泡沫钻井液制造技术

本发明专利技术涉及石油钻井领域，具体涉及气体钻井遇地层出水以后维持井壁稳定、防止钻头泥包、保持继续钻进的泡沫钻井液。本发明专利技术提供一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计：发泡剂为0.5%~2.0%、稳泡剂为0.2%~0.5%、泥页岩抑制剂为2%~10%、泥页岩稳定剂为0.2%~1.0%，余量为水；且泡沫钻井液的pH值为8~10。本发明专利技术的泡沫钻井液具有优良的泡沫性能、较强的泥页岩抑制能力以及长久的泥页岩抑制性能，能够解决气体钻井遇地层出水以后的携岩携水问题、井壁失稳问题以及粘附卡钻等井下复杂问题，从而实现安全、快速钻井。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井领域，具体涉及气体钻井遇地层出水以后维持井壁稳定、防止钻头泥包、保持继续钻进的泡沫钻井液。
技术介绍
气体钻井技术是指钻井过程中以气体作为循环介质来实现钻进的技术，其在提高机械钻速、有效发现和保护储层、解决井下复杂事故等方面具有独特的优势，因而在国内外 得到迅速发展和推广。然而，气体钻井对井下工程地质条件、现场设备和施工工艺要求很高，一旦条件不满足就无法顺利实施气体钻井。其中，地层出水问题是影响气体钻井安全钻进的重大因素之一。气体钻井遇地层出水以后，泥页岩地层中的水敏性黏土矿物水化膨胀，一方面导致岩屑粘结成团，形成滤饼环，造成井眼净化不良、环空堵塞或卡钻等井下复杂；另一方面泥页岩黏土矿物水化膨胀，产生附加水化应力，泥页岩力学强度降低，井壁稳定性下降。最终导致气体钻井无法继续钻进，影响了气体钻井的应用效果。泡沫钻井作为欠平衡钻井中的一种，在提高机械钻速、解决地层出水问题、有效控制地层漏失、减少压差卡钻等井下复杂问题上具有突出优点。因此，当气体钻井遇地层出水以后，可转换为泡沫钻井，实现良好的携岩携水要求，同时保证较高的机械钻速。然而，在泡沫钻井过程中，随着钻井时间的增加，在泥页岩层段同样存在水敏性黏土矿物水化膨胀的问题，最终导致井壁失稳，无法继续钻进。目前，控制水敏性黏土矿物水化膨胀的方法主要是在钻井液中添加化学处理剂，通过处理剂与水分子在黏土活性部位进行竞争，吸附在黏土表面上，达到降低黏土水化膨胀的能力。目前，常用的处理剂包括以下两种类型一种是无机盐类如氯化钾、硅酸盐、甲酸盐等；另一种是有机类物质如水解聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、甲基葡萄糖甙、有机硅腐植酸钾等。但对其应用时，应考虑处理剂间相互匹配的问题；另外，不同处理剂对泥页岩的抑制能力也不尽相同，而现有技术中大部分处理剂不具备长久抑制性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种泡沫钻井液，该泡沫钻井液具有优良的泡沫性能、较强的泥页岩抑制能力以及长久的泥页岩抑制性能。本专利技术的技术方案为本专利技术提供一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计发泡剂O. 59Γ2. 0%、稳泡剂O. 29ΓΟ. 5%、泥页岩抑制剂2°/Γ Ο%、泥页岩稳定剂O. 2°/Γ . 0%，余量为水；泡沫钻井液的PH值为8 10。所述发泡剂为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、α -烯烃磺酸钠(AOS)、十二烷基苯磺酸钠(ABS)或椰子酰胺丙基甜菜碱中的至少一种。优选的，所述发泡剂为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的至少一种。所述稳泡剂为黄原胶(Xe)、羧甲基纤维素钠(CMC)、无机硅酸钾或无机硅酸钾钠中的至少一种。 所述泥页岩抑制剂为氯化胆碱、聚氧乙烯二胺、六亚甲基二胺、环己二胺、聚醚胺或4，4- 二氨基二环己基甲烷中的至少一种。所述泥页岩稳定剂为甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与聚乙烯醇的接枝共聚物；或二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与聚乙烯醇的接枝共聚物。