一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法技术

本发明专利技术涉及的是一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法，它包括：通过泥饼粘滞系数测定试验确定处理剂在现场井浆中的添加量；依据现场井浆体积、循环速度、密度和处理剂添加量确定处理剂的加剂速度；现场井钻至造斜段和水平段后，依据钻具下放情况及井浆漏斗黏度及泥饼的粘滞系数变化，确定加剂时间点；将处理剂按照已确定的适宜加量、确定的加剂速度、确定的时间点，通过加料漏斗加入泥浆池中，随钻井液进行井下循环至钻井结束。本发明专利技术在水平井或大斜度井钻至中后期，钻井液流变性和泥饼润滑性变差后，加入处理剂到钻井液中，成本低、降摩阻效果较好,解决大斜度井或水平井钻至中后期，遇泥岩地层时，井壁泥饼摩阻大的问题。大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法

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[0001]本专利技术涉及的是降低水基钻井液泥饼摩阻的方法，具体涉及的是一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法。

技术介绍
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[0002]目前，非常规储层和海上油田逐渐成为油气开采的热点。在这些储层的开发过程中，大位移井和水平井是主要的开采方式。随着井斜角的增加和水平段的增长，管柱在重力作用下与下井壁的接触面积增大，钻井液中固相含量增多，加之下井壁上所形成的泥饼较厚，水平段摩阻升高、扭矩变大、钻具磨损严重、卡钻风险提升，进而严重影响到大位移井和水平井的钻井安全和延伸极限。因此，推广和完善大位移井和水平井钻井技术、促进非常规储层和海上油田的开发，管柱摩阻问题成为必须解决的关键问题之一。
[0003]影响管柱摩阻的因素很多，排除井壁失稳、井眼不清洁、轨迹复杂以及其他工程因素，钻井液流体及所形成的泥饼的润滑性决定着实钻中的摩阻和扭矩。钻井液及泥饼的润滑性跟钻井液体系有很大关系。相对于油基钻井液，水基钻井液的润滑性较差，但其低成本、低污染的优势是油基钻井液无法媲美的，这也使得水基钻井液成为大斜度井和水平井的开采过程中使用的主要钻井液体系。目前，在钻至造斜段或水平段的中后期后，大量岩屑的混入导致钻井液中有害固相含量增加，对于砂岩层有害固相可通过地面振动筛去除，但是对于泥岩地层尽管通过添加包备剂可以除去一部分泥岩，但仍有大部分泥岩随着剪切的进行颗粒越来越小，混入钻井液中无法去除，从而使得钻井液润滑性大幅度下降，这时仅通过加大润滑剂的填量，不仅润滑效果提升效果不明显，反而使井壁上泥饼变虚、结构变得疏松，厚度也随之增加，泥饼表面光滑度下降，钻具与泥饼之间的摩阻反而会增大。为了降低泥饼摩阻，油田通常采用的措施是在钻至中后期时先置换出部分钻井液，然后向井下钻井液中添加水、降滤失剂聚合铝和封堵剂纳米二氧化硅，通过稀释固相含量、提升固体颗粒分散性、减少滤液滤失、提高泥饼致密性来提高泥饼的光滑性，进而减少钻具与井壁之间的摩阻。该种方法可使泥饼的摩阻降低30％
‑
38％，有效解决了钻井中后期，润滑剂作用效果不佳、摩阻变大的问题。但上述方法操作成本较高，聚合铝和纳米二氧化硅在钻井液中的常规加量均为2％，按照聚合铝单价为8000元/吨、纳米二氧化硅单价为10000元/吨计，每立方钻井液的添加费用约为200元
‑
300元。
[0004]针对上述在有害固相含量较高的钻井液中添加聚合铝和纳米二氧化硅来降低井壁泥饼摩阻成本较高的问题，同时为了进一步提升泥饼的光滑性，本专利技术提供了一种降低高有害固相含量钻井液泥饼摩阻的方法，该方法操作简单，成本较低。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法，这种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法用于解决大斜度井或水平井钻至中后期，遇泥岩地层时，钻井液中泥岩含量较高时井壁泥饼摩阻大的问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、取一定质量的现场井浆，将处理剂以不同的质量比加入到井浆中，质量比为处理剂与井浆的质量比，然后中压滤失制备泥饼，利用粘滞系数测定仪采用滑块法测定泥饼的粘滞系数，与空白样进行对比，粘滞系数降低比例最大时所对应的处理剂添加量，为处理剂的适宜添加量x；
