镶嵌屏蔽钻井液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种镶嵌屏蔽钻井液，包括以下重量含量的组分：0.2%-8.5%镶嵌屏蔽剂，0-5%增粘剂，0-8%加重剂，余量为基础液，镶嵌屏蔽剂通过将单体、引发剂、分散剂、刚性内核等加入到水中，搅拌均匀，并升温至反应，烘干制得。该钻井液由于使用镶嵌屏蔽剂，起到单向封堵的作用，且其弹性可变性特征可使其对入口为不同形状的孔隙均具有良好的适应性，不影响油井产能。
【专利说明】镶嵌屏蔽钻井液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镶嵌屏蔽钻井液，以及该镶嵌屏蔽钻井液的制备方法和使用方 法。
【背景技术】
[0002] 随着世界油气需求的持续增长，采用保护储层钻井液技术勘探开发复杂油气藏的 力度逐年加大。研制低伤害钻井完井液，最大限度地减轻钻井过程中造成的储层损害，是取 得复杂油气减钻探成果的关键。
[0003] 为了有效阻止钻井液侵入储层，现有技术中已有常规屏蔽暂堵技术、广谱屏蔽暂 堵技术和理想充填屏蔽暂堵技术等。这些屏蔽暂堵技术要求暂堵剂粒子尺寸小于孔隙或裂 缝尺寸，且按一定规则与储层孔喉尺寸严格匹配，因此准确获取储层孔隙尺寸及分布状况 是成功实施屏蔽暂堵技术的前提和关键所在。但是，由于受储层岩石非均质性的限制，往往 很难准确获取施工井的孔隙尺寸数据，常常导致屏蔽暂堵效果不理想，有时甚至会加大对 油气层的损害，且屏蔽暂堵后往往需要后续的解堵作业，增加了生产成本，现有技术的钻井 液作用机理可参见图1。
[0004] 对于理想的钻井液，投资方最需要的是：在井筒内储层污染最小，或接近无污染 (30mm)，产量高；储层固井质量全部合格（95?100%);寿命长，避免窜层、套损、或导致侧 钻；在地面上循环浆、坑浆可全部回收重复使用，以达到环保要求。而钻井工程方最需要的 是：在井筒内高渗透砂岩井段不要粘卡、失浆过大；泥页岩井段不要坍塌掉块、造浆、泥包 钻头；斜井段要低滤失、润滑、破坏砂床、低摩阻；井壁稳定、扩大率小且分布窄；钻屑状态 保持率高；在地面上钻屑易于一次性脱除；循环浆、坑浆全部可回收重复使用。技术的关键 在于，在复杂的地质条件下，在不能用膨润土的环境中，实现不用膨润土的安全高效钻井。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述缺陷并达到各方面的期望，本发明提供一种镶嵌屏蔽钻井液。进一 步地，本发明还提供一种镶嵌屏蔽钻井液的制备方法和使用方法。
[0006] 本发明人经过锐意研究得到一种包含镶嵌屏蔽剂的钻井液。由于镶嵌屏蔽剂具有 弹性可变性和直径大于储层孔隙直径的特点，在压差的作用下，镶嵌屏蔽剂颗粒部分镶嵌 入孔隙入口处，将孔隙封堵住，其余部分仍在孔隙外面，起到单向封堵的作用。同时，此封堵 材料的弹性可变性特征可使其对入口为不同形状的孔隙均具有良好的适应性，克服了刚性 颗粒因不能变形而适应性差的缺点。其作用机理可参见图2。
[0007] 根据本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液包括以下重量含量的组分：
[0008] 镶嵌屏蔽剂，0· 2%-8· 5%，
[0009] 增粘剂， 0-5%，
[0010]加重剂， 0-8%
[0011] 余量为基础液，
[0012] 其中，所述重量含量是指所述组分基于镶嵌屏蔽钻井液总重量的重量百分比。
[0013] 在本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液中，基于钻井液总重量而言，镶嵌屏蔽剂含量为 0. 2%-8. 5%，优选2%-5%。当镶嵌屏蔽剂含量在此范围内时，所得钻井液能够有效镶嵌封堵 钻井周围的空隙，防止钻井液渗透侵入储层。如果镶嵌屏蔽剂含量低于〇. 2%，由于其用量 过低导致镶嵌屏蔽不足，钻井液可能会渗透侵入储层。另一方面，如果镶嵌屏蔽剂含量高于 8. 5%，不仅由于其用量过高导致成本增加，而且由于用量过剩导致镶嵌屏蔽剂颗粒留存于 钻井液中，影响钻井液的性能。
[0014] 在本发明中，所用镶嵌屏蔽剂通过以下方法制备：
