一种低氯含量水基钻井液及制备方法和应用与流程

本发明涉及石油钻井，进一步地说，是涉及低氯含量水基钻井液及制备方法和应用。

背景技术：

1、目前水基钻井液是研究相对较为宽泛的钻井液体系，而国内外的钻井液所使用的页岩抑制剂主要是氯化钾和氯化钠等氯盐，用其抑制泥页岩渗透水化的作用及井眼不稳定等。而氯化钾等氯盐会造成钻井液中的氯离子含量过高，高浓度的氯盐会对生态环境造成影响，而且由于钻具长时间浸泡在钻井液中，也会腐蚀钻具，减少其使用寿命。因此，以氯化钾等氯盐为主要抑制剂的钻井液无法同时保证井壁的稳定性和对环境保护的双重要求。以氯化钾等氯盐为主要抑制剂的钻井液中，主要是需要钾离子来提供对页岩的抑制作用，而氯离子会对井口周围的土壤和水源造成污染，是一种对环境不友好的抑制剂。

2、因此，从长远的角度和环境保护的角度，需要开发出一种同时满足高效性和有利环境需求的钻井液。

技术实现思路

1、为解决现有技术中出现的问题，本发明提出了低氯含量水基钻井液及制备方法和应用。针对氯盐的影响，本发明加入了低氯含量的阳离子聚丙烯酰胺作为抑制剂，同时选择与其复配效果好的聚阴离子纤维素和羧甲基改性淀粉作为滤失剂，以及相适应的其他组分，使钻井液具有流变性能好、低滤失、低氯离子浓度、降低钻井液对金属腐蚀速度的特点。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的目的之一是提供一种低氯含量水基钻井液，包括以下组分：

4、水基溶剂 100重量份；

5、膨润土 2～6重量份；比如可以为2、3、4、5、6重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；更优选为3-6份；

6、流变调节剂 0.1～0.5重量份；比如可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；优选为0.1～0.4份；

7、滤失剂 3.6～4.8重量份；比如可以为3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

8、抑制剂 1～2重量份；比如可以为1、1.2、1.4、1.6、1.8、2重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

9、堵漏剂 2～4重量份；比如可以为2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

10、润滑剂 2～3重量份；比如可以为2、2.2、2.4、2.6、2.8、3重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

11、密度调节剂 40～55重量份；比如可以为40、44、48、50、52、55重量份以及上述两个点之间组成的任意范围。

12、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，除上述物质外，还可以包括本领域其他常见的物质，本领域技术人员根据使用需求，对应添加即可。

13、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

14、所述滤失剂选自聚阴离子纤维素和羧甲基改性淀粉；

15、优选地，

16、所述水基钻井液中包括：

17、所述滤失剂选自聚阴离子纤维素和羧甲基改性淀粉；

18、优选地，

19、以水基溶剂为100重量份；

20、所述聚阴离子纤维素1.6～1.8重量份；比如可以为1.6、1.7、1.8重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

21、羧甲基改性淀粉2～3重量份；比如可以为2、2.2、2.4、2.6、2.8、3重量份以及上述两个点之间组成的任意范围；

22、更优选地，所述聚阴离子纤维素的取代度为0.9～1.0，优选为0.95～0.98；和/或，

23、所述羧甲基改性淀粉的取代度＞0.65，优选为0.7～0.9，更优选0.78～0.83。

24、在本发明中，同时添加聚阴离子纤维素和羧甲基改性淀粉作为滤失剂，其重要特点是可以降低滤失量，抑制活性页岩分散，同时可形成渗透率小的泥饼，有利于井壁的稳定。

25、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

26、所述抑制剂选自阳离子聚丙烯酰胺中的至少一种；

27、优选地，所述抑制剂选自含有氯离子的阳离子聚丙烯酰胺中的至少一种；

28、优选地，

29、所述阳离子聚丙烯酰胺的离子度为30-40，更优选为37-40；

30、进一步优选地，所述含有氯离子的阳离子聚丙烯酰胺通过含氯离子的季铵盐单体和丙烯酰胺单体共聚而成，对应的结构式如下：

31、

32、所述m,n没有严格的限制，只要保证阳离子聚丙烯酰胺符合国家标准,gb/t31246-2014的要求，且分子量在1200万-2000万即可。

33、在本发明中，抑制剂的主要作用就是为了维护井壁稳定，抑制泥页岩水化膨胀，其主要机理是离子交换。用阳离子类抑制剂可以使其与页岩或者黏土之中带负电的颗粒进行中和，防止水进入黏土之间的空隙，故可抑制页岩水化膨胀。

