专利名称：可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油气田钻井作业中的钻井液，特别是一种适合储气库水平段钻进的可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法。
背景技术：
储气库建设是国家能源安全的重要举措，主要解决天然气使用的调峰问题。现有技术中，大型整装深层低渗透孔隙型砂岩岩性干气气藏，气田面积大而储层薄储层厚度5-45米(平均15米)，低渗透率(平均O. 7mD)，低孔隙度(5%)。气层埋深在2800m左右，在长期开采后，目的层压力极低(压力系数O. 4-0. 6)，采用水平井及筛管完井方式进行，使得钻井施工存在诸多技术难题，气田储层特有的砂体连片性差，特别是在水平段钻遇泥岩可能会导致井眼不稳定，同时对储层孔喉通道的原始程度的保护，即保护储层提出更高的要求。水平井钻井技术在全世界范围大量应用，涉及到的钻井液种类也较多。但在实际应用中，钻井液成为长水平井钻井技术应用的主要瓶颈之一，特别是长水平段钻遇时钻遇泥岩、碳质泥岩和煤层。首先存在很大的力学不稳定性，以及煤层微裂缝中含有极少量的膨胀性极强的泥页岩或其它粘土物质，在泥浆滤液侵入后，进一步破坏了煤层的原始力学结构，发生垮塌的可能性更大，尤其是大段泥岩、碳质泥岩的出现，稳定性更差，同时该井段还处于长水平段和裸眼完井，暴露段长，本身属于“三低”储层，因而钻井液对储层的伤害几率更大。常规钻井液不能满足井壁稳定、保护储层、井眼净化、降低摩阻等技术要求，往往导致井下复杂及储层伤害。中国专利号“200810232642. 9”公开了一种强抑制性双钾离子一聚合物钻井液，
公开日为2008年12月15日，包括下述重量百分比的物质A.作为无机抑制剂的无机钾盐7% -9% ；B.作为有机抑制剂的有机钾盐O. 5%-O. 6% ； C.提粘剂O. 3%-0.5% ；D.降滤失剂O. 3% -O. 5% ；E .碱度控制剂O. 3% -O. 5% ；F.防腐剂O. 03% -O. 1% ；G.消泡剂O. 1% -0.2% ；H.加重剂1% -8% ;余量是水。但该专利技术应用于水平井储层段钻井技术中，会存在如下问题一、该专利所述的钻井液应用于上部井段，针对上部井段垮塌问题，由于地层存在差异，该钻井液不能解决水平段井壁稳定及储层伤害问题；二、该专利所述的有机钾盐和加重剂会损害原始储层渗透率，导致油气产量降低，因此不适合水平井储层段；三、该专利所述钻井液为固相加重，过多的固相易侵入地层，导致储层伤害，同时过多的固相可能会引起水平段扭矩增大，钻井液性能不易调节等问题；四、该专利钻井液主要是防止上部井段硬脆性泥岩坍塌，不能解决下部储层段软泥岩和碳质泥岩坍塌问题。五、由于水平段井深加大，地层温度升高，该专利所述钻井液中聚合物抗温性较低，不能满足长水平段钻进时较高的地层温度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有长水平井钻井技术中使用的钻井液存在的上述问题，提供一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，本发明性能稳定，液相密度高，且易调节，流变性能好，能有效保护储层，保持井壁稳定，提高储层钻遇率，特别适用于泥岩的水平段储层。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于，包括下述质量百分比的组份
有机盐10 20% ;无机盐3 5% ;提粘剂O.1 O. 3% ;降滤失剂O. 5 1. 0% ;屏蔽暂堵剂O. 5 5. 0% ;碱度控制剂O.1 O. 3% ;防腐剂O. 03 O.1 % ;除氧剂O. 5 O. 8% ;缓蚀剂O.1 O. 2%;余量为水。本发明还包括润滑剂1. O 2. 0%，所述润滑剂为油基润滑剂。所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾中的一种或按任意配比的两种。所述的无机盐为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或氯化钠中的一种或按任意配比的两种。所述提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意配比的两种。所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧钠基基纤维素、羟乙基纤维素或淀粉中的一种或任意配比的两种。所述屏蔽暂堵剂为可溶性纤维素或细目碳酸钙的一种或按任意配比的两种。所述碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或强氧化钙。所述防腐剂为甲醛或戊二醛。所述除氧剂为 有机胺化合物。所述缓蚀剂为有机磷杂环化合物。一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤
