本發(fā)明屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高粘低固相環(huán)保鉆井液及其制備方法，尤其適用于鄂爾多斯盆地油井水平井鉆井施工。

背景技術(shù)：

鉆井液經(jīng)歷了聚磺→低土相聚磺→復(fù)合鹽這三種體系變革進(jìn)步。其中：

聚磺體系的優(yōu)點(diǎn)是井壁穩(wěn)定，而其4～6%高含土量，導(dǎo)致固相含量高，滑動容易粘，鉆時慢。

低土相聚磺是引入酸溶暫堵體系中的淀粉和超細(xì)碳酸鈣，從而減少白土加量至1～2%，滑動粘托、鉆時慢和粘卡得到好轉(zhuǎn)。

復(fù)合鹽鉆井液體系的優(yōu)點(diǎn)是抑制性強(qiáng)、低固相、低粘切，固相低鉆時快，解決了PDC滑動粘托，消除了頻繁粘套管，而其缺點(diǎn)是無固相、低粘切懸浮能力差，一旦發(fā)生復(fù)雜問題，處置能力差。而且，目前大規(guī)模應(yīng)用的復(fù)合鹽體系對環(huán)境污染大，其中Cl^-濃度高會使植物脫水，產(chǎn)生類似“燒苗”的情況，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量，人體中Cl^-含量增高后會產(chǎn)生高氯血癥，敏感個體會使血壓升高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是綜合上述各鉆井液體系優(yōu)點(diǎn)，提供一種高粘低固相環(huán)保鉆井液體系配方組分，考慮各個體系優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無土無鹽的一類新型環(huán)保鉆井液體系。

為此，本發(fā)明提供了一種高粘低固相環(huán)保鉆井液，所述的鉆井液由清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉配制而成。

所述的清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉按如下質(zhì)量份數(shù)比例計(jì)：

清水：1000份；

燒堿：1～2份；

聚陰離子纖維素：2～3份；

黃原膠：2～3份；

陽離子頁巖抑制劑：2～3份

乳化瀝青：30～50份；

酚醛樹脂：30～50份；

超細(xì)碳酸鈣：20～30份；

重晶石粉：10～20份。

所述的聚陰離子纖維素為高粘聚陰離子纖維素PAC-HV；所述的黃原膠為石油級黃原膠XCD；所述的陽離子頁巖抑制劑為陽離子包被抑制劑SH-1；所述的乳化瀝青為鉆井液用陽離子乳化瀝青粉SFT-1；所述的酚醛樹脂為鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2；所述的超細(xì)碳酸鈣的鈣粒度為1250目。

所述的陽離子頁巖抑制劑可由其它中低分子聚合物降濾失劑替代。

所述的陽離子頁巖抑制劑可由鉆井液用聚合物降濾失劑JT-1替代。

一種高粘低固相環(huán)保鉆井液的制備方法，包括如下步驟：

1）按質(zhì)量配方比例準(zhǔn)備試劑：清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉；

2）按步驟1)中配方比例在清水中依次加入燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂和超細(xì)碳酸鈣混合均勻，6小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻；

3）檢測鉆井液的性能，微調(diào)配方比例使鉆井液的密度ρ=1.08～1.16g/cm³、粘度T=70～80s、API失水FL= 2～4ml，最終得到的鉆井液為所要制備的鉆井液。

所述的步驟1）和步驟2）中的配方比例為按質(zhì)量份數(shù)比例計(jì)：清水1000份、燒堿1～2份、聚陰離子纖維素2～3份、黃原膠2～3份、陽離子頁巖抑制劑2～3份、乳化瀝青30～50份、酚醛樹脂30～50份、超細(xì)碳酸鈣20～30份、重晶石粉10～20份。

所述的步驟3）中微調(diào)配方比例后最終的各個組分含量滿足步驟1）和步驟2）中的配方比例范圍。

所述的步驟2）中的鉆井液各組分添加過程中使用電動配漿漏斗添加，電動配漿漏斗排量為50L/s。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的這種高粘低固相環(huán)保鉆井液從源頭上降低惰性固相加入，滿足環(huán)保少加入的要求。

(2)本發(fā)明提供的這種高粘低固相環(huán)保鉆井液轉(zhuǎn)化時加大聚合物類降失水劑和乳化瀝青類含量，改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液的護(hù)壁封堵能力。