[0015] 将100重量份份刚性无机内核、500-2600重量份单体、50-300重量份引发剂和 30-300重量份分散剂等加入到水中，升温至60°C _90°C，反应完成后形成长链聚合物，烘干 得到镶嵌屏蔽剂。
[0016] 其中，所述刚性无机内核选自石英砂或硅酸盐矿物。
[0017] 所述单体为丙烯酰胺。
[0018] 所述引发剂选自：酰类过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰等，或者酯类过氧 化物如过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯；可以使用其中的任意一种，或者两种 或两种以上的任意组合物。
[0019] 所述分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇或古尔胶等。可以使 用其中的任意一种，或者两种或两种以上的任意组合物。
[0020] 在根据本发明提供的镶嵌屏蔽剂中，作为单体，也可以使用丙烯酰胺与其他单体 的组合物，不过并不优选。
[0021] 通常，根据本发明提供的镶嵌屏蔽剂平均粒径为4?400 μ m，优选平均粒径在 50 μ m左右。实践中，镶嵌屏蔽剂的粒径可根据生产需要进行调整。
[0022] 根据本发明提供的镶嵌屏蔽剂是网状凝胶，外形尺寸达到4?400 μ m，可以在钻 屑表面发生多点吸附，并抑制分散。网状凝胶覆盖钻屑表面，造成钻屑与自由水的隔离，产 生抑制分散。镶嵌屏蔽体系对泥页岩具有很强的抑制、包被、防止坍塌作用。
[0023] 根据本发明提供的镶嵌屏蔽剂具有以下优点：①良好的弹性和一定的可变形性， 在压差作用下会发生弹性变形，以适应不同形状和尺寸的孔喉，对较宽尺寸的孔喉产生良 好的封堵作用，减少钻井液滤失量；②抑制粘土的水化分散，具有良好的防塌作用，油层保 护效果良好；③与钻井液和其它处理剂的配伍性好，不起泡；④无毒、有利于环境保护。
[0024] 根据本发明提供的镶嵌屏蔽剂具有增粘、降滤失、防塌及保护油层等多项作用，具 有一剂多用的特点，本发明人推测其作用机理如下所述，不过下述机理仅是对本发明的可 能性解释，本发明并不限于此。
[0025] 1、增粘切机理
[0026] (1)吸附水作用
[0027] 镶嵌屏蔽剂有适量的由丙烯酰胺单体聚合形成的吸附基团，可以吸附一定数量的 水分子，使钻井液中部分自由水变为吸附水，导致钻井液粘度增加。
[0028] (2)形成网架结构
[0029] 通过合理的分子结构设计，镶嵌屏蔽剂分子自身可以相互连接，形成具有一定强 度的网架结构，增加钻井液的粘度和切力。
[0030] 2、降滤失机理
[0031] (1)强封堵作用
[0032] 镶嵌屏蔽剂分子与水接触后，具有内刚外柔的特点，其内部为强度极高的刚性颗 粒，外部为具有较强弹性和可变形性柔性体，此特点使其对不同形状的孔隙和裂缝具有较 好的适应性。在压差作用下，镶嵌屏蔽剂颗粒被挤入孔隙或裂缝，依靠其外部柔性部分产生 很大的摩擦力，当多个颗粒同时进入孔隙或裂缝后，其摩擦力叠加将大于生产压差，从而将 孔隙或裂缝完全封堵，有效降低钻井液滤失量。
[0033] (2)增粘作用
[0034] 通过镶嵌屏蔽剂增加钻井液粘度和切力，增加滤液流动阻力，降低滤失量。
[0035] 3、防塌机理
[0036] (1)强封堵作用
[0037] 镶嵌屏蔽剂分子与水接触后，具有内刚外柔的特点，其内部为强度极高的刚性颗 粒，外部为具有较强弹性和可变形性柔性体，此特点使其对不同形状的孔隙和裂缝具有较 好的适应性。在压差作用下，镶嵌屏蔽剂颗粒被挤入孔隙或裂缝，依靠其外部柔性部分产生 很大的摩擦力，当多个颗粒同时进入孔隙或裂缝后，其摩擦力叠加将大于生产压差，从而将 孔隙或裂缝完全封堵。
[0038] (2)强抑制作用
[0039] 镶嵌屏蔽剂分子带有一定数量的正电荷，可通过静电吸引吸附到钻屑表面，部分 中和粘土的负电荷，同时在钻屑表面形成吸附层，减少钻屑与水的接触，有效抑制粘土的水 化膨胀与分散。
[0040] 4、保护油气层机理
[0041] (1)强封堵作用
[0042] 镶嵌屏蔽剂分子与水接触后，具有内刚外柔的特点，其内部为强度极高的刚性颗 粒，外部为具有较强弹性和可变形性柔性体，此特点使其对不同形状的孔隙和裂缝具有较 好的适应性。在压差作用下，镶嵌屏蔽剂颗粒被挤入孔隙或裂缝，依靠其外部柔性部分产生 很大的摩擦力，当多个颗粒同时进入孔隙或裂缝后，其摩擦力叠加将大于生产压差，从而将 孔隙或裂缝完全封堵。