a、按照配比，在清水中分别加入降滤失剂和提粘剂，并搅拌混合均匀；
b、再加入有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解；
C、再加入屏蔽暂堵剂，搅拌混合均匀；
d、再分别加入防腐剂、除氧剂和缓蚀剂，搅拌使其溶解；
e、用碱度控制剂将pH值调节至9 10.5 ;
f、在使用中，根据需要加入润滑剂。采用本发明的优点在于
一、本发明以至少一种有机盐、至少一种无机盐、少一种聚合物增稠剂，至少一种聚合物降滤失剂为主要添加剂配制成钻井液，该钻井液无粘土，流变性能易于调节，以可溶性盐为加重剂，使钻井液达到一定液相密度，具有高密度、低固相、强抑制等特点，达到保护储层，防止井壁坍塌，井眼净化的要求。二、本发明利用可溶性盐调节钻井液密度，平衡地层应力，最大限度的消除无用固相；包括有机盐10 20% ;无机盐3 5%，利用有机盐和无机盐协同效应抑制泥岩水化膨胀，垮塌；包括剂降滤失剂O. 5 1. 0%，选择、研制合适的处理，满足现场钻井液流变性能的要求；包括屏蔽暂堵剂O. 5 5. 0%，利于保护储层，易解堵，利用屏蔽暂堵剂封堵煤层裂隙，提闻钻井液封堵能力和优良造壁性。三、本发明性能稳定，液相密度高，且易调节，流变性能好，能有效保护储层，保持井壁稳定，提高储层钻遇率，特别是针对含泥岩的水平段储层，尤其适合具有潜在伤害的的水平段储层，既能满足储气库长水平段钻进的需要，又能大幅提高单井产量，获得了良好的经济效益和社会效益，很值得推广应用。四、本发明与中国专利“200810232642. 9”相比，具有的优点为1、利用可溶性盐加重钻井液，能有效减少固相引起储层伤害、扭矩增大、钻井液性能不易调节等问题，可降低体系的腐蚀性，而且材料费用低。2、可溶性盐在水中的溶解性较高，密度调节范围宽，可以降低大多数增黏剂和降滤失剂高温时的水解和氧化降解速率；可溶性盐活度低，对钻井液性能和地层影响小，有利于井壁稳定。3、本发明与中国专利“ 200810232642. 9 ”相比，取消了固相加重剂，提高了无机盐和有机盐所占比例，增加了屏蔽暂堵剂。
具体实施例方式实施例1
一种可溶性加重盐低伤害钻井液，包括下述质量百分比的组份
有机盐10% ;无机盐3% ;提粘剂O.1 % ；降滤失剂O. 5% ;屏蔽暂堵剂O. 5% ;碱度控制剂
O.1% ;防腐剂O. 03% ;除氧剂O. 5% ;缓蚀剂O. 1% ;余量为水。本发明还包括润滑剂1. 0%，进一步地，所述润滑剂为油基润滑剂，具体可以是DFL-1或JN-303任意一种，采用现有市售油基润滑剂均可。本发明中，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾中的任意一种，但并不局限于这些有机盐，现有技术中的其它有机盐也可适用。本发明中，所述的无机盐为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或氯化钠中的任意一种，但并不局限于这些无机盐，现有技术中的其它无机盐也可适用。本发明中，所述提粘剂`为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素(PAC-HV)，黄原胶或高粘聚阴离子纤维素(PAC-HV)选用现有的市售产品即可。本发明中，所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素(PAC-LV)、低粘羧钠基基纤维素(CMC-LV)、羟乙基纤维素(HEC)或淀粉中的任意一种，均为市售产品，括号内为该商品代号。本发明中，所述屏蔽暂堵剂为粒径1-20微米的羟甲基纤维素小球或800-1500目的细目碳酸钙，均为市售产品，也可选择现有技术中的其它屏蔽暂堵剂。本发明中，所述碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或强氧化钙，但并不局限于这些，现有技术中性质相同的均可。本发明中，所述防腐剂为甲醛或戊二醛，但并不局限于这些，现有技术中性质相同的均可。本发明中，所述除氧剂为有机胺化合物，具体可以是FDO-1或WL108其中一种，现有技术中市售的有机胺化合物均可选用。本发明中，所述缓蚀剂为有机磷杂环化合物，具体可以是ZHF-1I或MIG其中一种，现有技术中市售的有机磷杂环化合物均可选用。一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，包括如下步骤
