有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的成分：0.5%～1%抑制劑、1.5%～2.2%流型調(diào)節(jié)劑、6%～8%降濾失劑、1%～2%封堵劑、4%～11%潤滑劑，余量為清水。本發(fā)明的鉆井液具有較強的抑制性、防塌性、高溫穩(wěn)定性、防漏及潤滑性；確保了井壁地層圍巖的穩(wěn)定，有效的遏制了二開礫巖井段的井漏問題，復合潤滑防卡技術(shù)可有效防止因地層復雜、地層傾角大、易造斜，井眼軌跡不易控制所引發(fā)的托壓、卡鉆問題；有力地保證了大興區(qū)塊鉆井工作的順利進行。
【專利說明】有機娃風強抑制性、防拷塌、?幾局溫、防漏鉆井'/攸【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆井液【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液。
【背景技術(shù)】
[0002]2010年大興區(qū)塊深層礫巖體埋藏氣開發(fā)項目，首次實施儲氣庫及水平井施工。該區(qū)塊井實鉆井深4200-4500米，屬于冀中北部地區(qū)斷層發(fā)育典型區(qū)域，由于構(gòu)造應力強烈作用，沙三中下段深灰色泥頁巖在井眼形成時應力釋放導致井壁失穩(wěn)，同時由于構(gòu)造應力作用使沉積的泥頁巖裂縫十分發(fā)育，在鉆井液濾液進入裂縫后產(chǎn)生巨大的水化膨脹壓力導致井壁進一步失穩(wěn)，極易造成工程事故和復雜，該區(qū)塊曾鉆的興9、興9-1、興9-2χ、興9-7井均發(fā)生了嚴重井垮、井漏等井下復雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有較強的抑制性、防塌性、高溫穩(wěn)定性、防漏及潤滑性；確保了井壁地層圍巖的穩(wěn)定的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，包括以下質(zhì)量百分比的成分:0.5%~1%抑制劑、1.5%~2.2%流型調(diào)節(jié)劑、6%~8%降濾失劑、1%~2%封堵劑、4%~11%潤滑劑，余量為清水。
[0005]所述清水是 指經(jīng)測試礦化度小于3000ppm，不含表面活性劑的工業(yè)用水。
[0006]所述抑制劑為鉆井液用黑色正電膠BZW和鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑SDZJ，其中含量為
0.2% ~0.4%BZff + 0.3% ~0.6%SDZJ。
[0007]所述防塌降濾失劑為鉆井液用防塌稀釋降濾失量劑SN樹脂、鉆井液用硅氟類防塌降濾失劑SF和磺化酚醛樹脂SMP-1、SMP-1I，其在配方中具體含量為:2%~3%SN樹脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF。
[0008]所述流型調(diào)節(jié)劑為雙聚銨鹽HMP-21和鉆井液用硅氟抗高溫降粘劑SF-260，其在配方中具體含量為:0.5~1.2%HMP-21+l%SF-260。
[0009]所述潤滑劑為鉆井液用無熒光液體潤滑劑RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具體含量為 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
[0010]所述潤滑劑為還含有鉆井液用液體潤滑劑RT-9051，其在配方中具體含量為2%~3%RH-8501+5% ~6%RT9051+2%JYGR。
[0011]所述封堵劑為鉆井液用單向壓力封閉劑DCL-1。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的鉆井液具有較強的抑制性、防塌性、高溫穩(wěn)定性、防漏及潤滑性；確保了井壁地層圍巖的穩(wěn)定，有效的遏制了二開礫巖井段的井漏問題，復合潤滑防卡技術(shù)可有效防止因地層復雜、地層傾角大、易造斜，井眼軌跡不易控制所引發(fā)的托壓、卡鉆問題；有力地保證了大興區(qū)塊鉆井工作的順利進行?！揪唧w實施方式】