[0043] (2)封堵层易返排
[0044] (3)强抑制作用
[0045] 镶嵌屏蔽剂分子带有一定数量的正电荷，可通过静电吸引吸附到钻屑表面，部分 中和粘土的负电荷，同时在钻屑表面形成吸附层，减少钻屑与水的接触，有效抑制粘土的水 化膨胀与分散。
[0046] 在本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液中，可以根据需要包含增粘剂和加重剂。其中，增 粘剂的作用在于增加钻井液粘度，加重剂的作用在于增加钻井液密度，从而适用不同地层 需要。
[0047] 在本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液中，对于增粘剂没有特殊限制，可以使用本领域 常用的增粘剂，如酚醛树脂类有机高分子聚合物等。其含量可以根据实际需要选择，例如 0-5%，更优选1%_5%，所述含量是指基于钻井液总重量的重量百分含量。
[0048] 在本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液中，对于加重剂没有特殊限制，可以使用本领域 常用的加重剂，如可溶性盐类，包括无机盐和有机盐，例如NH4CU KC1、KHC03、NaCl、MgCl2、 CaCl2、ZnCl2、ZnBr2等，更优选NH4Cl、KCl、KHCO 3。可以使用其中的任一种，或者组合使用其 中的两种或多种。
[0049] 在使用加重剂时，主要依据如下：
[0050] 密度选择原则：为地层压力系数或地层坍塌压力的1. 05?L 10倍。
[0051] 比重调整速度：常规，AdS 0.02/-周；有溢出时，配合镶嵌屏蔽剂，Ad=O. 02? 0· 10/-周。
[0052] 在一个优选实施方式中，使用加重剂种类的依据如下：
[0053] A、d彡1. 15时，选用NH4Cl加重或采用卤水。
[0054] B、d=l. 15?L 20时，选用KCl或NaCl加重或采用卤水。
[0055] C、d=l. 20 ?1. 35 时，选用 KHC03、MgCl2 或 CaCl2 加重。
[0056] D、d=l. 35 ?1. 48 时，选用 KHC03、CaCl2 加重。
[0057] E、d=L 48?L 75时，选用KHC03、MgCl2或CaCl2加重至饱和后，再用ZnCl 2继续加 重。
[0058] F、d=l. 75 ?2. 0 时，选用 ZnBr2 加重。
[0059] 在本文中所用符号Λ d表示密度变化；
[0060] 在本文中所用符号d表示密度。
[0061] 在本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液中，作为基础液，没有特别限制，可以使用淡水、 盐水或海水、或本区回流污水。
[0062] 所述"本区回流污水"是指在钻井施工现场形成的污水。由于钻井施工现场往往 非常偏僻，用水来源紧张，难以供应清洁水源，使用本区回流污水不仅能解决水源供应困难 的问题，而且采用本区回流污水完全能确保本发明的镶嵌屏蔽钻井液的性能。
[0063] 对于本发明提供的镶嵌屏蔽钻井液，还可以根据需要包含本领域常用的一种或多 种其他助剂，如润滑剂、堵漏剂等。本领域技术人员可以根据需要选择它们的用量，这在本 领域技术人员的能力范围内。
[0064] 作为助剂，特别提及润滑剂。当钻井液本身具有润滑作用时，钻井液的润滑性不仅 可减少钻具的磨损，而且对提高钻速有重要影响。本发明采用的润滑剂可以是固体润滑剂 或液体润滑剂，固体润滑剂主要是细小的固体颗粒，例如石墨PP、玻璃小球、树脂小球等等， 其可有效降低摩擦阻力。液体润滑剂主要是油，包括植物油和矿物油，如24#白油，也可以 是油和表面活性剂一起配成的乳液。添加润滑剂后，滤饼表面黏附系数降低，其可降低摩擦 阻力和粘附摩擦阻力。
[0065] 本发明的镶嵌屏蔽钻井液可以根据现有技术中记载的各种方法进行调整，以适应 不同情况或不同需要。
[0066] 例如，控制体系pH值可以加入NaOH可改善体系的性能：滤失量降低；切力上升； 流型剪切稀释、亮滑。
