一种适用于低井温高地层压力系数的水基钻井液的制作方法

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，尤其涉及一种适用于页岩气水平井用高性能水基钻井液。

背景技术：

随着美国页岩气大规模商业开发的成功，我国也越来越重视页岩气的开采利用。从震旦纪到中三叠世，我国拥有广泛的发育海相沉积，分布面积达200余平方公里，累计最大地层厚度超过10Km。据可靠勘探资料估算，仅四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩气就为7.14～14.6×10¹²m³，是整个四川盆地现有常规天然气资源量的1～2倍。因此，页岩气开发在我国既有广泛的应用前景，也有极高的能源安全战略意义。

四川地区页岩气勘探开发水平的持续发展，在页岩段钻进过程中，常规使用的油基钻井液配制维护成本高，使用安全风险大，对环境污染严重，油基钻屑不易处理，导致页岩气不能进行经济、环保的开发，因此使用一种高性能的水基钻井液取代油基钻井液更加符合环境保护的要求，得到了大力推广。而在页岩层中长段钻进，由于泥页岩易水化膨胀，易破碎垮塌，井壁稳定性差。长段钻进，井下摩阻大，扭矩高，钻井难度大。因此要求高性能水基钻井液必须具有与油基钻井液相当的抑制性、封堵性及润滑性。以长宁区块为代表的部分页岩气井，井底温度较低，小于100℃，井下压力高，钻井液密度达到2.0g/cm³以上，这就需要一种适用于该条件下的高性能水基钻井液。目前的高性能水基钻井液和现有的水基钻井液体系解决了部分问题，但不能完全满足页岩气生产的需要。

公开号为CN101501159A，公开日为2009年08月05日的中国专利文献公开了改进的高性能水基钻井液,是一种适用于低井温高地层压力系数的水基钻井液,它包含水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种以及润滑剂，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。用蓖麻油等天然植物油的衍生物作为润滑剂优点是:无毒, 具有极好的生物降解性。但也存在着水解和氧化稳定性、低温流动性以及起泡的问题。

技术实现要素：

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种适用于低井温高地层压力系数的水基钻井液，采用本发明能避免油基钻井液的环境危害性，并具有高效封堵、多相润滑、复合抑制和弱凝胶特性。尤其适用于井底温度小于100℃，易水化，易垮塌，且地层压力系数高，钻井液密度达到2.0g/cm³以上的页岩气井及难点井使用。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种适用于低井温高地层压力系数的水基钻井液，其特征在于：由清水、抑制剂、降滤失剂、封堵剂、润滑剂、流型调节剂、pH调节剂、加重剂按重量份数比制备而成，清水:抑制剂:降滤失剂:封堵剂:润滑剂:流型调节剂:pH调节剂:加重剂=100：25～30:25～30:5～8：1～2:1～3：0.5～1:160～200。

所述的抑制剂是由0.3～1重量份的聚丙烯酸钾KPAM、0.5～1重量份的聚阴离子纤维素PAC-LV、1～2重量份的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA、10～15重量份的甲酸钾、10～15重量份的氯化钾混合而成。

所述的降滤失剂是由2～4重量份的磺化酚醛树脂SMP、1～2重量份的抗高温抗盐降滤失剂RSTF、1～2重量份的改性天然树脂复合物JNJS-220混合而成。

所述的流型调节剂是由1～2重量份的硅氟降粘剂SF150、1~2重量份的甲基丙磺酸AB-201混合而成。

所述的封堵剂是由1～2重量份的页岩抑制剂SOLTEX，2～5重量份的改性树脂沥青YH-150混合而成。

所述的润滑剂为脂肪酸酯HB-1。

所述的pH调节剂为生石灰；加重剂为重晶石。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本申请提案与油基钻井液比较，具有单位成本低，对环境影响小，且无后续油基岩屑处理带来的工作量及费用。

2、本申请提案与公开号为CN101501159A所提及的技术方案相比较，具有：（1）及时封堵与长效封堵相结合；（2）流动性润滑与键合性润滑相结合；（3）粘土矿物的渗透性水化抑制与表面水化抑制相结合；（4）钻井液液-液触变性和液-固触变性相结合的技术优越性，使得本申请提案具有高效封堵、多相润滑、复合抑制和弱凝胶特性，该钻井液适用于井温低(100℃以下)且地层压力系数高(2.0g/cm³)的页岩气及难点井。

