有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：0.5%～1%抑制剂、1.5%～2.2%流型调节剂、6%～8%降滤失剂、1%～2%封堵剂、4%～11%润滑剂，余量为清水。本发明的钻井液具有较强的抑制性、防塌性、高温稳定性、防漏及润滑性；确保了井壁地层围岩的稳定，有效的遏制了二开砾岩井段的井漏问题，复合润滑防卡技术可有效防止因地层复杂、地层倾角大、易造斜，井眼轨迹不易控制所引发的托压、卡钻问题；有力地保证了大兴区块钻井工作的顺利进行。
【专利说明】有机娃風强抑制性、防拷塌、?几局温、防漏钻井'/攸【技术领域】
[0001]本发明属于石油钻井液【技术领域】，涉及一种有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液。
【背景技术】
[0002]2010年大兴区块深层砾岩体埋藏气开发项目，首次实施储气库及水平井施工。该区块井实钻井深4200-4500米，属于冀中北部地区断层发育典型区域，由于构造应力强烈作用，沙三中下段深灰色泥页岩在井眼形成时应力释放导致井壁失稳，同时由于构造应力作用使沉积的泥页岩裂缝十分发育，在钻井液滤液进入裂缝后产生巨大的水化膨胀压力导致井壁进一步失稳，极易造成工程事故和复杂，该区块曾钻的兴9、兴9-1、兴9-2χ、兴9-7井均发生了严重井垮、井漏等井下复杂。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较强的抑制性、防塌性、高温稳定性、防漏及润滑性；确保了井壁地层围岩的稳定的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，包括以下质量百分比的成分:0.5%~1%抑制剂、1.5%~2.2%流型调节剂、6%~8%降滤失剂、1%~2%封堵剂、4%~11%润滑剂，余量为清水。
[0005]所述清水是 指经测试矿化度小于3000ppm，不含表面活性剂的工业用水。
[0006]所述抑制剂为钻井液用黑色正电胶BZW和钻井液用正电结构剂SDZJ，其中含量为
0.2% ~0.4%BZff + 0.3% ~0.6%SDZJ。
[0007]所述防塌降滤失剂为钻井液用防塌稀释降滤失量剂SN树脂、钻井液用硅氟类防塌降滤失剂SF和磺化酚醛树脂SMP-1、SMP-1I，其在配方中具体含量为:2%~3%SN树脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF。
[0008]所述流型调节剂为双聚铵盐HMP-21和钻井液用硅氟抗高温降粘剂SF-260，其在配方中具体含量为:0.5~1.2%HMP-21+l%SF-260。
[0009]所述润滑剂为钻井液用无荧光液体润滑剂RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具体含量为 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
[0010]所述润滑剂为还含有钻井液用液体润滑剂RT-9051，其在配方中具体含量为2%~3%RH-8501+5% ~6%RT9051+2%JYGR。
[0011]所述封堵剂为钻井液用单向压力封闭剂DCL-1。
[0012]本发明的有益效果是:本发明的钻井液具有较强的抑制性、防塌性、高温稳定性、防漏及润滑性；确保了井壁地层围岩的稳定，有效的遏制了二开砾岩井段的井漏问题，复合润滑防卡技术可有效防止因地层复杂、地层倾角大、易造斜，井眼轨迹不易控制所引发的托压、卡钻问题；有力地保证了大兴区块钻井工作的顺利进行。【具体实施方式】
[0013]本发明的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，包括以下质量百分比的成分:0.5%~1%抑制剂、1.5%~2.2%流型调节剂、6%~8%降滤失剂、1%~2%封堵剂、4%~11%润滑剂，余量为清水。
[0014]所述清水是指经测试矿化度小于3000ppm，不含表面活性剂的工业用水。
[0015]所述抑制剂为钻井液用黑色正电胶BZW和钻井液用正电结构剂SDZJ，其中含量为
0.2%~0.4%BZff + 0.3%~0.6%SDZJ，钻井液用黑色正电胶(BZW)有效成分为有机物，具有油溶性，可被水润湿，其正电性高达+70mV，为MMH的2倍，抑制性强，其外观为黑色液体；钻井液用正电结构剂(SDZJ)是一种分子式为CH3.CH2.CHOC.KCI.C8HC6H4O(CH2O)10H的聚合物，其外观为白色液体；抑制剂为了提高钻井液抑制性，使得粘土不易水化分散。。
[0016]所述防塌降滤失剂为钻井液用防塌稀释降滤失量剂SN树脂、钻井液用硅氟类防塌降滤失剂SF和磺化酚醛树脂SMP-1、SMP-1I，其在配方中具体含量为:2%~3%SN树脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF，其中 SMP-1 可以抗 100°C高温；SF、SMP-1I 可以抗 160°C高温。起到把钻井液中的自由水变为束缚水，防止水渗入地层及钻屑水化。
