10～20份；降滤失剂：10～20份；聚胺抑制剂：0.5～1份；超细碳酸钙：20～30份；极压润滑剂：10～25份；包被抑制剂：0.5～1份。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：钠基膨润土作为基础配浆材料，为其他处理剂相互作用提供吸附介质，同时提高粘切和悬浮重晶石作用；水溶性抑制加重剂Ⅱ型可以提高液相密度，改善活度，提高钻井液抑制性；水溶性抑制加重剂Ⅲ型可以改善活度，提高钻井液抑制性；抑制防塌剂无荧光白沥青可以提高封堵性，使钻井液的具有很好的防塌能力；固体聚合醇可以协同改善泥饼润滑性；降滤失剂可以降低高温高压滤失量；包被抑制剂作为提切剂，可以满足高密度钻井液对重晶石的有效悬浮；超细碳酸钙可以改善提高泥饼质量及封堵能力；极压润滑剂可以降低钻井液润滑系数，有效降低摩阻和扭矩，使钻井液具有良好的润滑能力；聚胺抑制剂可以协同提高钻井液抑制性。本专利技术利用水溶性抑制加重剂来提高体系抑制性和基浆密度，实现高密度低固相目的，利用抑制防塌剂无荧光白沥青和聚胺抑制剂双重作用使其封堵性和抑制性均大幅度提高，实现井壁稳定目的。利用固体聚合醇的浊点效应，同时配合极压润滑剂保证体系良好的润滑防卡效果，各种处理剂相互协同，其体系综合性能更好。与现有同类产品相比较，本专利技术的钻井液具有以下优势：有效解决了常规高密度钻井液固有的“高密度与流变性、滤失量控制与流变性、抑制与分散”三大矛盾，实现了低固相高密度，具有良好悬浮性能、高封堵性、强抑制性和高润滑性，抗温抗污染能力强。本专利技术的配方与页岩气井的地层微裂缝更加匹配，在页岩气井施工中能有效抑制页岩水化分散和封堵微裂隙，有效延缓滤液进入地层造成的井壁失稳，维持井壁稳定；可延长页岩地层垮塌周期，井壁稳定性与油基钻井液相当。良好的润滑性可有效解决长水平段页岩气水平井的钻井液润滑性难题，确保长水平段页岩气井能够安全高效施工，且后期不用更换成油基钻井液。作为本专利技术的优选方案，所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：45份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：15份；固体聚合醇：10份；降滤失剂：10份；聚胺抑制剂：0.5份；超细碳酸钙：20份；极压润滑剂：10份；包被抑制剂：0.5份。作为本专利技术的优选方案，所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：48份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩气井用水基钻井液，其特征在于：所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：45～50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：15～20份；固体聚合醇：10～20份；降滤失剂：10～20份；聚胺抑制剂：0.5～1份；超细碳酸钙：20～30份；极压润滑剂：10～25份；包被抑制剂：0.5～1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种页岩气井用水基钻井液，其特征在于：所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：45～50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：15～20份；固体聚合醇：10～20份；降滤失剂：10～20份；聚胺抑制剂：0.5～1份；超细碳酸钙：20～30份；极压润滑剂：10～25份；包被抑制剂：0.5～1份。


2.根据权利要求1所述的页岩气井用水基钻井液，其特征在于：所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：45份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：15份；固体聚合醇：10份；降滤失剂：10份；聚胺抑制剂：0.5份；超细碳酸钙：20份；极压润滑剂：10份；包被抑制剂：0.5份。


3.根据权利要求1所述的页岩气井用水基钻井液，其特征在于：所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：48份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：18份；固体聚合醇：15份；降滤失剂：15份；聚胺抑制剂：0.8份；超细碳酸钙：25份；极压润滑剂：18份；包被抑制剂：0.7份。


4.根据权利要求1所述的页岩气井用水基钻井液，其特征在于：所述页岩气井用水基钻井液的原料组分及重量含量如下，水：1000份；钠基膨润土：50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型：500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型：100份；抑制防塌剂无荧光白沥青：20份；固体聚合醇：20份；降滤失剂：20份；聚胺抑制剂：1份；超细碳酸钙：30份；极压润滑剂：25份；包被抑制剂：1份。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的页岩气井用水基钻井液，其特征在于：以上原料混合后所形成的混合体系的pH值为8.5～9.5。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的页岩气井用水基钻井液，其特征在于：还包括调节混合体系密度的石灰石或重晶石。


7.一种页岩气井用水基钻井液的生产方法，其特征在于，依次包括如下步骤，⑴按以下组分及重量含...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑和，王亚宁，龚厚平，蔡巍，陈文可，张晓红，
申请(专利权)人：中石化华东石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32