a、按照配比，在清水中分别加入降滤失剂和提粘剂，并搅拌混合均匀；
b、再加入有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解；
C、再加入屏蔽暂堵剂，搅拌混合均匀；
d、再分别加入防腐剂、除氧剂和缓蚀剂，搅拌使其溶解；
e、用碱度控制剂将pH值调节至9；f、在使用中，根据需要加入润滑剂。实施例2
本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于
一种可溶性加重盐低伤害钻井液，包括下述质量百分比的组份
有机盐20% ;无机盐5% ;提粘剂O. 3% ；降滤失剂1. 0% ;屏蔽暂堵剂5. 0% ;碱度控制剂O. 3% ;防腐剂O. 1% ;除氧剂O. 8% ;缓蚀剂O. 2% ;润滑剂2. 0% ;余量为水。本发明中，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾中按任意配比的至少两种。本发明中，所述的无机盐为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或氯化钠按任意配比的至少两种。本发明中，所述提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中两种按任意配比。本发明中，所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧钠基基纤维素、羟乙基纤维素或淀粉按任意配比的至少两种。本发明中，所述屏蔽暂堵剂为可溶性纤维素或细目碳酸钙按任意配比。一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤
a、按照配比，在清水中分别加入降滤失剂和提粘剂，并搅拌混合均匀；
b、再加入有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解；
C、再加入屏蔽暂堵剂，搅拌混合均匀；
d、再分别加入防腐剂、除氧剂和缓蚀剂，搅拌使其溶解；
e、用碱度控制剂将pH值调节至10.5。实施例3
本实施例与以上实施例基本相同，主要区别在于
一种可溶性加重盐低伤害钻井液，包括下述质量百分比的组份
有机盐15% ;无机盐4% ;提粘剂O. 2% ；降滤失剂O. 8% ;屏蔽暂堵剂3% ;碱度控制剂
0.2% ;防腐剂O. 5% ;除氧剂O. 7% ;缓蚀剂O. 15% ;润滑剂1. 5% ;余量为水。一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，包括如下步骤
a、按照配比，在清水中分别加入降滤失剂和提粘剂，并搅拌混合均匀； b、再加入有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解；
C、再加入屏蔽暂堵剂，搅拌混合均匀；
d、再分别加入防腐剂、除氧剂和缓蚀剂，搅拌使其溶解；
e、用碱度控制剂将pH值调节至9.5。实施例4
一种可溶性加重盐低伤害钻井液，制备该钻井液所用原料包括下述质量百分比的物质作为液相加重剂和抑制剂的有机盐17% ;作为液相加重剂和抑制剂的无机机盐4. 5% ；提粘剂O. 15% ;降滤失剂1. 0% ;屏蔽暂堵剂4. 5% ;碱度控制剂O. 13% ;防腐剂O. 08% ;润滑剂
1.7% ;除氧剂O. 7% ;缓蚀剂O. 17% ;余量为水。其制备方法是由上述比例的化合物在常温常压下按照以下程序进行
1)在现场配浆罐内装入上述配比的清水；
2)加入上述配比的一种或二种降滤失剂，一种或二种提粘剂加入清水中，充分搅拌混合均匀；3)再加入上述比例的有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解；
4)再加入上述配比的一种或多种屏蔽暂堵剂，搅拌充分混合均匀；
5)再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；
6)用上述配比的碱度调节剂将pH值调至9 10.5 ;