3、同时，本发明采用聚酯和多元醇复合井壁密封技术，实现对钻开地层的即时封堵，并长时间保持，有效解决类似于页岩气地层的硬碎性井眼失稳的难题；采用有机盐和氨基类抑制剂，有效降低钻井液液相活度和提高钻井液防止地层中可能存在的易水化粘土矿物的渗透性水化和表面水化的能力，实现地层深部的长时间稳定性。采用阳离子硅氟稀释剂和结构性高分子聚合物的触变性，实现钻井液的弱凝胶特性和高温条件下的流变性，以满足长水平段的有效携岩效果，保证井眼的高效净化，防止岩屑床形成，让钻井工程变得更高效。本发明选用的硅氟类降粘剂，它具有良好的高温稳定性，粘土容量高，抗盐能力强，有效延长泥页岩水化周期的特点。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为水基钻井液前后压入硬度仪测试对比图；

图2为试验井实钻钻压—扭矩变化曲线图；

图3为高温高压滤失量随时间变化曲线图；

图4为高温高压透失水随时间变化曲线图；

图5为实钻中不同井深时本发明静切力示意图；

图6为静恒不同时间的静切力示意图。

具体实施方式

实施例1

作为本发明的一较佳实施方式，其公开了一种适用于低井温高地层压力系数的水基钻井液，其由清水、抑制剂、降滤失剂、封堵剂、润滑剂、流型调节剂、pH调节剂、加重剂按重量份数比制备而成，清水:抑制剂:降滤失剂:封堵剂:润滑剂:流型调节剂:pH调节剂:加重剂=100：25～30:25～30:5～8：1～2:1～3：0.5～1:160～200。

所述的抑制剂是由0.3～1重量份的聚丙烯酸钾KPAM、0.5～1重量份的聚阴离子纤维素PAC-LV、1～2重量份的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA、10～15重量份的甲酸钾、10~15重量份的氯化钾混合而成。

所述的降滤失剂是由2～4重量份的磺化酚醛树脂SMP、1～2重量份的抗高温抗盐降滤失剂RSTF、1～2重量份的改性天然树脂复合物JNJS-220混合而成。

所述的流型调节剂是由1～2重量份的硅氟降粘剂SF150、1~2重量份的甲基丙磺酸AB-201混合而成。

所述的封堵剂是由1～2重量份的页岩抑制剂SOLTEX，2～5重量份的改性树脂沥青YH-150混合而成。

所述的润滑剂为脂肪酸酯HB-1。

所述的pH调节剂为生石灰；加重剂为重晶石。

所述的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA是四川泰锐石油化工有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/08332190-9.01-2016，企业标准名称为《钻井液用有机硅铝基抑制剂（QLA）》。

所述的抗高温抗盐降滤失剂RSTF是重庆市天泽钻井材料有限责任公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/TZC1-2016，企业标准名称为《钻井液用高温抗盐降滤失剂 腐植酸丙磺酸酰胺多元共聚物（RSTF）》。

所述的改性天然树脂复合物JNJS-220是成都西油华巍科技有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/ 66303827-X.30-2013，企业标准名称为《钻井液用抗高温降滤失剂改性天然树脂复合物（JNJS-220）》。

所述的改性树脂沥青YH-150是成都成都裕顶科技有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/ 74364173-0.5-2014，企业标准名称为《油基钻井液用降滤失剂改性树脂沥青（YH-150）》。

所述的甲基丙磺酸AB-201是四川泓发油气田工程科技有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/ 74961404-7.51-2015，企业标准名称为《钻井液用高温稳定剂甲基丙磺酸（AB-201）》。

所述的脂肪酸酯HB-1是四川泓发油气田工程科技有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/ 74961404-7.70-2016，企业标准名称为《钻井液用环保型润滑剂脂肪酸酯（HB-1）》。

所述的硅氟降粘剂SF150是河北硅谷化工有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/HGH002-2015，企业标准名称为《SF150钻井液用硅氟降粘剂》。

实施例2

作为本发明的一最佳实施方式，其制备方法如下：称取清水、抑制剂、降滤失剂、封堵剂、润滑剂、流型调节剂、pH调节剂、加重剂

具体配比是：400ml清水、1.2克KPAM、2克PAC-LV、4克有机硅铝基抑制剂、60克氯化钾、40克甲酸钾、60克SMP、16克RSTF、16克JNJS-220、12克SOLTEX、20克YH150、8克HB-1、4克SF150、4克AB-201、2克生石灰加重至2.1g/cm³。经过11000r/min充分搅拌混合后，置于100℃滚子炉中陈化16小时。

55℃基本性能参数的测量见表1：

参照图1，高温高压滤失量5min后滤失量大幅下降并逐步减少至40min后滤失量为零，实现了很好的即时封堵效果。将形成的滤饼取出，用清水替换钻井液装入制备好的高性能钻井液高温高压滤饼， 25min后测高温高压滤失量为0，实现了优良的长效封堵效果。

将本发明与油基钻井液和普通水基钻井液性能对比，如表2所示：