[0067] 通过将各种组分混合，即可得到本发明的钻井液。作为混合方式，没有特别限制， 可以使用常规的混合方法，如机械搅拌混合、磁力搅拌混合等。
[0068] 本发明的镶嵌屏蔽钻井液是一种新型的钻井液体系，具有如下优点：
[0069] (1)组成简单
[0070] 由水、镶嵌屏蔽剂和可溶性盐类组成，脱离了粘土分散体系理论，由镶嵌屏蔽剂提 供所需要的各种钻井液性能，由可溶性盐提高密度，成分简单，维护方便。
[0071] (2)钻井速度快
[0072] 镶嵌屏蔽钻井液体系可以不添加粘土和固体加重剂，抑制性好，粘土在其中基本 不分散，固相含量低、亚微米颗粒数量少。钻井液体系内的固相是钻进过程中产生的钻屑， 通过使用合理的固控设备，固相含量一般控制在5%以内，而密度为I. 2g/cm3的常规钻井液 固相含量在15%左右，密度越高固相含量随之增加。镶嵌屏蔽钻井液的固相含量低和亚微 米颗粒数量少的特点，使其机械钻速大大提高，经实验同等条件下可使钻速提高2-4倍。 [0073] (3)有利于保护油气层
[0074] 镶嵌屏蔽剂的特殊作用，在侵入地层3_5mm后即可形成屏蔽膜，钻井液不能更深 地侵入地层，很好地保护了油气层。室内检测由于滤纸太薄，该体系的滤失量在5?IOml 之间，而在现场由于地层和岩石可以作为屏蔽剂的骨架，形成屏蔽体，钻井液在现场的滤失 更低，一般低于5ml。且该钻井液抑制性很好，能有效抑制粘土的水化膨胀、分散，避免油层 发生水敏性损害。
[0075] 在土库曼斯坦、长庆油田、中海油服的应用表明，镶嵌屏蔽钻井液配置好以后，循 环罐里面的钻井液基本上没有变化,很少添加钻井液。该体系基本上属于无滤失体系,很好 地保护了油气层。
[0076] (4)有利于井壁稳定
[0077] 镶嵌屏蔽钻井液稳定井壁机理如下：
[0078] ①封堵能力强：镶嵌屏蔽钻井液有效地封堵地层孔隙和裂缝，阻止钻井液侵入地 层，防止地层岩石强度降低。
[0079] ②抑制能力强：通过镶嵌屏蔽剂的作用，能有效防止粘土的水化膨胀、分散，从而 避免了由于粘土膨胀造成的井壁坍塌、缩径，减少了井下事故的发生。在已经施工的井中没 有出现一次卡钻事故。
[0080] ③阻止压力传递：通过其强封堵作用，有效降低地层流体和钻井液之间的压力传 递，使钻井液对井壁岩石始终产生良好的侧向支撑力。
[0081] (5)抗污染能力强
[0082] 镶嵌屏蔽钻井液脱离了粘土分散体系理论，粘土在该体系中不分散，镶嵌屏蔽剂 抗盐抗钙能力强，抗各种污染的能力强。
[0083] (6)配制简单，适应性强
[0084] 该体系可用海水、卤水、淡水等多种水配制，对配浆水没有特殊的要求，配制时成 本不增加。而常规钻井液在用海水、卤水配制时将大幅度提高成本。
[0085] (7)可循环利用，真正实现"零排放"
[0086] 该钻井液可全部回收利用，既解决了钻井液的重复利用，又避免了废弃钻井液污 染环境，使钻井真正实现了"零排放"，不但降低了污染治理费用而且保护了环境。
[0087] 3、经济效益分析
[0088] (1)钻井费用降低
[0089] 钻井费用降低主要来自3个方面：
[0090] 1)钻井液费用下降
[0091] 由于镶嵌屏蔽钻井液的可重复利用性，用该体系打第一 口井时，成本比常规泥浆 要高，和抑制性钻井液的费用差不多。但是打到10 口井时其成本只是常规钻井液的58%。 成本测算如下：镶嵌屏蔽钻井液每口井正常消耗为25% (外排岩屑时带走该钻井液10%，其 它损耗按15%计算，即第二口井以后需要添加25%的钻井液，以此类推)。现在以3000m为 例加以比较：常规钻井液约24万元，那么打10 口井需要240万元，打100 口井需要2400万 元；用镶嵌屏蔽钻井液打1 口井约43万元，10 口井需要139. 75万元，打100 口井需要1107 万元。和常规钻井液钻井相比钻100 口井可节约资金1290万元，降低了 53%。
[0092] 2)缩短钻井周期 [0093] ①钻井速度快
[0094] 镶嵌屏蔽钻井液体系不添加粘土和固体加重剂，抑制性好，粘土在其中基本不分 散，固相含量低、亚微米颗粒数量少。钻井液体系内的固相是钻进过程中产生的钻屑，通过 使用合理的固控设备，固相含量一般控制在5%以内，而密度为I. 2g/cm3的常规钻井液固相 含量在15%左右，密度越高固相含量随之增加。镶嵌屏蔽钻井液的固相含量低和亚微米颗 粒数量少的特点，使其机械钻速大大提高，经实验同等条件下可使钻速提高2-4倍。
