一种稳定页岩的水基钻井液制造技术

一种稳定页岩的水基钻井液，其特征在于：该钻井液由钠基膨润土、页岩抑制剂、增粘剂、流型调节剂、降滤失剂、抗高温处理剂、架桥剂、堵漏剂以及防塌剂混合而成，以每100份水中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土5份、页岩抑制剂1.5～1.8份、增粘剂0.5～0.7份、流型调节剂0.1～0.2份、降滤失剂0.7～0.9份、抗高温处理剂2.3～2.5份、架桥剂9.33～10.67份、堵漏剂1.8～2.2份、防塌剂1.1～1.3份。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种稳定页岩的水基钻井液，该钻井液由钠基膨润土、页岩抑制剂、增粘剂、流型调节剂、降滤失剂、抗高温处理剂、架桥剂、堵漏剂以及防塌剂混合而成，以每100份水中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土5份、页岩抑制剂1.5～1.8份、增粘剂0.5～0.7份、流型调节剂0.1～0.2份、降滤失剂0.7～0.9份、抗高温处理剂2.3～2.5份、架桥剂9.33～10.67份、堵漏剂1.8～2.2份、防塌剂1.1～1.3份。该钻井液具有较好的流变性、降滤失性能、润滑性能及较强的抑制性，从而满足页岩气水平井钻进岩屑携带和井壁稳定的要求，并且减小发生卡钻的可能性。【专利说明】一种稳定页岩的水基钻井液
本专利技术涉及一种水基钻井液，尤其涉及一种能够稳定页岩的钻井液，适用于页岩气水平井钻进。
技术介绍
页岩气水平井钻进过程中容易出现井壁失稳、摩阻大、扭矩高等问题，容易形成“岩屑床”，因此要求钻井液具有流变性优良、滤失低、润滑性好、抑制性强和封堵性能好等要求。国内外研究页岩钻进时普遍使用油基钻井液，虽能较好的解决井壁稳定问题，但存在成本高和污染环境等问题。因此，页岩气水平井水基钻井液的研发值得关注。国内主要通过使用强制性水基钻井液体系以保持水敏性泥页岩地层的井壁稳定性，同时也开展了适合低孔低渗煤层气储层钻进的纳米基钻井液体系的研究工作。中国专利技术专利“用于活性泥页岩钻井的钻井液”(申请号:201110130011.8)公开了用于强水敏活性粘土地层的钻井液，由膨润土、部分水解聚丙烯酰胺、低粘聚阴离子纤维素、磺酸盐共聚物增粘剂、氯化钾、聚合醇、胺基聚合物、脂肪醇醚磷酸酯、水组成，该钻井液抑制性能和润滑性能接近于油基钻井液。中国专利技术专利“一种陆相页岩气水平井使用的油基钻井液体系”(申请号:201210059226.X)公开了一种陆相页岩气水平井使用的油基钻井液体系，由基础油、有机土、NaOH或CaO、氧化浙青、主乳化剂、辅乳化剂与润湿剂，具有防止粘土膨胀、提高井眼稳定性、保护储层、预防钻井液漏失和提高钻速等优点。中国专利技术专利“一种强抑制钻井液体系”(申请号:201210592769.8)公开了一种用于超深侧钻井泥岩强抑制钻井液体系，由膨润土浆、碱性调节剂、页岩抑制剂、金属离子聚合物、褐煤树脂、磺化酚醛树脂、阳离子乳化浙青、润滑剂、乳化剂、原油以及超细碳酸钙，所述钻井液体系对泥页岩抑制性强，页岩回收率高达90.33%，抗高温达150°C ;老化前后摩阻系数分别小于0.1。中国专利技术专利“使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法”(申请号:201210523849.8)公开了一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能，纳米材料在钻井液中的质量浓度为5%~10%，评价纳米二氧化硅对三种水基钻井液性能改善的效果。中国专利技术专利“一种基于纳米材料的可降解钻井液”(申请号:201310313700.1)公开了一种基于纳米材料的可降解钻井液，由钻井液单元和解堵液单元组成，钻井液单元包括膨润土、流型调节剂、增粘剂`、钾盐、纳米碳酸钙、复合分散剂以及PH调节剂；解堵液单元包括生物酶和盐酸。该钻井液能在低孔低渗煤层气钻进过程中暂时性地封堵煤岩的纳米级孔隙，减少钻井液对煤储层的伤害，且经过生物酶降解和盐酸酸化处理后煤岩渗透率恢复值高达80~95%。
技术实现思路