[0017] 所述流型调节剂为双聚铵盐HMP-21和钻井液用硅氟抗高温降粘剂SF-260，其在配方中具体含量为:0.5~1.2%HMP-21+l%SF-260, SF-260是一种分子式为C2H5.Si0.CF3.CH3的黑色黏稠液体；主要用于改善钻井液流型及抗温能力。
[0018]所述润滑剂为钻井液用无荧光液体润滑剂RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具体含量为 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
[0019]所述润滑剂为还含有钻井液用液体润滑剂RT-9051，其在配方中具体含量为2%~3%RH-8501+5%~6%RT9051+2%JYGR。主要用于改善泥饼润滑性能，预防卡钻。
[0020]所述封堵剂为钻井液用单向压力封闭剂DCL-1，主要用于提高钻井液封堵能力、预防井漏。
[0021]本发明的强抑制、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，经现场应用取得了较好的使用效
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[0022]所述钻井液用黑色正电胶(BZW)、钻井液用正电结构(SDZJ)剂生产厂家滨州市立德石油科技有限公司。
[0023]双聚铵盐HMP-21，生产厂家为石家庄华莱鼎盛科技有限公司。
[0024]钻井液用防塌稀释降滤失剂(SN树脂)，生产厂家为石家庄华莱鼎盛科技有限公司。
[0025]钻井液用硅氟抗高温降粘剂SF-260生产厂家为河北硅谷化工有限公司。
[0026]钻井液用硅氟类防塌降滤失剂SF的生产厂家为河北硅谷化工有限公司。
[0027]石墨JYGR的生产厂家为石家庄华莱鼎盛科技有限公司
[0028]钻井液用单向压力封闭剂DCL-1生产厂家为石家庄华莱鼎盛科技有限公司。
[0029]钻井液用液体润滑剂RT-9051的生产厂家为廊坊庆兴化工有限公司。
[0030]钻井液现场应用
[0031]2007年到现在为止，兴子号井共开钻井13 口井，施工中各井都没有明显的跨塌和大段井壁失稳，钻进顺利。[0032]处理要点
[0033]1.二开、三开
[0034]1.1钻井液处理原则
[0035]以BZW、SDZJ为抑制剂，抑制造浆；SN树脂、SF、SMP-1I配合改善泥饼质量，降低失水，防止井壁垮塌；HMP-21、SF-260、HV-PAC改善流型，提高携岩能力；DCL_1提高泥饼封堵能力。
[0036]1.2预处理:利用上次开钻用的钻井液加水稀释至用量钻水泥塞，放掉被水泥污染的钻井液后，进行预处理工作，加入0.2~0.4%BZW、0.3~0.6%SDZJ、0.4~0.6%双聚铵盐(HMP-21)，膨润土含量在40g/l左右，调整钻井液其它性能至设计要求后即可开钻。降滤失剂、润滑剂、流型调节剂、封堵剂在钻至相应地层是按配方比例逐步加入。
[0037]1.3井眼净化处理:
[0038]二开井段井眼较大，近2500m长，前期使用双泵以大排量提高携带效果，随井深的增加泵压逐渐增高，大排量受到限制，通过调整钻井液性能粘度在50s左右、适当降低钻井液的流性指数η值，提高动塑比，岩屑块较大时采取配置高粘、切钻井液15m3到20m3，以短稠塞方式提高携带能力减少对泵压的影响，抑制岩屑床增厚。机械钻速过快时采取多划几遍眼或适当循环帮助携带钻屑，控制环空钻井液中岩屑浓度< 5%。
[0039]1.4防塌处理:中下部井段以深灰色泥页岩、灰黑色泥岩为主，成岩性较好，造浆弱，泥页岩为伊蒙混层 ，由于其水化膨胀力存在很大差异，导致井壁易发生剥落或垮塌；一是加足抑制剂提高钻井液的抑制性；抑制井壁岩石接触钻井液发生化学反应，同时相应增强滤液本身的抑制能力，在滤液进入地层裂缝后不产生强烈的水化膨胀作用，导致井壁坍塌失稳。二是提高钻井液的造壁封堵能力；全井抓好固相控制，确保钻井液参与造壁的固相为优质有用固相是保证泥饼质量的关键；2500m后加大防塌剂的用量，补充SN树脂SMP、SF等降滤失剂达到配方中含量值(6-8%)，改善泥饼质量，形成低渗透率的泥饼，严密保护井壁；中压失水控制自己4ml以内，高温高压失水控制在IOml以内。三是3000m后由于地层易垮塌，在降低失水改善泥饼质量的同时，要适当加入优质坂土浆提高钻井液粘切，目的是减少对井壁的紊流冲刷，膨润土含量保持在60g/l，这也是提供优质固相颗粒，维持泥饼质量的重要措施。四是及时调整钻井液密度，平衡地层坍塌压力以维持井壁稳定。