[0095] ②复杂情况少
[0096] 通过镶嵌屏蔽剂的作用，该钻井液具有较好的封堵作用、抑制作用和阻缓压力传 递作用，从而避免井壁坍塌、缩径，减少了井下事故的发生。
[0097] 3 )减少设备投资，节约用电
[0098] 由于常规钻井液加入大量的搬土、重晶石和聚合物，对固相控制要求很高，对固相 控制设备要求也很高。而镶嵌屏蔽钻井液的加重材料是易溶于水的盐类，配制非常简单。现 场用3个循环罐完全可以满足生产需要，和常规体系比省略了 2个循环罐、1台离心机、6台 搅拌机、1台剪切泵、2台加重泵等设备，节约投资100多万元，同时降低200KW的用电负荷。
[0099] (2)提高油井产量
[0100] 镶嵌屏蔽剂的特殊作用，在侵入地层3-5mm后即可形成屏蔽膜，钻井液不能更深 地侵入地层，很好地保护了油气层。室内检测由于滤纸太薄，该体系的滤失量在5?IOml 之间，而在现场由于地层和岩石可以作为屏蔽剂的骨架，形成屏蔽体，钻井液在现场的滤失 更低，一般低于5ml。且该钻井液抑制性很好，能有效抑制粘土的水化膨胀、分散，避免油层 发生水敏性损害。
[0101] 在土库曼斯坦、长庆油田、中海油服的应用表明，镶嵌屏蔽钻井液很好地保护了油 气层，油井产量明显提高。
[0102] (3)保护环境
[0103] 镶嵌屏蔽钻井液自身具有良好的环保性能，无毒、无味，有利于环境保护。同时，镶 嵌屏蔽钻井液可以全部回收利用，真正实现了"零排放"，既保护了环境又节约了环保治理 费用。
[0104] 综上所述，镶嵌屏蔽钻井液是一种全新的钻井液体系，不但能降低钻井综合成本 还可以很好地保护油气层，并且彻底解决了环境污染问题。
[0105] 在实际应用中，镶嵌屏蔽钻井液体系的固相控制方法主要采用以旋流器分离，辅 以振动筛分离，在必要的情况下，采用离心机调节劣质固相。
[0106] 其中，振动筛分离少量粗钻屑，操作方法与控制如下：（1)0. 0?3000m选用30? 40目；（2) 3000?4000m选用40?60目；（3)彡4000m选用60目以上。
[0107] 旋流器分离绝大多数钻屑，操作方法与控制如下：（1)必须保证伞状流，通过阀 门、喷砂嘴调节；（2)排出的液体，用小泵抽回至胶液配制罐，重复使用。
[0108] 离心机分离绝大多数劣质固相，操作方法与控制如下：（1)在泥质过多时，泥饼变 差、失水增大、易发生泥包、钻速降低，应使用离心机；（2)在复杂情况、钻井液性能差时，多 使用离心机。
[0109] 使用本发明的镶嵌屏蔽钻井液的操作条件、要点、地面循环工艺：
[0110] (1)镶嵌屏蔽钻井液工艺操作必须条件：
[0111] 1)泥楽泵排量必须保证上返速度彡0. 8m/m。
[0112] 2)供给专用脱除固相循环设备功率彡48KW。
[0113] 3)井口返出导流管排出含砂(钻屑）钻井液，必须保证钻井液和砂同时进入专用脱 除固相循环设备。
[0114] (2)工艺操作要点：
[0115] 1)比重：保证过压钻井无溢出、坍塌现象。现场备足加重盐。
[0116] 开钻前，基液比重可以低于要求最高比重0.06。
[0117] 2)失水：低滤失< 5. 0ml/30min ;循环罐观察漏失量：< 0. 3m3/h。
[0118] 开钻前，由基液配制的钻井液的失水可以控制在10?19ml/30min。
[0119] 3)润滑：高润滑粘度彡50s ;粘附系数彡0. 03 ;上提、下放遇阻彡5吨。现场备足 塑料微球或其它润滑剂。
[0120] 4)循环：高携带，低流阻；低悬浮，低启动。
[0121] 凡是要停止循环前，必须保证HY_2(十二烷基磺酸钠)的浓度(堆积体的可破坏性)； 在停止循环前预先循环1. 2?1. 5周；完钻循环2. 0周，并置换塑料微球。
[0122] 5)流变性
[0123] ①复合钻进：低粘切、1?钻速
[0124] A、粘度：彡 45s。Φ600 彡 55。
[0125] B、静切力：Φ6 彡 1. 5 ;Φ3 彡 1. 0。
[0126] C、动切力：彡 5. OPa。
[0127] D、紊流：携带好，清洁砂床。
[0128] ②滑动钻进：中粘切、中钻速
