一种防塌钻井液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种防塌钻井液及其制备方法和应用。以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份、抑制剂1～3份、封堵剂7～13份和固壁剂0.1～0.3份；所述封堵剂包括弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合。本发明专利技术提供的防塌钻井液，通过抑制剂、封堵剂和固壁剂复配，以及所述封堵剂选用弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合，使得所述钻井液通过“物理封堵

【技术实现步骤摘要】
一种防塌钻井液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钻井液
，具体涉及一种防塌钻井液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在煤层气或过煤层钻井过程中，由于煤岩割理发育、结构破碎、机械强度低，常导致起下钻遇阻、卡钻等井下复杂情况频发，延误工程进度，严重时甚至导致井眼钻井工程报废，造成重大经济损失。
[0003]复杂煤层井壁失稳一方面是由于煤岩本身具有割理、微裂缝发育，胶结疏松，脆性大等特征，钻井液滤液易侵入，导致煤岩之间胶结力降低，在外力作用下易破碎坍塌；另一方面是由于在外来流体的影响下，煤岩中的黏土矿物发生水化，水化产生的内张力从内部破坏了煤的完整性。因此，加强物理封堵和化学胶结阻止钻井液滤液侵入，提高煤岩强度，同时高效抑制黏土水化，是提高复杂煤层井壁稳定的重要技术对策。
[0004]例如，CN109294531A公开一种水基钻井液的复合沥青防塌抑制剂及水基钻井液，所述复合沥青防塌抑制剂包括天然沥青，十二烷基苯磺酸钠，乙烯
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丙烯酸乙酯，表面活性剂，碳纤维，硬脂酸锌，硬脂酸钙，石灰石料粉末；所述水基钻井液包括蒙脱石，水，重晶石，聚乙二醇和所述复合沥青防塌抑制剂。所述水基钻井液采用特定的复合沥青防塌抑制剂，可以获得良好的防塌和润滑能力；且制备方法简单，便于生产，有利于推广。但是，所述水基钻井液的HTHP滤失量有待进一步降低，并且页岩膨胀率较高。
[0005]因此，开发一种能够对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝进行有效封堵，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好，同时还具有较好润滑减阻性能的防塌水基钻井液，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种防塌钻井液及其制备方法和应用。所述防塌钻井液通过加入特定含量的抑制剂、封堵剂和固壁剂，使得所述钻井液通过“物理封堵
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化学胶结
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抑制水化”的多元协同作用，能够对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝进行有效封堵，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好，同时还具有较好润滑减阻性能，适用于复杂煤层。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种防塌钻井液，以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份、抑制剂1～3份、封堵剂7～13份和固壁剂0.1～0.3份；所述封堵剂包括弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合。
[0009]本专利技术中，所述防塌钻井液，通过抑制剂、封堵剂和固壁剂复配，使得所述钻井液通过“物理封堵
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化学胶结
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抑制水化”的多元协同作用，提高水基钻井液对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝的封堵效果，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好；而通过特定组合的封堵剂与抑制剂和固壁剂的协同增效，能够进一步有效抑制复杂
煤层的水化膨胀，降低岩石膨胀率。
[0010]优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份，例如可以为92份、94份、96份、98份等。
[0011]优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括1～3份抑制剂，例如可以为1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。
[0012]优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括封堵剂7～13份，例如可以为7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份等。
[0013]优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括固壁剂0.1～0.3份，例如可以为0.12份、0.14份、0.16份、0.18份、0.2份、0.22份、0.24份、0.26份、0.28份等。
[0014]本专利技术中，特定的含量的抑制剂、封堵剂和固壁剂搭配使用，对岩石的封堵效果最优，有效抑制岩石水化膨胀；所述抑制剂用量过多时，导致钻井液流变性差。
[0015]优选地，所述防塌钻井液中抑制剂、封堵剂和固壁剂的质量比为1:(6～13):(0.1～0.3)，其中(6～13)中具体取值，例如可以为6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5等；(0.1～0.3)中具体取值可以为0.12、0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.26、0.28等。
[0016]优选地，所述抑制剂包括聚丙烯酸钾和/或聚胺。
[0017]优选地，以重量份计，所述封堵剂包括3～5份弹性封堵剂(例如可以为3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等)、3～5份刚性封堵剂(例如可以为3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等)和1～3份纳米封堵剂(例如可以为1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等)。
[0018]优选地，所述封堵剂中弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的质量比为1:(1～1.7):(0.2～1)，其中，(1～1.7)中具体取值，例如可以为1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7等；(0.2～1)中具体取值例如可以为0.22、0.24、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95等，进一步优选为1:(1.5～1.7):(0.2～1)。
[0019]本专利技术中，所述封堵剂通过特定配比的封堵剂协同增效，进一步提高钻井液对岩石的封堵效果，提高岩石承压能力。
[0020]优选地，所述弹性封堵剂包括改性沥青和/或弹性石墨。
[0021]优选地，所述改性沥青包括磺化沥青。
[0022]优选地，所述弹性封堵剂的粒径为20～100μm，例如可以为25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm等，进一步优选为20～70μm。
[0023]优选地，所述刚性封堵剂包括方解石和/或碳酸钙。
[0024]优选地，所述刚性封堵剂的目数为800～1200目，例如可以为820目、840目、860目、880目、900目、920目、940目、960目、980目、1000目、1020目、1040目、1060目、1080目、1100目、1120目、1140目、1160目、1180等。
[0025]优选地，所述纳米封堵剂包括聚合物微球和/或二氧化硅。
[0026]优选地，所述纳米封堵剂的粒径为100～300nm，例如可以为120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、220nm、240n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防塌钻井液，其特征在于，以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份、抑制剂1～3份、封堵剂7～13份和固壁剂0.1～0.3份；所述封堵剂包括弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合。2.根据权利要求1所述的防塌钻井液，其特征在于，所述防塌钻井液中抑制剂、封堵剂和固壁剂的质量比为1:(6～13):(0.1～0.3)；优选地，所述抑制剂包括聚丙烯酸钾和/或聚胺；优选地，以重量份计，所述封堵剂包括3～5份弹性封堵剂、3～5份刚性封堵剂和1～3份纳米封堵剂；优选地，所述封堵剂中弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的质量比为1:(1～1.7):(0.2～1)，进一步优选为1:(1.5～1.7):(0.2～1)；优选地，所述弹性封堵剂包括改性沥青和/或弹性石墨；优选地，所述改性沥青包括磺化沥青；优选地，所述弹性封堵剂的粒径为20～100μm，进一步优选为20～70μm；优选地，所述刚性封堵剂包括方解石和/或碳酸钙；优选地，所述刚性封堵剂的目数为800～1200目；优选地，所述纳米封堵剂包括聚合物微球和/或二氧化硅；优选地，所述纳米封堵剂的粒径为100～300nm。3.根据权利要求1或2所述的防塌钻井液，其特征在于，所述固壁剂包括化学固壁剂；优选地，所述化学固壁剂包括改性多糖；优选地，所述改性多糖包括含有邻苯二酚结构的壳聚糖。4.根据权利要求1～3任一项所述的防塌钻井...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃建宇，刘伟新，金勇，张强，张永涛，黄懿强，左坤，田峥，游尧，薛亮，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司深圳分公司，
类型：发明
国别省市：