本专利技术提供了一种稳定页岩的水基钻井液，该钻井液具有较好的流变性、降滤失性能、润滑性能及较强的抑制性，从而满足页岩气水平井钻进岩屑携带和井壁稳定的要求，并且减小发生卡钻的可能性。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为:一种稳定页岩的水基钻井液，该钻井液由钠基膨润土、页岩抑制剂、增粘剂、流型调节剂、降滤失剂、抗高温处理剂、架桥剂、堵漏剂以及防塌剂混合而成，以每100份水中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为:钠基膨润土 5份、页岩抑制剂1.5~1.8份、增粘剂0.5~0.7份、流型调节剂0.1~0.2份、降滤失剂0.7~0.9份、抗高温处理剂2.3~2.5份、架桥剂9.33~10.67份、堵漏剂1.8~2.2份、防塌剂1.1~1.3份。该钻井液中各组分的质量份分别为:以每100份水中的加入量来计算，钠基膨润土 5份、页岩抑制剂1.8份、增粘剂0.6份、流型调节剂0.15份、降滤失剂0.8份、抗高温处理剂2.4份、架桥剂10份、堵漏剂2份、防塌剂1.2份。所述的页岩抑制剂为磺化浙青钠盐。所述的增粘剂为聚阴离子纤维素。所述的流型调节剂为黄原胶。 所述的降滤失剂为改性淀粉。所述的抗高温处理剂为褐煤树脂。所述的架桥剂为质量浓度30%的纳米二氧化硅分散液，分散液中纳米二氧化硅颗粒的粒径为10~20nm。所述的堵漏剂为纳米碳酸钙，所述的防塌剂为腐植酸钾。本专利中不仅使用了纳米二氧化硅，同时还有磺化浙青钠盐的阴离子基团(S03_)吸附到页岩的带电端，以阻断水分侵入页岩的通道，同时聚阴离子纤维素、黄原胶和改性淀粉等高聚物在页岩表面形成较好质量的泥饼屏蔽环。多种处理剂之间的协同增效作用可进一步减缓水分与页岩的接触，从而进一步增强页岩气水平井井壁稳定的效果。与现有技术相比，本专利技术提供的水基钻井液具有以下优点:1、本专利技术提供的钻井液为一种水基钻井液，与油基钻井液相比，具有环保和成本低的优点。2、本专利技术提供的钻井液中的纳米二氧化硅可以进入页岩的微裂隙孔隙中，从而提高水基钻井液的封堵能力，并与磺化浙青钠盐(Soltex)协同作用保持页岩地层井壁稳定性。3、纳米二氧化硅可以降低钻井液的摩阻系数和泥饼的摩阻系数，并与聚合物配合使用，从而整体上提高钻井液的润滑性能。4、纳米二氧化硅可以降低水基钻井液的气液表面张力，可以配制低表面张力体系以保护储气层。5、相对于传统的抑制性钻井液如聚合醇钻井液而言，该钻井液对页岩具有更强的抑制能力。6、该钻井液具有良好的流变性、降滤失性能，钻井液的粘度和切力更高、抑制性更强，更适合页岩气水平井钻进，可以满足页岩钻进岩屑携带、井壁稳定等要求。【专利附图】【附图说明】图1为实施例1中油田页岩岩样与稳定页岩的水基钻井液接触后的膨胀量变化曲线图；图2为是实施例1中稳定页岩的水基钻井液在高温高压条件下的流变参数变化情况图。【具体实施方式】为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 本实施例1主要反映:(I)稳定页岩的水基钻井液的制备方法与基本性能参数(流变性和滤失量);(2)稳定页岩的水基钻井液的热稳定性评价；(3)延长油田页岩岩样的XRD分析结果；(4)延长油田页岩岩样与稳定页岩的水基钻井液接触后的膨胀量变化情况；(5)延长油田页岩岩样与稳定页岩的水基钻井液接触后的滚动回收率结果；(6)稳定页岩的水基钻井液在高温高压条件下的流变参数(表观粘度和塑性粘度)变化情况；(7)稳定页岩的水基钻井液在高温高压条件下的滤失性能分析；(8)稳定页岩的水基钻井液的润滑性能(钻井液的摩阻系数及其泥饼的摩阻系数);(9)稳定页岩的水基钻井液与普通钻井液的气液表面张力值对比。1.稳定页岩的水基钻井液的制备方法与基本性能参数实验仪器:GJD_B12K变频高速搅拌机、ZNN-D6S型六速旋转粘度计、Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定页岩的水基钻井液，其特征在于：该钻井液由钠基膨润土、页岩抑制剂、增粘剂、流型调节剂、降滤失剂、抗高温处理剂、架桥剂、堵漏剂以及防塌剂混合而成，以每100份水中的加入量来计算，上述各组分的质量份分别为：钠基膨润土5份、页岩抑制剂1.5～1.8份、增粘剂0.5～0.7份、流型调节剂0.1～0.2份、降滤失剂0.7～0.9份、抗高温处理剂2.3～2.5份、架桥剂9.33～10.67份、堵漏剂1.8～2.2份、防塌剂1.1～1.3份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡记华，袁野，常德武，史亚运，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：