[0008]步骤二、依据现场井浆体积、循环速度、密度和处理剂添加量确定处理剂的加剂速度：首先依据井浆总体积V
浆
和循环速度v
浆
计算出井浆的循环周期t；然后测定现场井浆的密度ρ
浆
，根据井浆的密度和总体积计算出整口井井浆的总质量m
浆
；再依据步骤一中确定的处理剂适宜加量x计算出处理剂的总质量m
剂
；最后用处理剂总质量m
剂
除以井浆循环周期t，得加剂速度v
剂
，计算公式如下：
[0009][0010]m
剂
＝ρ
浆
·
V
浆
·
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011][0012]步骤三、现场井钻至造斜段和水平段后，依据钻具下放情况及井浆漏斗黏度及泥饼的粘滞系数变化，确定加剂时间点；当钻具突然无法继续下放但能提升、井浆漏斗黏度升高超过合理数值范围、泥饼粘滞系数变大时，确定为添加处理剂的时间点；
[0013]步骤四、将处理剂按照步骤一中确定的适宜加量，以及步骤二中确定的加剂速度，在步骤三中确定的时间点，通过加料漏斗加入泥浆池中，随钻井液进行井下循环至钻井结束；处理剂为由硅铝酸盐微粉、高分子超细聚丙烯粉、石墨粉、氢氧化钠、聚羧酸盐构成的固体粉末，按质量百分比计：硅铝酸盐微粉65％
‑
95％，超细聚丙烯粉0.5％
‑
10％、石墨粉1％
‑
30％、氢氧化钠0.5％
‑
10％、聚羧酸盐0.1％
‑
10％。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：
[0015](1)在水平井或大斜度井钻至中后期，钻井液流变性和泥饼润滑性变差后，将处理剂由加料漏斗加入到钻井液中，适宜加量为0.5％
‑
1％，泥饼的摩阻可降低40％
‑
46％，与现有添加降滤失剂聚合铝和封堵剂纳米二氧化硅的方法相比，本专利技术提供的方法成本较低、降摩阻效果较好。
[0016](2)本专利技术提供的降低高有害固相含量钻井液泥饼摩阻的方法，降摩阻效果高于添加聚合铝和纳米二氧化硅的效果，而成本则相对较低；本专利技术所提供的降低泥饼摩阻的钻井液处理剂，每吨价格为4000
‑
5000元，按照加量为0.5％
‑
1％计，每立方钻井液的添加费用约为50元
‑
90元，远远低于添加聚合铝和纳米二氧化硅的费用。
[0017](3)本专利技术所提供的降低泥饼摩阻的钻井液处理剂与钻井液相容性好，可有效提高泥饼的润滑性，降低钻井液的滤失，适宜的使用温度应低于120℃。
[0018](4)本专利技术提供的降低高有害固相含量钻井液泥饼摩阻的方法，不需要置换和稀释油井井浆，简化了操作步骤，减少了井浆的浪费，节约了施工成本。
具体实施方式：
[0019]下面对本专利技术做进一步的说明：
[0020]实施例1：
[0021]这种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法包括以下步骤：
[0022](1)通过泥饼粘滞系数测定试验确定处理剂在现场井浆中的具体加量。通过井浆泥饼粘滞系数测定实验结果(表3)确定，处理剂在井浆中的适宜加量为0.7％(质量比)。
[0023](2)依据井浆体积、循环速度、密度和处理剂添加量确定本专利技术提供的降低泥饼摩阻的钻井液处理剂的加剂速度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低高有害固相含量水基钻井液泥饼摩阻的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、取一定质量的井浆，将处理剂以不同的质量比加入到井浆中，质量比为处理剂与井浆的质量比，然后中压滤失制备泥饼，利用粘滞系数测定仪采用滑块法测定泥饼的粘滞系数，与空白样进行对比，粘滞系数降低比例最大时所对应的处理剂添加量，为处理剂的适宜添加量x；步骤二、依据井浆体积、循环速度、密度和处理剂添加量确定处理剂的加剂速度：首先依据井浆总体积V
浆
和循环速度v
浆
计算出井浆的循环周期t；然后测定现场井浆的密度ρ
浆
，根据井浆的密度和总体积计算出整口井井浆的总质量m
浆
；再依据步骤一中确定的处理剂适宜加量x计算出处理剂的总质量m
剂
；最后用处理剂总质量m
剂
除以井浆循环周期t，得加剂速度v
剂
，计算公式如下：m
剂
＝ρ
浆

【专利技术属性】
技术研发人员：张健伟，冯福平，索彧，胡超洋，张军，王鹤远，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：