[0129] A、粘度：彡 55s。Φ600 彡 65。
[0130] B、静切力：Φ6 彡 1. 5 ;Φ3 彡 1. 0。
[0131] C、动切力：彡 6. OPa (60. Odin/cm2)。
[0132] 携带好，清洁井眼。
[0133] D、紊流：携带好，清洁砂床。
[0134] (3)镶嵌屏蔽钻井液循环工艺：
[0135] 1)镶嵌屏蔽钻井液循环工艺示意图
[0136] 镶嵌屏蔽钻井液循环工艺示意图见图7。
[0137] 2)原理与操作
[0138] 在钻井过程中，密度高于地层压力系数和地层坍塌压力系数的钻井液进入振动 筛，大于0. 9mm的固相被脱除；通过振动筛的钻井液进入混砂泵压入除砂或除泥旋流器， 离心分离后的钻屑或经混砂泵打碎了的泥质被脱除，通常控制钻井液中的固相含量不大于 5% ;净化后的钻井液进入循环系统；在设定的加药口处加入屏蔽膜钻井粉或加重剂，经过 搅拌分散后泵入井筒建立再循环。
[0139] A、需要补充的清水、海水、地热水等钻井液用水可在1号罐内补充。
[0140] B、钻井粉、加重剂、润滑小球、防H2S剂等可在1号罐加药口处加入。
[0141] C、堵漏流体、低粘紊流流体在2号罐中配制，配制时要与1号罐分离。
[0142] D、起钻时，井眼内的钻井液由1、2号罐同时补充；不足时，先补充钻屑池或脱泥池 净化后的流体。如果仍然不足，则补充相同密度的金属盐溶液或补充低密度流体再添加金 属盐达到密度要求后，调整钻井液性能符合实际要求时，补充井眼内的钻井液。
[0143] E、下钻时，如果井眼内的钻井液充满1、2号罐，则多余的钻井液由溢流口排至钻 屑池或脱泥池。钻屑池或脱泥池分离出来的流体可通过振动筛重新进入再循环。
[0144] 镶嵌屏蔽钻井液维护：
[0145] (1)钻屑及气的脱除：
[0146] 1)彡0· 9mm钻屑的脱除
[0147] 通过20目振动筛排出至钻屑池，含量< 0. 1%。振动筛筛面上不得排出液体。
[0148] 2) 45um?0. 9mm钻屑的脱除
[0149] 通过脱砂旋流器排出至钻屑池，含量< 0. 5%。脱砂时旋流器排出少量液体并进入 钻屑池。进入钻屑池的液体经沉降后，可再次通过振动筛重新进入再循环。
[0150] 3 ) < 45um泥质的脱除
[0151] 通过脱泥旋流器排出至钻屑池，含量< 5. 0%。脱泥时旋流器排出少量液体并进入 钻屑池。进入钻屑池的液体经沉降后，可再次通过振动筛重新进入再循环。应当注意的是， 不得把含大量泥质的液体抽回循环系统。
[0152] A、控制指标：
[0153] a、脱砂效果：脱砂后的流体含砂< 0. 5% (含砂仪测定)。
[0154] b、脱泥效果：脱泥后的流体含泥彡5. 0% (固相含量测定仪)。
[0155] B、控制方法
[0156] a、脱砂：调整进入每一个除砂旋流器的排量，测含砂至达标。
[0157] b、脱泥：调整进入每一个除泥旋流器的排量，至固含量达标。
[0158] c、离心机：固含量通过旋流器后仍然不达标时，用离心机脱除固相。
[0159] d、脱气：用脱气机脱气，保证泵的正常运转。
[0160] 4)特殊情况下的脱除处理方法
[0161] 在正常钻进的条件下，无论如何调整，钻井液中的砂、泥、气总是达不到设计规定 要求，则暂时停钻，上下活动钻具，专门循环单独处理(多数情况下需要加重预处理)。
[0162] (2)滤失控制：
[0163] 严格控制钻井液的失水量，对整个钻井过程意义重大。若能控制钻井液的失水量 自始至终< 5. 0ml/30min，则避免压差卡钻、虚泥饼卡钻、滑动遇阻、砂床压实等事故，有了 切实的保证。
[0164] 控制钻井液失水可通过两个途径：
[0165] 1)调节泥质：在润滑性能比较优异的条件下
[0166] A、减小泥质颗粒的尺寸。泥质含量> 8%时，选择除泥器脱粗泥。
[0167] B、增大泥质的含量。泥质含量<4%时，选择除砂器脱粗泥和细砂。
[0168] 2)补充镶嵌屏蔽钻井液，添加速度为0. 25?0. 5%/1周。
[0169] 通过上述方法，保证失水量自始至终< 5. 0ml/30min。
[0170] (3)防止泥页岩段的缩径、坍塌掉块与解除：
