一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用与流程

文档序号:11504838阅读:405来源:国知局
一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用与流程
本发明涉及一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用,对孔隙、微裂缝均具有优异的封堵性能,对页岩的微裂缝具有良好的封堵效果的水基钻井液用封堵剂,该封堵剂可以有效降低减少孔隙压力传递、减少压差卡钻。
背景技术
:随着国内外对以页岩气为标志的非常规气藏的大规模开发的进行,油基钻井液的应用越来越广泛。与传统的水基钻井液相比,油基钻井液因其良好的抑制性能、润滑性能、流变性能在页岩气钻探中得以广泛应用。但油基钻井液普遍存在污染重,油基钻屑处理困难,油基钻井液使用成本高的问题。与油基钻井液相比,水基钻井液具有污染小、成本低等优点。页岩气水平井可以采用油基钻井液和合成基钻井液,也可以采用强抑制性水基钻井液,要求其关键是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洁。对于水基钻井液,保证井壁稳定性的关键是提供良好封堵能力。页岩的失稳机理及特点主要有以下几点:孔隙压力扩散是导致井壁失稳的根本原因;泥页岩矿物颗粒间微孔隙自吸水后产生较强水化作用,促使次生微裂缝的产生、扩展与连通,自吸水产生次生裂缝是硬脆性泥页岩地层井壁失稳的主要原因之一;井眼压力与孔隙压力之差、钻井液与孔隙流体的化学势差、毛细管压力致使滤液进入地层。封堵方面,要求钻井液能够封堵住泥页岩矿物颗粒间微孔隙,防止次生微裂缝的产生,同时保持尽可能低的滤失量。以往常规的封堵剂难以封堵微孔隙、微裂缝,导致滤液进入地层,造成井壁失稳。在页岩气勘探开发过程中为了获得较高产量大多采用水平井模式。为增强防塌性能及井控要求通常采用高密度钻井液。这时钻井液在流变性调控方面的问题显得尤为突出,常规封堵剂用量大,且对高密度钻井液具有较强的增粘作用,易导致钻井液稠化,丧失流动性。技术实现要素:本发明的目的是提供一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用,克服现有水基钻井液封堵剂存在的封堵性弱、特别是对孔隙、微裂缝封堵效果差、与高密度钻井液配伍性差、抗温性能不佳的问题。本发明的技术方案是:一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,10~30%;增粘剂,1.0~5.0%;抗冻剂,2~10%;纳米级二氧化硅分散液,60~80%。所述屏蔽暂堵剂是由丁二烯、苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按照质量百分比3:1:1合成的聚合物。所述增粘剂是硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸铝中的一种或其中两种的混合物。所述抗冻剂是乙二醇、丙三醇中的一种或两种的混合物。所述纳米级二氧化硅分散液中二氧化硅的粒径范围是10~50nm。一种水基钻井液用封堵剂的制备方法,取纳米级二氧化硅分散液加入反应容器,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备,以上原料的加入均按照配方量加入。一种水基钻井液用封堵剂的应用,所述封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得:3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。本发明提供的这种水基钻井液用封堵剂与常规的钻井液封堵剂相比具有下列突出优势:1、优异的封堵性能、能够有效封堵页岩、碳质泥岩的裂缝、微裂缝,满足页岩、碳质泥岩对钻井液防塌性能的要求,使其防塌性能与油基钻井液相当;2、具有良好的降滤失性能,能够降低水基钻井液的常温常压滤失量和高温高压滤失量,快速形成泥饼,有助于改善泥饼质量;3、配伍性好,在高密度水基钻井液中已具有良好的配伍性能,对钻井液的流变性影响小,不会显著增加高密度钻井液的粘切,有利于流变性调控;4、抗温性能好,高温下亦能提供优异的封堵效果,热稳定性好高温不易分解。以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。附图说明图1是含有封堵剂的钻井液与传统钻井液的封堵性能对比图;图2是加入封堵剂形成的泥饼;图2-1是未加入封堵剂形成的泥饼;图3是空白基浆与加入不同含量封堵剂基浆的第一滴滤液滴出时间的对比图;图4是空白基浆与加入不同含量封堵剂基浆的高温高压滤失量对比图;图5是加入封堵剂前后钻井液的抗温性能对比图;图6是封堵剂与传统钻井液处理剂的抑制膨胀性能对比图。具体实施方式本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,10~30%;增粘剂,1.0~5.0%;抗冻剂,2~10%;纳米级二氧化硅分散液,60~80%。