本专利技术的有益效果I、该泡沫钻井液具有良好的泡沫性能，其抗温、抗污染能力强；2、气体钻井遇地层出水以后采用该泡沫钻井液进行处理，有助于提高钻井过程中的携岩携水能力，维持较高的机械钻速；3、该泡沫钻井液具有较强的泥页岩抑制能力，能显著降低泥页岩水化的能力，维持钻进过程中泥页岩地层的稳定，减少井下复杂情况的发生；4、该泡沫钻井液能提供长效的抑制性能，不因钻井液被地层水稀释或气液转换时抑制剂浓度降低或发生改变而加剧泥页岩水化；本专利技术的泡沫钻井液具有优良的泡沫性能和较强的泥页岩抑制能力，能够解决气体钻井遇地层出水以后的携岩携水问题、井壁失稳问题以及粘附卡钻等井下复杂问题，从而实现安全、快速钻井。附图说明图I是须家河组泥页岩岩样分别放入本专利技术实施例I泡沫钻井液、实施例2泡沫钻井液、白油、水+5wt%聚乙烯醇+10wt%硅酸钾溶液(附图中以氯化钾+聚乙烯醇表示)、水+0. 5wt%KPAM聚合物(附图中以聚合物表示)溶液中在65°C温度下热滚16小时后测得的硬度测试结果。具体实施例方式本专利技术提供一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计发泡剂O. 59Γ2. 0%、稳泡剂O. 29ΓΟ. 5%、泥页岩抑制剂2°/Γ Ο%、泥页岩稳定剂O. 2°/Γ . 0%，余量为水；且泡沫钻井液的PH值为8 10。所述发泡剂为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、α -烯烃磺酸钠(AOS)、十二烷基苯磺酸钠(ABS)或椰子酰胺丙基甜菜碱中的至少一种。优选十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的至少一种。钻井液中的发泡剂能促使基液产生泡沫。本专利技术所用的发泡剂的使用量范围为O. 59Γ2. 0%，当少于O. 5%以后，泡沫性能变差，不能满足钻井要求；当大于2. 0%以后，泡沫性能虽与O. 59Γ2. 0%间的性能相差不大，但是增加了发泡剂加量，相当于增加了成本；发泡剂的一般加量在1%左右。所述稳泡剂为黄原胶(XC)、羧甲基纤维素钠(CMC)或无机硅酸钾(钠)中的至少一种。钻井液中的稳泡剂能起到稳定泡沫的作用，其添加量优选为O. 29ΓΟ. 5%，如果加量太大，不利于井口消泡，同时不必要的增加，不利于成本节约；此外，加量太大基液变得粘稠，流动性差。除上述稳泡剂外，还可以有其它稳泡剂，如两性离子聚合物处理剂FA367、羟乙基纤维素HEC、部分水解聚丙烯酰胺HPAM等。所述泥页岩抑制剂为氯化胆碱、聚氧乙烯二胺、六亚甲基二胺、环己二胺、聚醚胺或4，4-二氨基二环己基甲烷中的至少一种。钻井液中的泥页岩抑制剂能吸附于黏土表面或进入晶层间阻止水分子的进入并水化黏土 ；抑制剂加量对泥页岩抑制性的影响是随抑制剂加量的增加抑制性能先增然后趋于稳定的过程，过多的添加只会增加成本，优选为29TlO%，可根据实际岩样来调节。抑制剂除了上述几种，还可以选用其它，如聚合醇、氯化钾 坐寸ο本专利技术的泥页岩稳定剂为自制产品，具体为甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与聚乙烯醇的接枝共聚物；或二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与聚乙烯醇的接枝共聚物；其中，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵/ 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物粘均分子量2 X 1(Τ5 X IO5 ;甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵/ 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与聚乙烯醇的接枝共聚物粘均分子量2Χ IO4飞X 105。钻井液中的泥页岩稳定剂能吸附于黏土表面或部分分子链能嵌入晶层间阻止水分子进入并水化黏土。为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步说明本专利技术。实施例I泡沫钻井液泡沫钻井液的原料及质量配比为发泡剂(CTAB)1%，稳泡剂(XC)O.本文档来自技高网...

【技术保护点】
泡沫钻井液，其特征在于，包括如下组分，各组分按质量百分比计：发泡剂0.5%~2.0%、稳泡剂0.2%~0.5%、泥页岩抑制剂2%~10%、泥页岩稳定剂0.2%~1.0%，余量为水；且泡沫钻井液的pH值为8~10。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒小波，赵晓东，孟英峰，万里平，李皋，钟水清，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：