[0171] 泥页岩段缩径、泥包的关键是水化。水化的关键是：pH值、金属离子的种类和含 量、有机或无机大分子的种类和含量等。避免和控制水化，对泥页岩分散、井眼缩径、钻头泥 包、坍塌掉块有重要意义。
[0172] 1)控制泥页岩水化、分散
[0173] A、确保镶嵌屏蔽剂含量，同时维持pH值彡7. 5。
[0174] B、KCl 或 NH4Cl 含量彡 3. 0%。
[0175] 2)防止坍塌
[0176] A、确保镶嵌屏蔽剂含量，降低失水至彡5. 0ml/30min。
[0177] B、提高钻井液比重。d钻井液=1.05?I. IOd坍塌。
[0178] C、添加 KCl或NH4Cl,含量彡3. 0% (包括等效的其它金属盐)。
[0179] (4)防止高渗漏段的"虚泥饼"缩径、渗漏与解除：
[0180] "虚泥饼"缩径的关键在于失水大；渗漏的关键在于镶嵌固相与对应地层的孔喉尺 寸不匹配。
[0181] 1)防止"虚泥饼"缩径
[0182] A、降低失水至彡5. 0ml/30min，阻止"虚泥饼"形成。
[0183] B、通井，刮掉"虚泥饼"至上提下放无遇阻。
[0184] 2)防止渗漏
[0185] A、降低失水至< 5. 0ml/30min。降低滤饼渗透率。
[0186] B、提高泥质含量。增强刚性屏蔽。含量：5. 0?8.0%。
【专利附图】
【附图说明】
[0187] 图1示出现有技术钻井液作用机理示意图
[0188] 图2示出镶嵌屏蔽钻井液作用机理示意图
[0189] 图3示出实施例1中所得镶嵌屏蔽剂A对动、静切力的影响
[0190] 图4示出实施例2中所得镶嵌屏蔽剂B对动、静切力的调整效果
[0191] 图5示出镶嵌屏蔽钻井液对高渗岩芯的屏蔽强度
[0192] 图6示出镶嵌屏蔽钻井液对高渗岩芯的封堵效果
[0193] 图7示出镶嵌屏蔽钻井液循环工艺示意图
[0194] 图8示出镶嵌屏蔽钻井液粘附系数
[0195] 图9示出压力传递实验结果
[0196] 图10示出岩心侵入深度实验结果
[0197] 图11示出渗透率恢复实验结果
【具体实施方式】
[0198] 以下通过具体实施例进一步说明本发明，不过这些实施例仅是范例性的，不应理 解为对本发明的限制。
[0199] 实施例1镶嵌屏蔽剂的制备
[0200] 将IOOg粒径为40-50 μ m的石英砂、2000g丙烯酰胺单体、260g过氧化苯甲酰和 200g十二烷基硫酸钠加入到水中，升温至60°C，反应3小时，烘干得到镶嵌屏蔽剂A。
[0201] 实施例2镶嵌屏蔽剂的制备
[0202] 以与实施例1相同的方法制备镶嵌屏蔽剂B，区别仅在于使用IOOg粒径为100 μ m 的石英砂。
[0203] 实施例3镶嵌屏蔽剂的制备
[0204] 将100粒径为200-250 μ m的石英砂、1200g丙烯酰胺单体、150g过氧化叔戊酸叔 丁基酯和IOOg三乙基己基磷酸加入到水中，升温至70°C，反应完成后形成长链聚合物，烘 干得到镶嵌屏蔽剂C。
[0205] 实施例4镶嵌屏蔽剂的制备
[0206] 以与实施例1相同的方法制备镶嵌屏蔽剂D，区别仅在于升温至80°C。
[0207] 实施例5钻井液的制备
[0208] 将4g超钙、4g上述镶嵌屏蔽剂A、0. IgNH4-PAN (水解聚丙烯铵盐）和91. 9g饱和 盐水在lOOr/min的搅拌速度下制备得到3. 5MPa的动态泥饼，即钻井液。
[0209] 对比例1
[0210] 将4%g膨润土、2g SMP-2 (磺甲基酚醛树脂)、0. Ig CMC (羟甲基纤维素)、0. I g NH4-PAN和95g淡水混合，加重晶石至d=l. 25,在lOOr/min的搅拌速度下制备得到3. 5MPa 的动态泥饼，即钻井液。
[0211] 抗冲刷性能对比实验：
[0212] 分别测试实施例5和对比例1的抗冲刷性能。
[0213] 冲刷介质为清水；转速为600r/min ;压差为3. 5MPa ;剪切速率为I. 5m · s-1。
[0214] 其中对比例1即传统造壁中使用的泥饼，可以看到对比例1的抗清水冲刷时间 < 60min，在58min后滤失速度明显增大；而实施例1抗清水冲刷时间彡120min，在120min 后滤失速度仍无明显变化。
[0215] 实施例6
[0216] 将92g饱和盐水、4 Og上述镶嵌屏蔽剂B和4 0g800目细钙混合，在lOOr/min的 搅拌速度下制备得到3. 5MPa的动态泥饼，即钻井液。