34、而且在本发明中，不仅添加阳离子聚丙烯酰胺作为主要抑制剂，其还要和本发明的滤失剂(聚阴离子纤维素和羧甲基改性淀粉共同作为滤失剂)搭配使用时，不影响钻井体系中的粘度和滤失量，具有较好的使用效果。

35、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

36、所述膨润土选自钠基膨润土、钙基膨润土中的至少一种；和/或，

37、所述流变调节剂选自黄原胶、瓜尔豆胶中的至少一种。

38、在本发明中，所述的低氯含量水基钻井液中流变调节剂为黄原胶和瓜尔豆胶的一种或多种。其主要作用是增加粘度，其具有良好的悬浮能力和剪切稀释性，可调节钻井液流型。是一种高性能的增粘剂，且有加量小，增粘效果明显，不伤害储层的特点。

39、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

40、所述堵漏剂选自碳酸钙、聚丙烯纤维中的至少一种，优选为细目碳酸钙，更优选细目碳酸钙的目数为2000-2500目；和/或，

41、所述润滑剂选自聚合醇润滑剂、植物油润滑剂中的至少一种；

42、优选地，

43、所述聚合醇润滑剂包括但不限于聚甘油；

44、所述植物油润滑剂主要是以植物油和其他常见材料合成的一种润滑剂；其中植物油润滑剂购买自北京三和润井有限公司。在本发明中的润滑剂都是现有常用的润滑材料，主要是为了润滑钻头钻杆的作用。

45、在本发明中，用细目碳酸钙作为堵漏剂，可以提高该水基钻井液的密度，同时也是一种酸溶产品，可以有效较少储层伤害，适合作为低氯环境的堵漏剂；而且细目碳酸钙可以作为堵漏剂，有降低滤失量的作用。

46、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

47、所述密度调节剂选自重晶石、锰矿粉中的至少一种；

48、优选地，重晶石的密度为4.3-4.4g/cm3；和/或，

49、锰矿粉的密度为4.7-4.9g/cm3。

50、本发明中的水基溶剂可以是纯水，也可以纯水和现有的常见添加剂。

51、在本发明所述的低氯含量水基钻井液中，优选地，

52、所述水基钻井液的氯离子含量小于1200mg/l，优选为1100mg/l-1200mg/l。

53、本发明的目的之二是提供本发明的目的之一所述的低氯含量水基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

54、将包括膨润土、流变调节剂、滤失剂、抑制剂、堵漏剂、润滑剂、密度调节剂在内的原料在水基溶剂中混合均匀，制备所述低氯含量水基钻井液。

55、在本发明所述的低氯含量水基钻井液的制备方法中，优选地，

56、先将膨润土中加入至水基溶剂中混合均匀后，养护，然后再加入流变调节剂，随后再加入滤失剂、抑制剂、堵漏剂、润滑剂，最后再加入密度调节剂；

57、优选地，所述养护的时间为25-30h；和/或，

58、缓慢加入流变调节剂；和/或，

59、流变调节剂、滤失剂、抑制剂、堵漏剂、润滑剂在加入时，每个组分之间间隔5-15分钟。

60、本发明的目的之三是提供本发明的目的之一所述的低氯含量水基钻井液在石油钻井中的应用。

61、在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间；各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在下文中，各个技术方案之间原则上可以相互组合而得到新的技术方案，这也应被视为在本文中具体公开。

62、与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：

63、(1)本发明所提供的钻井液配方可以有效的减少氯离子含量，减少氯离子对钻具和周围环境的污染，满足了对环境有好的要求。

64、(2)本发明体系的流变性能好，并有效减少滤失。

65、(3)本发明所提供的水基钻井液可降低金属腐蚀速度。

66、(4)本发明提供的所钻井液制备成本不高，方法易操作。