所述屏蔽暂堵剂是由丁二烯、苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按照质量百分比3:1:1合成的聚合物。所述增粘剂是硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸铝中的一种或其中两种的混合物。所述抗冻剂是乙二醇、丙三醇中的一种或两种的混合物。所述纳米级二氧化硅分散液中二氧化硅的粒径范围是10~50nm。一种水基钻井液用封堵剂的制备方法,取纳米级二氧化硅分散液加入反应容器,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备,以上原料的加入均按照配方量加入。一种水基钻井液用封堵剂的应用,所述封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。需要说明的是,作为增粘剂的硬脂酸、硬脂酸镁和硬脂酸铝是增强封堵剂的粘度,而作为抗冻剂的乙二醇、丙三醇则是为了降低封堵剂的凝点,防止其固化;纳米二氧化硅分散液,粒径范围10-50nm,属市售产品,属于现有技术,是可以直接在市面上购买的原料;屏蔽暂堵剂是g325,是由丁二烯、苯乙烯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成的聚合物,三者的质量百分比为丁二烯:苯乙烯:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸=3:1:1。实施例1:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,10%;硬脂酸铝,2%;丙三醇,8%;纳米级二氧化硅分散液,80%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例2:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,12%;硬脂酸镁,3%;乙二醇,7%;纳米级二氧化硅分散液,78%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例3:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,3%;硬脂酸铝,1%;乙二醇,9%;纳米级二氧化硅分散液,77%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例4:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,15%;硬脂酸,5%;乙二醇,5%;纳米级二氧化硅分散液,75%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例5:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,17%;硬脂酸铝和硬脂酸混合物,5%;乙二醇,10%;纳米级二氧化硅分散液,68%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例6:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,19%;硬脂酸铝和硬脂酸镁混合物,2.5%;乙二醇,5.5%;纳米级二氧化硅分散液,73%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例7:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,20%;硬脂酸,4%;乙二醇,6%;纳米级二氧化硅分散液,70%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例8:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,23%;硬脂酸镁,3.5%;丙三醇,3%;纳米级二氧化硅分散液,70.5%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例9:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,25%;硬脂酸镁和硬脂酸铝混合物,4.5%;丙三醇,4%;纳米级二氧化硅分散液,66.5%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例10:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,28%;硬脂酸,5%;乙二醇和丙三醇混合物,5%;纳米级二氧化硅分散液,62%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例11:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,30%;硬脂酸,2%;乙二醇,8%;纳米级二氧化硅分散液,60%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例12:本实施例提供了一种水基钻井液用封堵剂,由以下重量百分比的组分组成:屏蔽暂堵剂,10%;硬脂酸,5%;乙二醇,5%;纳米级二氧化硅分散液,80%。