[0217] 对江汉石油学院$25X80的岩芯在室温下进行实验，实验数据参见图5,可以看 到镶嵌屏蔽钻井液对高渗岩芯的屏蔽强度较高。
[0218] 在室温下对树脂固结建筑砂$25X80的岩芯进行实验，实验数据参见图6,可以 看到镶嵌屏蔽钻井液的封堵效果较好。
[0219] 使用SZ36-1-23井油砂压制岩芯来比较高渗岩芯透过泥浆和镶嵌屏蔽钻井液的 差异。泥楽微固相，穿透岩芯，D :1. 36 ;FL :3. 6ml ;镶嵌屏蔽钻井液粗固相未穿透岩芯，D : L 05 ;FL :6. 7ml 〇
[0220] 实施例7
[0221] 将88. 9g淡水、3g食盐、0. 2g NH4Cl、4g上述镶嵌屏蔽剂C和4g500目超钙混合， 在lOOr/min的搅拌速度下制备得到3. 5MPa的动态泥饼，即钻井液。
[0222] 使用该钻井液液对低、中、高渗岩芯进行污染深度实验，实验数据如下表1所示。
[0223] 表1钻井液对低、中、高渗岩芯污染深度试验表
[0224]
【权利要求】
1. 一种镶嵌屏蔽钻井液，包括以下重量含量的组分： 镶嵌屏蔽剂，0. 2%-8. 5%， 增粘剂，0-5%， 加重剂，0-8% 余量为基础液， 其中，所述重量含量是指所述组分基于镶嵌屏蔽钻井液总重量的重量百分比。
2. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其包括重量含量为2%-5%的镶嵌屏蔽剂，所述重量 含量是指镶嵌屏蔽剂基于镶嵌屏蔽钻井液总重量的重量百分比。
3. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其包括重量含量为1%_5%的增粘剂，所述重量含量 是指增粘剂基于镶嵌屏蔽钻井液总重量的重量百分比。
4. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其包括重量含量为1%_8%的加重剂,所述重量含量 是指加重剂基于镶嵌屏蔽钻井液总重量的重量百分比。
5. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其中，所述基础液为淡水、本区回流污水、盐水或 海水。
6. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其中镶嵌屏蔽剂通过以下方法制备： 将100重量份刚性无机内核、500-2600重量份单体、50-300重量份引发剂和30-300重 量份分散剂等加入到水中，升温至60°C _90°C，反应完成后形成长链聚合物，烘干得到镶嵌 屏蔽剂； 其中，所述刚性无机内核选自石英砂或硅酸盐矿物； 所述单体为丙烯酰胺， 所述引发剂选自：酰类过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰等，或者酯类过氧化物 如过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯； 所述分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇或古尔胶等。
7. -种镶嵌屏蔽剂，如权利要求6中所述，其粒径分布为4?400 y m，优选平均粒径在 50iim左右。
8. 如权利要求6或7的镶嵌屏蔽剂用于钻井液的用途。
9. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，其中加重剂为可溶性盐类，包括无机盐和有机盐， 优选 NH4C1、KC1、KHC03、NaCl、MgCl2、CaCl 2、ZnCl2、Znfc2 等，更优选 NH4C1、KC1、KHC03 ; 和/或 增粘剂为酚醛树脂类有机高分子聚合物。
10. 如权利要求1的镶嵌屏蔽钻井液，还包括一种或多种其他助剂，所述助剂可以为润 滑剂，所述润滑剂可以是固体润滑剂或液体润滑剂。
【文档编号】C08K3/34GK104419388SQ201310367293
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】韩阳, 杨小平, 黄禾 申请人:德惠同利（北京）石油技术服务有限公司