[0013]本發(fā)明的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，包括以下質(zhì)量百分比的成分:0.5%~1%抑制劑、1.5%~2.2%流型調(diào)節(jié)劑、6%~8%降濾失劑、1%~2%封堵劑、4%~11%潤滑劑，余量為清水。
[0014]所述清水是指經(jīng)測試礦化度小于3000ppm，不含表面活性劑的工業(yè)用水。
[0015]所述抑制劑為鉆井液用黑色正電膠BZW和鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑SDZJ，其中含量為
0.2%~0.4%BZff + 0.3%~0.6%SDZJ，鉆井液用黑色正電膠(BZW)有效成分為有機物，具有油溶性，可被水潤濕，其正電性高達+70mV，為MMH的2倍，抑制性強，其外觀為黑色液體；鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑(SDZJ)是一種分子式為CH3.CH2.CHOC.KCI.C8HC6H4O(CH2O)10H的聚合物，其外觀為白色液體；抑制劑為了提高鉆井液抑制性，使得粘土不易水化分散。。
[0016]所述防塌降濾失劑為鉆井液用防塌稀釋降濾失量劑SN樹脂、鉆井液用硅氟類防塌降濾失劑SF和磺化酚醛樹脂SMP-1、SMP-1I，其在配方中具體含量為:2%~3%SN樹脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF，其中 SMP-1 可以抗 100°C高溫；SF、SMP-1I 可以抗 160°C高溫。起到把鉆井液中的自由水變?yōu)槭`水，防止水滲入地層及鉆屑水化。
[0017] 所述流型調(diào)節(jié)劑為雙聚銨鹽HMP-21和鉆井液用硅氟抗高溫降粘劑SF-260，其在配方中具體含量為:0.5~1.2%HMP-21+l%SF-260, SF-260是一種分子式為C2H5.Si0.CF3.CH3的黑色黏稠液體；主要用于改善鉆井液流型及抗溫能力。
[0018]所述潤滑劑為鉆井液用無熒光液體潤滑劑RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具體含量為 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
[0019]所述潤滑劑為還含有鉆井液用液體潤滑劑RT-9051，其在配方中具體含量為2%~3%RH-8501+5%~6%RT9051+2%JYGR。主要用于改善泥餅潤滑性能，預防卡鉆。
[0020]所述封堵劑為鉆井液用單向壓力封閉劑DCL-1，主要用于提高鉆井液封堵能力、預防井漏。
[0021]本發(fā)明的強抑制、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，經(jīng)現(xiàn)場應用取得了較好的使用效
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[0022]所述鉆井液用黑色正電膠(BZW)、鉆井液用正電結(jié)構(gòu)(SDZJ)劑生產(chǎn)廠家濱州市立德石油科技有限公司。
[0023]雙聚銨鹽HMP-21，生產(chǎn)廠家為石家莊華萊鼎盛科技有限公司。
[0024]鉆井液用防塌稀釋降濾失劑(SN樹脂)，生產(chǎn)廠家為石家莊華萊鼎盛科技有限公司。
[0025]鉆井液用硅氟抗高溫降粘劑SF-260生產(chǎn)廠家為河北硅谷化工有限公司。
[0026]鉆井液用硅氟類防塌降濾失劑SF的生產(chǎn)廠家為河北硅谷化工有限公司。
[0027]石墨JYGR的生產(chǎn)廠家為石家莊華萊鼎盛科技有限公司
[0028]鉆井液用單向壓力封閉劑DCL-1生產(chǎn)廠家為石家莊華萊鼎盛科技有限公司。
[0029]鉆井液用液體潤滑劑RT-9051的生產(chǎn)廠家為廊坊慶興化工有限公司。
[0030]鉆井液現(xiàn)場應用
[0031]2007年到現(xiàn)在為止，興子號井共開鉆井13 口井，施工中各井都沒有明顯的跨塌和大段井壁失穩(wěn)，鉆進順利。[0032]處理要點
[0033]1.二開、三開
[0034]1.1鉆井液處理原則