(3)本發(fā)明提供的這種高粘低固相環(huán)保鉆井液通過高粘切低密度在保證井壁穩(wěn)定的同時，保障了快速鉆井。

(4)本發(fā)明提供的這種高粘低固相環(huán)保鉆井液制備方法通過提高粘切，增加封堵，穩(wěn)定井壁。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是使用本發(fā)明實(shí)施例鉆井液前后水平段鉆井液性能變化圖。

圖2是使用本發(fā)明實(shí)施例鉆井液前后水平段鉆進(jìn)過程上提下放摩阻變化圖。

圖3是使用本發(fā)明實(shí)施例鉆井液前后水平段起下鉆次數(shù)、鉆頭使用變化圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種高粘低固相環(huán)保鉆井液，所述的鉆井液由清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉配制而成。

上述清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉按如下質(zhì)量份數(shù)比例計(jì)：

清水：1000份；

燒堿：1～2份；

聚陰離子纖維素：2～3份；

黃原膠：2～3份；

陽離子頁巖抑制劑：2～3份

乳化瀝青：30～50份；

酚醛樹脂：30～50份；

超細(xì)碳酸鈣：20～30份；

重晶石粉：10～20份。

其中，聚陰離子纖維素為高粘聚陰離子纖維素PAC-HV；黃原膠為石油級黃原膠XCD；陽離子頁巖抑制劑為陽離子包被抑制劑SH-1；乳化瀝青為鉆井液用陽離子乳化瀝青粉SFT-1；酚醛樹脂為鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2；超細(xì)碳酸鈣的鈣粒度為1250目。

此外，上述陽離子頁巖抑制劑可由其它中低分子聚合物降濾失劑替代，比如，陽離子頁巖抑制劑可由鉆井液用聚合物降濾失劑JT-1替代。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種高粘低固相環(huán)保鉆井液的制備方法，包括如下步驟：

1）按質(zhì)量配方比例準(zhǔn)備試劑：清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細(xì)碳酸鈣和重晶石粉；

2）按步驟1)中配方比例在清水中依次加入燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂和超細(xì)碳酸鈣混合均勻，6小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻；

3）檢測鉆井液的性能，微調(diào)配方比例使鉆井液的密度ρ=1.08～1.16g/cm³、粘度T=70～80s、API失水FL= 2～4ml，最終得到的鉆井液為所要制備的鉆井液。

其中，步驟1）和步驟2）中的配方比例為按質(zhì)量份數(shù)比例計(jì)：清水1000份、燒堿1～2份、聚陰離子纖維素2～3份、黃原膠2～3份、陽離子頁巖抑制劑2～3份、乳化瀝青30～50份、酚醛樹脂30～50份、超細(xì)碳酸鈣20～30份、重晶石粉10～20份。

步驟2）中的鉆井液各組分添加過程中使用電動配漿漏斗添加，電動配漿漏斗排量為50L/s。

步驟3）中微調(diào)配方比例后最終的各個組分含量滿足步驟1）和步驟2）中的配方比例范圍。

以下結(jié)合具體的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行說明：

實(shí)施例3：

應(yīng)用于斜井段施工完，技術(shù)套管下完固井后，水平段施工采用的一種鉆井液體系。本實(shí)施例提供的高粘低固相環(huán)保鉆井液，由如下組分按質(zhì)量比計(jì)：

1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、30份乳化瀝青SFT-1、40份酚醛樹脂SMP-2、30份超細(xì)碳酸鈣ZDS和10份重晶石粉。

該高粘低固相環(huán)保鉆井液制備方法，包括如下步驟：

1)按上述配方質(zhì)量比計(jì)算準(zhǔn)備試劑。

2)將步驟1)中配方比例在清水中循環(huán)周依次加入燒堿，聚陰離子纖維素PAC-HV，黃原膠TZT-2，陽離子頁巖抑制劑SH-1，乳化瀝青SFT-1，酚醛樹脂SMP-2，超細(xì)碳酸鈣ZDS充分混勻8小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻。

3)檢測鉆井液的性能，通過調(diào)整配方比例（加入1份黃原膠和5份乳化瀝青）使鉆井液的密度ρ=1.09g/cm³、粘度T=75s、API失水FL=3ml控制范圍之內(nèi)。

其中，API失水表示濾失性的強(qiáng)弱，評價鉆井液濾液進(jìn)入地層的速率及鉆井液對地層可能造成的影響，它的單位是ml、符號是FL。鉆井液粘度是由標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)中流出500立方厘米的泥漿所需的時間來表示，單位為秒，采用泥漿粘度計(jì)測量。測試方法大致為：泥漿粘度計(jì)的流出管為孔徑5毫米，長100毫米的銅管，將700立方厘米泥漿注入粘度計(jì)，用手指管口，再用有隔層量杯容量為500立方厘米一端，接泥漿，移開手指的同時開動秒表，量杯接滿泥漿停止計(jì)時，所需的時間即為泥漿粘度，單位為秒。