上述水基钻井液用封堵剂的制备方法是:按配比,取纳米级二氧化硅分散液加入三口烧瓶,在80℃、60~120r/min条件下,边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂,并搅拌30min,然后向溶液中加入增粘剂,维持温度70℃,继续搅拌20min后停止加热,最后加入抗冻剂,继续搅拌10min,冷却至室温,完成水基钻井液用封堵剂的制备。制备好的封堵剂用于制备水基钻井液,封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝,水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。实施例13:本实施例随机选取实施例1~实施例12中的某些实施例进行封堵剂性能的试验,具体的试验过程和试验结果如下。一、选取实施例11,对其进行以下测试:测试1:按实施例11的配比配制水基钻井液并进行钻井液的封堵性能测试。加封堵剂的水基钻井液配方:3%封堵剂+1%低粘聚阴离子纤维素+2%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+10%重晶石+75.8%水。未加封堵剂的水基钻井液配方:0.3%高粘聚阴离子纤维素(pac-hv)+0.3%低粘聚阴离子纤维素(pac-lv)+0.3%黄原胶xcd+0.2%氢氧化钠+3%氯化钾+10%重晶石+余量水。使用ofite渗透性封堵仪测试加入封堵剂前后钻井液的瞬时滤失量,对比加入封堵剂前后钻井液的封堵性能,结果如图1所示,按式(1)计算瞬时滤失量。…………………………………………………(1)式中:v0是瞬时滤失量,ml;v7.5是7.5min的高温高压滤失量,ml;v30是30min的高温高压滤失量,ml。由图1所示结果可知,按实施例11所选原料制备的封堵剂能够显著降低钻井液的瞬时滤失量,加入制备的封堵剂的钻井液的瞬时滤失量远远小于未加封堵剂的钻井液,表明该封堵剂能够在磨砂盘表面形成泥饼,降低滤液的侵入,有助于抑制次生微裂缝的产生、扩展与连通,从而起到防塌作用。由图2和图2-1所示结果可知,加入封堵剂的钻井液形成的泥饼光滑致密,未加入封堵剂的钻井液形成的泥饼粗糙疏松。测试2:按实施例11配制水基钻井液并对比空白基浆与加入不同含量封堵剂基浆的第一滴滤液滴出时间。按《gb/t16783.2—2014石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》中的规定测试实施例11配置的水基钻井液的滤失量,以第一滴滤液的滴出时间作为评价指标,结果见图3。由上述测试结果可知,未加入本实施例封堵剂的空白基浆第一滴滤液的滴出时间仅为18s,加入3%封堵剂后钻井液的第一滴滤液的滴出时间增加到192s,第一滴滤液的滴出时间显著增加,表明实施例11所制备的封堵剂能够快速封堵,形成泥饼,有利于降低滤液对地层的侵害,从而起到防塌、稳定井壁的作用。测试3:按实施例11配制水基钻井液并进行高温高压降虑失性能测试。按照实施例11配制的水基钻井液在120℃的温度下热滚16h后,按《gb/t16783.2—2014石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》中的规定使用海通达高温高压滤失仪测试实施例11配置的水基钻井液的高温高压滤失量,以此作为评价指标,结果见图4。由测试结果可知,未加入本实施例封堵剂的钻井液(基浆)的高温高压滤失量高达16ml,加3%实施例11封堵剂后钻井液的高温高压滤失量降低到2.0ml。表明实施例11封堵剂能够有效降低钻井液的高温高压滤失量,在井底高温高压的条件下亦能够提供良好的封堵性能。结合测试1和测试2的实验结果可知,实施例11封堵剂具有优异的封堵性能,尤其是快速封堵能力,能够快速降低滤失,阻止滤液对地层的侵入,从而阻止泥页岩的水化膨胀。本实施例封堵剂能够显著提高钻井液对页岩、碳质泥岩的裂缝、微裂缝均有良好的封堵性能,使之适合页岩气水平井、钻遇大段非均质碳质泥岩、破碎带或其它易塌地层的水平井施工对水基钻井液封堵性能的要求。二、选取实施例7,对其进行以下测试:测试4:按实施例7的配比配制水基钻井液并进行配伍性能测试。加封堵剂的水基钻井液配方:3%封堵剂+1%低粘聚阴离子纤维素+2%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+10%重晶石+75.8%水。未加封堵剂的水基钻井液配方:1.0%低粘聚阴离子纤维素(pac-lv)+2.0%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+58%重晶石+余量水。