[0040]1.5防卡处理。兴9区块水平井的造斜段、水平段在易垮塌井段，施工难度大。钻井液处理方面，一是合理清除劣质固相，形成优质泥饼；二是确保在防垮塌处理使用高坂含、高粘切的前提下，配合HMP-21加入SF-260调节钻井液流型，SF-260的加量达到1%，使其具有较好的流动性，不能形成虚厚泥饼或滞流层；三是泥饼要致密，减小钻具被泥饼的包角；四是主动清除岩屑床；五是选用润滑性优良的RH-8501、RT-9051、JYGR多相润滑材料，造斜后逐步加入，水平段前加至配方含量4-11%，保证泥饼摩擦系数控制在0.08以下。五是控制好井身质量，确保井眼轨迹平滑。实钻中，钻井液润滑效果良好，钻井液的复合润滑技术收到了很好的效果。兴9-13井因改为水平井需要封堵下部砾岩，尾管固井时钻具在井内静止4小时(裸眼井段1000米，为极易垮塌井段)，卡钻风险极大，我们通过采取有力技术措施，确保钻井液具有良好的润滑性能，保证了施工安全。
[0041]1.6抗高温处理。一是三开前加入磺化处理剂SMP-1、SMP-1I，将钻井液转化为聚磺体系，提高钻井液的高温稳定性。二是由于本区块下部地层矿化度较高，加入抗温抗盐硅氟稀释剂SF-260，和HMP-21复配处理，调整钻井液流变参数，防止形成滞流层虚厚泥饼；同时定期加入纯碱、烧碱，清除钙、镁离子，提高钻井液抗温能力和抗污染能力，确保钻井液能形成优质泥饼，降低高温高压失水。三是在满足井壁稳定和悬浮携带的前提下，尽量控制粘土相含量，防止高温造成分散、钝化。
[0042]2.四开
[0043]四开井段岩性为沙三砾岩体，钻井液方面主要做好储层保护防漏工作。四开前钻完塞放掉污染钻井液，用离心机将钻井液密度除至1.10g/cm3以下，加入SN树脂、SMP、润滑剂等处理剂提高钻井液的抗温、润滑性能，将钻井液性能调整至设计范围内方进行四开作业。
[0044]井漏处理。由于下部所钻井段地层岩性为胶接性较差的砾岩体，可能存在裂缝，极易发生井漏。首先，在防垮塌处理时已经对泥饼的质量做出了很大的改善，在基础充填材料、总体的强度以及泥饼的致密等方面做了大量工作。其次，进入漏层前钻井液中添加DCL-1等纤维类封堵材料和超低渗封堵材料，增强井壁裂隙和泥饼孔隙的封堵能力，进行井漏的的预防。如遇微小缝隙就可及时封堵，但如钻遇大的裂缝就要视情况采用配制不同浓度的堵漏浆打入井内静止堵漏或憋堵。同时现场应储备有足够的DCL-1、复合堵剂等堵漏材料。兴9平I钻至4264.23米发生有进无出井漏，钻具下探放空0.41米，为大型裂缝或溶洞，采取几次配堵漏浆堵漏均不成功，此处为储气库目的层甲方不允许用水泥堵漏，随采取边漏边强行钻进同时钻井液有一定携带和防塌能力钻至完钻井深，兴9平2井在4223-422?也发生有进无出井漏，两口井采取以上措施均顺利完钻，电测及后期施工顺利。
[0045]综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导 思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，包括以下质量百分比的成分:0.5%~1%抑制剂、1.5%~2.2%流型调节剂、6%~8%降滤失剂、1%~2%封堵剂、4%~11%润滑剂，余量为清水。
2.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述清水是指经测试矿化度小于3000ppm，不含表面活性剂的工业用水。
3.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述抑制剂为钻井液用黑色正电胶BZW和钻井液用正电结构剂SDZJ，其中含量为0.2% ~0.4%BZff + 0.3% ~0.6%SDZJ。
4.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述防塌降滤失剂为钻井液用防塌稀释降滤失量剂SN树脂、钻井液用硅氟类防塌降滤失剂SF和磺化酚醛树脂SMP-1、SMP-1I,其在配方中具体含量为:2%~3%SN树脂+2%-3%SMP-1、SMP-1I+2%SF。
5.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述流型调节 剂为双聚铵盐HMP-21和钻井液用硅氟抗高温降粘剂SF-260，其在配方中具体含量为:0.5 ~1.2%HMP-21+l%SF-260。
6.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述润滑剂为钻井液用无荧光液体润滑剂RH-8501和石墨JYGR，其在配方中具体含量为 2% ~3%RH-8501+2%JYGR。
7.根据权利要求6所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述润滑剂为还含有钻井液用液体润滑剂RT-9051，其在配方中具体含量为2%~3%RH-8501+5% ~6%RT9051+2%JYGR。
8.根据权利要求1所述的有机硅氟强抑制性、防垮塌、抗高温、防漏钻井液，其特征在于，所述封堵剂为钻井液用单向压力封闭剂DCL-1。
【文档编号】C09K8/12GK103725271SQ201310727175
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】张研蕾, 张宝民, 钟德华 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司