[0035]以BZW、SDZJ為抑制劑，抑制造漿；SN樹脂、SF、SMP-1I配合改善泥餅質(zhì)量，降低失水，防止井壁垮塌；HMP-21、SF-260、HV-PAC改善流型，提高攜巖能力；DCL_1提高泥餅封堵能力。
[0036]1.2預處理:利用上次開鉆用的鉆井液加水稀釋至用量鉆水泥塞，放掉被水泥污染的鉆井液后，進行預處理工作，加入0.2~0.4%BZW、0.3~0.6%SDZJ、0.4~0.6%雙聚銨鹽(HMP-21)，膨潤土含量在40g/l左右，調(diào)整鉆井液其它性能至設計要求后即可開鉆。降濾失劑、潤滑劑、流型調(diào)節(jié)劑、封堵劑在鉆至相應地層是按配方比例逐步加入。
[0037]1.3井眼凈化處理:
[0038]二開井段井眼較大，近2500m長，前期使用雙泵以大排量提高攜帶效果，隨井深的增加泵壓逐漸增高，大排量受到限制，通過調(diào)整鉆井液性能粘度在50s左右、適當降低鉆井液的流性指數(shù)η值，提高動塑比，巖屑塊較大時采取配置高粘、切鉆井液15m3到20m3，以短稠塞方式提高攜帶能力減少對泵壓的影響，抑制巖屑床增厚。機械鉆速過快時采取多劃幾遍眼或適當循環(huán)幫助攜帶鉆屑，控制環(huán)空鉆井液中巖屑濃度< 5%。
[0039]1.4防塌處理:中下部井段以深灰色泥頁巖、灰黑色泥巖為主，成巖性較好，造漿弱，泥頁巖為伊蒙混層 ，由于其水化膨脹力存在很大差異，導致井壁易發(fā)生剝落或垮塌；一是加足抑制劑提高鉆井液的抑制性；抑制井壁巖石接觸鉆井液發(fā)生化學反應，同時相應增強濾液本身的抑制能力，在濾液進入地層裂縫后不產(chǎn)生強烈的水化膨脹作用，導致井壁坍塌失穩(wěn)。二是提高鉆井液的造壁封堵能力；全井抓好固相控制，確保鉆井液參與造壁的固相為優(yōu)質(zhì)有用固相是保證泥餅質(zhì)量的關(guān)鍵；2500m后加大防塌劑的用量，補充SN樹脂SMP、SF等降濾失劑達到配方中含量值(6-8%)，改善泥餅質(zhì)量，形成低滲透率的泥餅，嚴密保護井壁；中壓失水控制自己4ml以內(nèi)，高溫高壓失水控制在IOml以內(nèi)。三是3000m后由于地層易垮塌，在降低失水改善泥餅質(zhì)量的同時，要適當加入優(yōu)質(zhì)坂土漿提高鉆井液粘切，目的是減少對井壁的紊流沖刷，膨潤土含量保持在60g/l，這也是提供優(yōu)質(zhì)固相顆粒，維持泥餅質(zhì)量的重要措施。四是及時調(diào)整鉆井液密度，平衡地層坍塌壓力以維持井壁穩(wěn)定。
[0040]1.5防卡處理。興9區(qū)塊水平井的造斜段、水平段在易垮塌井段，施工難度大。鉆井液處理方面，一是合理清除劣質(zhì)固相，形成優(yōu)質(zhì)泥餅；二是確保在防垮塌處理使用高坂含、高粘切的前提下，配合HMP-21加入SF-260調(diào)節(jié)鉆井液流型，SF-260的加量達到1%，使其具有較好的流動性，不能形成虛厚泥餅或滯流層；三是泥餅要致密，減小鉆具被泥餅的包角；四是主動清除巖屑床；五是選用潤滑性優(yōu)良的RH-8501、RT-9051、JYGR多相潤滑材料，造斜后逐步加入，水平段前加至配方含量4-11%，保證泥餅摩擦系數(shù)控制在0.08以下。五是控制好井身質(zhì)量，確保井眼軌跡平滑。實鉆中，鉆井液潤滑效果良好，鉆井液的復合潤滑技術(shù)收到了很好的效果。興9-13井因改為水平井需要封堵下部礫巖，尾管固井時鉆具在井內(nèi)靜止4小時(裸眼井段1000米，為極易垮塌井段)，卡鉆風險極大，我們通過采取有力技術(shù)措施，確保鉆井液具有良好的潤滑性能，保證了施工安全。
[0041]1.6抗高溫處理。一是三開前加入磺化處理劑SMP-1、SMP-1I，將鉆井液轉(zhuǎn)化為聚磺體系，提高鉆井液的高溫穩(wěn)定性。二是由于本區(qū)塊下部地層礦化度較高，加入抗溫抗鹽硅氟稀釋劑SF-260，和HMP-21復配處理，調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，防止形成滯流層虛厚泥餅；同時定期加入純堿、燒堿，清除鈣、鎂離子，提高鉆井液抗溫能力和抗污染能力，確保鉆井液能形成優(yōu)質(zhì)泥餅，降低高溫高壓失水。三是在滿足井壁穩(wěn)定和懸浮攜帶的前提下，盡量控制粘土相含量，防止高溫造成分散、鈍化。
[0042]2.四開
