一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。本发明专利技术通过抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、有机胺强抑制剂、温度响应型纳米封堵剂等关键处理剂进行复配，提供一种适用于页岩地层钻井的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，该体系可提高页岩致密性及膜效率，降低滤液侵入及压力传递作用，具有优异的页岩井壁稳定性能。同时具有优异的高温稳定性和润滑性，满足页岩气超深水平井钻进需求，替代传统的油基钻井液体系，降低钻井液成本和环境污染等问题。本和环境污染等问题。本和环境污染等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油、天然气钻井领域，更进一步说，涉及一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]页岩地层层理、微裂缝发育，为钻井液滤液的侵入提供了天然通道。钻井过程中，在液柱压力、化学势差、毛细管力等驱动下，钻井液滤液沿层理、微裂缝优先侵入页岩内部。页岩黏土矿物含量高，水敏性较强，滤液侵入会使页岩发生强烈的水化效应，改变岩石应力状态，导致岩石强度降低。页岩地层孔隙度极低，少量滤液进入即可导致近井壁地层孔隙压力急剧升高，削弱了液柱压力对井壁的有效力学支撑作用，加剧了页岩井壁力学失稳。同时，层理、微裂缝为力学弱面，当地层应力不平衡时，极易沿着层理、裂缝发生剪切滑移，宏观上表现为剥落掉块式垮塌。目前，油基钻井液仍是页岩地层钻井的首选体系，但油基钻井液存在配制成本高、环保性能差等问题，在裂缝发育地层，油基钻井液的漏失往往造成较大的经济损失，且处理困难。因此，可取代油基钻井液的高性能水基钻井液是页岩气高效钻探开发的关键技术，也是目前国内外面临的重大工程技术难题。
[0003]页岩地层水基钻井液防塌技术对策主要有：
①
降低钻井液活度。通过盐类等活度调节剂，降低钻井液活度，尽量减少因化学渗透压导致的钻井液滤液侵入量；
②
强化钻井液的抑制性能。利用聚胺、钾盐等强抑制剂，有效抑制页岩水化作用，减小水化应力，尽可能保持页岩的原始强度；
③
加强钻井液的致密封堵性能。针对页岩地层微观孔隙结构特征，优选微纳米封堵材料，在近井壁形成一层致密承压封堵层，阻缓压力传递及滤液侵入；
④
合理控制钻井液密度。在加强封固及阻缓孔隙压力传递前提下，适当提高液柱压力对井壁的有效力学支撑作用，保持井壁力学稳定。
[0004]目前，国外石油公司和科研单位在页岩高性能水基钻井液体系方面开展了一系列研究，并提出了“客户定制式”的技术服务模式，取得了良好的现场应用效果，例如贝克休斯公司的LATIDRILL、PERFORMAX，哈里伯顿公司的SHALEDRILL，NEWPARK公司的EVOLUTION，麦克巴公司的Potassium Silicate Treated WBM等水基钻井液体系等，但核心技术对外高度保密。我国页岩水基钻井液技术仍处于起步阶段，与国外成熟技术还有一定差距。
[0005]中国专利技术专利《复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法》CN103146363A涉及了一种复合盐低活度防塌钻井液体系，该体系是采用甲酸钠、氯化钠复配来降低钻井液活度，提高钻井液体系抑制性能。该体系并未采用钾盐(氯化钾、甲酸钾等)和聚胺等强抑制剂来发挥抑制页岩水化作用，同等条件下钾盐要比钠盐的抑制作用强，且复配有机胺基可发挥更优异的抑制作用。并且，该体系并未采用纳米封堵剂对地层形成纳米级封堵层，提高地层致密程度，降滤滤液侵入和压力传递作用。中国专利技术专利《一种低活度醇基钻井液及其配制方法》CN110016326A涉及了一种低活度醇基钻井液体系，主要采用小分子多元醇来发挥活度调节剂作用，醇类用量达到了45～70％，这极大地增加了钻井液成本，难以大规模推广应用。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系。具体地说涉及一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。本专利技术通过研选抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、有机胺强抑制剂、温度响应型纳米封堵剂等关键处理剂，提供一种适用于页岩地层钻井的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法，该体系可提高页岩致密性及膜效率，降低滤液侵入及压力传递作用，具有优异的页岩井壁稳定性能。同时具有优异的高温稳定性和润滑性，满足页岩气超深水平井钻进需求，替代传统的油基钻井液体系，降低钻井液成本和环境污染等问题。
[0007]本专利技术目的之一是提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0008][0009]其中，
[0010]所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含高分子包被剂；
[0011]以所述水的用量为100重量份数计，所述高分子包被剂的用量可为0.2～0.5重量份，优选0.25～0.4重量份；和/或，
[0012]所述的高分子包被剂可为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物；所述高分子包被剂优选为高分子包被剂SMPFL
‑
H。
[0013]所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含抗温抗盐降滤失剂；
[0014]以所述水的用量为100重量份数计，所述抗温抗盐降滤失剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，
[0015]所述的抗温抗盐降滤失剂可为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物；
[0016]所述抗温抗盐降滤失剂优选为抗温抗盐降滤失剂SMPFL
‑
L或者为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP
‑
2。
[0017]所述的有机胺抑制剂可为聚胺或胺基硅醇的至少一种；所述有机胺优选为低分子有机胺，其分子量范围为400～1000。
[0018]所述的活度调节剂可选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。
[0019]所述的抗高温材料可选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。
[0020]所述的封堵防塌剂可选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥
青、超细碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙可为1250
‑
2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为SMNA
‑
1。
[0021]所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含润滑剂；
[0022]以所述水的用量为100重量份数计，所述润滑剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2重量份；
[0023]所述的润滑剂为通过改性手段引入极压元素的天然油脂或合成酯类；所述极压元素选自N、S、P中的至少一种；所述的润滑剂优选为环保润滑剂SMLUB
‑
E。
[0024]所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含温度响应型纳米封堵剂；
[0025]以所述水的用量为100重量份数计，所述温度响应型纳米封堵剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，
[0026]所述温度响应型纳米封堵剂可为温度响应型纳米封堵剂SMNF
‑
2；所述的温度响应型纳米封堵剂SMNF
‑
2为一种采用硅烷偶联剂对纳米SiO2进行超声表面改性，进而使其与温敏性单体、亲水性单体共聚，制得的一种温度响应型微纳米封堵剂。
[0027]本专利技术目的之二是提供所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系的制备方法，可包括以下步骤：
[0028]首先制备膨润土基浆；之后将有机胺抑制剂、活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，包含重量份数计的以下组分：2.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含高分子包被剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述高分子包被剂的用量为0.2～0.5重量份，优选0.25～0.4重量份；和/或，所述的高分子包被剂为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物；所述高分子包被剂优选为高分子包被剂SMPFL
‑
H。3.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含抗温抗盐降滤失剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述抗温抗盐降滤失剂的用量为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，所述的抗温抗盐降滤失剂为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物；所述抗温抗盐降滤失剂优选为抗温抗盐降滤失剂SMPFL
‑
L或者为磺酸盐共聚物降滤失剂DSP
‑
2。4.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的有机胺抑制剂为聚胺或胺基硅醇的至少一种；所述有机胺优选为低分子有机胺，其分子量范围为400～1000。5.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的活度调节剂选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。6.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的抗高温材料选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。7.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的封堵防塌剂选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟吉，董晓强，金军斌，李大奇，徐江，王立双，吴雪鹏，宣扬，张栋，李雄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：