按实施例7配制的水基钻井液,在120℃的温度下热滚16h后,按《gb/t16783.2—2014石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》中的规定进行流变性能测试,分别以流变性能作为评价指标,考察封堵剂对高密度钻井液的配伍性能,结果见表1。表1高密度钻井液的流变性能表密度,g/cm3表观粘度,mpa.s塑性粘度,mpa.s动切力,pa高温高压滤失量,ml基浆2.0097.57819.56.0基浆+1%封堵剂2.009778194.0基浆+2%封堵剂2.009578172.4基浆+3%封堵剂2.009379141.6表1中的基浆是指1%低粘聚阴离子纤维素+2%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+10%重晶石+75.8%水,由表1的数据可知,封堵剂对钻井液具有良好的配伍性能,即使在高密度水基钻井液中加入实施例7的封堵剂,高密度钻井液的流变性能亦没有不良影响,未出现稠化导致流动性丧失等不良现象,避免了高密度钻井液现场应用中被迫采用大量稀释,减少了泥浆排放,降低了钻井成本。三、选取实施例12,对其进行以下测试:测试5:按实施例12的配比配制水基钻井液并进行抗温性能测试。加封堵剂的水基钻井液配方:3%封堵剂+1%低粘聚阴离子纤维素+2%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+10%重晶石+75.8%水。未加封堵剂的水基钻井液配方:1.0%低粘聚阴离子纤维素(pac-lv)+2.0%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+58%重晶石+余量水。使用ofite渗透性封堵仪测试加入封堵剂前后钻井液的瞬时滤失量,对比加入封堵剂前后钻井液的封堵性能。结果如图5所示。按式(1)计算瞬时滤失量。由图5可知,封堵剂具有良好的抗温性能。利用实施例12封堵剂配制的钻井液在150℃热滚后仍具有良好的封堵性能,瞬时滤失量仅为5.2ml,远远小于未加封堵剂配制的钻井液瞬时滤失量。未加封堵剂配制的钻井液瞬时滤失量为18.6ml。上述试验结果表明,封堵剂高温下亦能提供优异的封堵效果,热稳定性好高温不易分解。克服了目前常用钻井液封堵剂热稳定性差,在高温下易分解的缺点。四、按实施例4的配比配制封堵剂并进行制粘土膨胀性能对比测试。加封堵剂的水基钻井液配方:3%封堵剂+1%低粘聚阴离子纤维素+2%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+10%重晶石+75.8%水。未加封堵剂的水基钻井液配方:1.0%低粘聚阴离子纤维素(pac-lv)+2.0%羧甲基淀粉+0.2%氢氧化钠+5%氯化钾+3%磺化沥青+58%重晶石+余量水。使用ofite线性膨胀仪测试不同抑制剂的抑制粘土膨胀性能并进行了对比,结果如图6所示。由图6可知,本实施例封堵剂凭借粒径小的优势能够快速嵌入微孔隙、微裂缝中,并进行可变形封堵形成牢固封堵层,同时具备一定的疏水作用。两者相互协同阻止水的侵入,因此粘土的线性膨胀率较低。试验结果表明本实施例封堵剂具有良好的抑制粘土膨胀性能。16小时后在清水中粘土的膨胀率达到70%,加入本实施例封堵剂的粘土膨胀率仅为27.8%。均小于氯化钾、甲酸钠、聚胺等常用的钻井液抑制剂。本发明的目的在于提供一种水基钻井液用封堵剂具有优异的封堵性能,尤其是对页岩、碳质泥岩的裂缝、微裂缝均有良好的封堵性能。且尤其适合页岩气水平井、钻遇大段非均质碳质泥岩或其它易塌地层的水平井施工对水基钻井液封堵性能的要求,显著增强水基钻井液的封堵性能,使其性能接近油基钻井液。本发明所提供的水基钻井液用封堵剂与常规的钻井液封堵剂相比具有下列突出优势:1、优异的封堵性能、能够有效封堵页岩、碳质泥岩的裂缝、微裂缝,满足页岩、碳质泥岩对钻井液防塌性能的要求,使其防塌性能与油基钻井液相当;2、具有良好的降滤失性能。能够降低水基钻井液的常温常压滤失量和高温高压滤失量,快速形成泥饼,有助于改善泥饼质量;3、配伍性好,在高密度水基钻井液中已具有良好的配伍性能,对钻井液的流变性影响小,不会显著增加高密度钻井液的粘切,有利于流变性调控;4、抗温性能好,高温下亦能提供优异的封堵效果,热稳定性好高温不易分解。本发明可增强钻井液的防塌性能,应用于页岩气水平井、钻遇碳质泥岩、其它地层不稳定的水平井,基本满足水平井的水平段施工中对水基钻井液在防塌性能的迫切要求。该技术可使长宁-威远国家级页岩气示范区和壳牌四川反承包项目中使用水基钻井液替代油基钻井液,大规模应用;为西南地区的页岩气气藏和西北地区的致密气藏的开发提供技术支持,又能显著降低钻井成本,满足环保要求,获得良好的经济效益和社会效益,值得推广应用。以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。当前第1页12
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