該高粘低固相環(huán)保鉆井液從源頭上減少惰性加重劑的加入，滿足環(huán)保少生成的要求。同時在鉆井液加大聚合物類降失水劑和乳化瀝青類含量，改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液的護(hù)壁封堵能力。

實(shí)施例4：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述清水、燒堿NaOH、聚陰離子纖維素PAC-HV、黃原膠TZT-2、陽離子頁巖抑制劑SH-1、乳化瀝青SFT-1、酚醛樹脂SMP-2、超細(xì)碳酸鈣ZDS、重晶石粉按如下質(zhì)量份數(shù)比例準(zhǔn)備：1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細(xì)碳酸鈣ZDS和10份重晶石粉。

實(shí)施例5：

在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種高粘低固相環(huán)保鉆井液由以下組分按下述質(zhì)量比進(jìn)行配制，1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、3份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細(xì)碳酸鈣ZDS和20份重晶石粉。

實(shí)施例6：

在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種高粘低固相環(huán)保鉆井液由以下組分按下述質(zhì)量比進(jìn)行配制，1000份清水、1份燒堿NaOH、3份聚陰離子纖維素PAC-HV、3份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細(xì)碳酸鈣ZDS和15份重晶石粉。

對上述實(shí)施例3-實(shí)施例6制得的高粘低固相環(huán)保鉆井液在慶1-9-60H1井試驗(yàn)，得到試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1：

由表1可知，本發(fā)明提供的這種鉆井液體系，同比與普通鉆井液體系，相同時間內(nèi)，使得機(jī)械轉(zhuǎn)速更大、起下鉆趟數(shù)更少，泥巖長度更短。以實(shí)施例3中的數(shù)據(jù)為例，相比較普通鉆井液而言，同期鉆井，鉆井水平段增加28.83%，但是鉆井周期減少了28.9%，鉆速增加了51.98%，平均起下鉆趟減少了34.6%，泥巖長度也減小了5.94%。結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，實(shí)施例3的鉆井液前后水平段鉆井液性能變化如圖1所示；實(shí)施例3的鉆井液前后水平段鉆進(jìn)過程上提下放摩阻變化如圖2所示；實(shí)施例3的鉆井液前后水平段起下鉆次數(shù)、鉆頭使用變化如圖3所示，有上述三幅圖結(jié)合其實(shí)是數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明提供的這種高粘低密度環(huán)保鉆井液實(shí)現(xiàn)高粘切、低固相、優(yōu)質(zhì)泥餅、低濾失、抗高溫等優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果表明該體系在解決塌漏共存矛盾的同時提速效果明顯，并且減少氣層堵塞和水鎖效應(yīng)，有效保護(hù)儲層。

本發(fā)明應(yīng)用于鄂爾多斯盆地氣井水平井鉆進(jìn)過程中，主要針對該區(qū)塊鉆井液中密度高機(jī)械鉆速低，且高固相氣層污染嚴(yán)重。轉(zhuǎn)化鉆井液通過提高粘度降低密度，通過瀝青和聚合物類降失水劑雙重封堵控制，改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液的護(hù)壁封堵能力，低密度鉆井液機(jī)械鉆速高，因此該體系在鄂爾多斯盆地油井水平井有很好的市場應(yīng)用前景。

上述實(shí)施例中的陽離子包被抑制劑SH-1、高粘聚陰離子纖維素PAC購自西安長慶化工集團(tuán)咸陽石化有限公司，廠址：陜西省禮泉縣建設(shè)路北段；超細(xì)碳酸鈣ZDS購自成都得道實(shí)業(yè)有限公司，廠址：成都市高新區(qū)新園片區(qū)；乳化瀝青粉SFT-1購自河南金馬石油科技有限責(zé)任公司，廠址：河南南陽油田西環(huán)路中段；鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2購自四川正蓉實(shí)業(yè)有限公司，廠址：四川省廣漢市玉林路82號；生物聚合物增粘劑黃原膠TZT-2為石油級黃原膠XCD購自西安天正石油技術(shù)有限公司，廠址：陜西省西安市洪慶工業(yè)園。實(shí)施例中的化學(xué)原料也可以從市場直接購得。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。