7)在实际使用中，根据实际需要加入上述配比的一种润滑剂。实施例5
鄂尔多斯盆地东部榆林气田主要产层是山2段，该产层段主要沉积有中-粗粒石英砂岩、岩屑石英砂岩、细碌岩、泥岩及煤层，气藏埋深2800 3000m。储气库气井水平段长设计为1500-2000m，属于长水平段，润滑减阻与井眼净化问题突出；低压力地层易导致水平井段施工发生漏失，影响钻井施工和储层保护效果；区块储层砂体连续性差，存在碳质泥岩、泥岩交接互层，应力作用后极易破碎，造成井径扩大，形成局部“大肚子”、“糖葫芦”井眼，造成起下钻过拉遇阻、甚至卡钻发生。将O. 5%低粘聚阴离子纤维素，1%淀粉，O. 1%黄原胶，O. 3%高粘聚阴离子纤维素，加入清水中，充分搅拌混合，再加入10%的甲酸钠，加入3%氯化钾，搅拌充分溶解，再依次加入3%可溶性纤维素，防腐剂，除氧剂和缓蚀剂，最后用氢氧化钠调节pH值至所需值，搅拌均匀，充分预水化，配制成钻井液。一、测试性能实验
按照API推荐钻井液测试标准检验，基本性能如表I所示，
表I一种配比钻井液基本性能
权利要求
1.一种可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于，包括下述质量百分比的组份 有机盐10 20% ;无机盐3 5% ;提粘剂O.1 O. 3% ;降滤失剂O. 5 1. 0% ;屏蔽暂堵剂O. 5 5. 0% ;碱度控制剂O.1 O. 3% ;防腐剂O. 03 O. 1% ;除氧剂O. 5 O. 8% ;缓蚀剂O.1 O. 2%;余量为水。
2.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于还包括润滑剂1.O 2. 0%，所述润滑剂为油基润滑剂。
3.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾中的一种或按任意配比的两种。
4.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述的无机盐为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或氯化钠中的一种或按任意配比的两种。
5.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意配比的两种。
6.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧钠基基纤维素、羟乙基纤维素或淀粉中的一种或任意配比的两种。
7.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述屏蔽暂堵剂为可溶性纤维素或细目碳酸钙的一种或按任意配比的两种。
8.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或强氧化钙。
9.根据权利要求1所述的可溶性加重盐低伤害钻井液，其特征在于所述防腐剂为甲醛或戊二醛，所述除氧剂为有机胺化合物，所述缓蚀剂为有机磷杂环化合物。
10.根据权利要求1所述的一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤 a、按照配比，在清水中分别加入降滤失剂和提粘剂，并搅拌混合均匀； b、再加入有机盐和无机盐，搅拌使其充分溶解； C、再加入屏蔽暂堵剂，搅拌混合均匀； d、再分别加入防腐剂、除氧剂和缓蚀剂，搅拌使其溶解； e、用碱度控制剂将pH值调节至9 10.5 ; f、在使用中，根据需要加入润滑剂。
全文摘要
本发明公开了一种可溶性加重盐低伤害钻井液及其制备方法，可溶性加重盐低伤害钻井液包括下述质量百分比的组份有机盐10～20%；无机盐3～5%；提粘剂0.1～0.3%；降滤失剂0.5～1.0%；屏蔽暂堵剂0.5～5.0%；碱度控制剂0.1～0.3%；防腐剂0.03～0.1%；除氧剂0.5～0.8%；缓蚀剂0.1～0.2%；余量为水。本发明性能稳定，液相密度高，且易调节，流变性能好，能有效保护储层，保持井壁稳定，提高储层钻遇率，特别适用于泥岩的水平段储层。
文档编号C09K8/10GK103045190SQ20121053032
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者杨斌, 赵向阳, 黎金明, 陈恩让, 崔贵涛, 王京光, 俞浩杰, 蔺文洁 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司