[0043]四開井段巖性為沙三礫巖體，鉆井液方面主要做好儲層保護防漏工作。四開前鉆完塞放掉污染鉆井液，用離心機將鉆井液密度除至1.10g/cm3以下，加入SN樹脂、SMP、潤滑劑等處理劑提高鉆井液的抗溫、潤滑性能，將鉆井液性能調(diào)整至設計范圍內(nèi)方進行四開作業(yè)。
[0044]井漏處理。由于下部所鉆井段地層巖性為膠接性較差的礫巖體，可能存在裂縫，極易發(fā)生井漏。首先，在防垮塌處理時已經(jīng)對泥餅的質(zhì)量做出了很大的改善，在基礎(chǔ)充填材料、總體的強度以及泥餅的致密等方面做了大量工作。其次，進入漏層前鉆井液中添加DCL-1等纖維類封堵材料和超低滲封堵材料，增強井壁裂隙和泥餅孔隙的封堵能力，進行井漏的的預防。如遇微小縫隙就可及時封堵，但如鉆遇大的裂縫就要視情況采用配制不同濃度的堵漏漿打入井內(nèi)靜止堵漏或憋堵。同時現(xiàn)場應儲備有足夠的DCL-1、復合堵劑等堵漏材料。興9平I鉆至4264.23米發(fā)生有進無出井漏，鉆具下探放空0.41米，為大型裂縫或溶洞，采取幾次配堵漏漿堵漏均不成功，此處為儲氣庫目的層甲方不允許用水泥堵漏，隨采取邊漏邊強行鉆進同時鉆井液有一定攜帶和防塌能力鉆至完鉆井深，興9平2井在4223-422?也發(fā)生有進無出井漏，兩口井采取以上措施均順利完鉆，電測及后期施工順利。
[0045]綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實施例中，相同領(lǐng)域內(nèi)的有識之士可以在本發(fā)明的技術(shù)指導 思想之內(nèi)可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的成分:0.5%~1%抑制劑、1.5%~2.2%流型調(diào)節(jié)劑、6%~8%降濾失劑、1%~2%封堵劑、4%~11%潤滑劑，余量為清水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述清水是指經(jīng)測試礦化度小于3000ppm，不含表面活性劑的工業(yè)用水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述抑制劑為鉆井液用黑色正電膠BZW和鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑SDZJ，其中含量為0.2% ~0.4%BZff + 0.3% ~0.6%SDZJ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述防塌降濾失劑為鉆井液用防塌稀釋降濾失量劑SN樹脂、鉆井液用硅氟類防塌降濾失劑SF和磺化酚醛樹脂SMP-1、SMP-1I,其在配方中具體含量為:2%~3%SN樹脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述流型調(diào)節(jié) 劑為雙聚銨鹽HMP-21和鉆井液用硅氟抗高溫降粘劑SF-260，其在配方中具體含量為:0.5 ~1.2%HMP-21+l%SF-260。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述潤滑劑為鉆井液用無熒光液體潤滑劑RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具體含量為 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述潤滑劑為還含有鉆井液用液體潤滑劑RT-9051，其在配方中具體含量為2%~3%RH-8501+5% ~6%RT9051+2%JYGR。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅氟強抑制性、防垮塌、抗高溫、防漏鉆井液，其特征在于，所述封堵劑為鉆井液用單向壓力封閉劑DCL-1。
【文檔編號】C09K8/12GK103725271SQ201310727175
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張研蕾, 張寶民, 鐘德華 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司