一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法，屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井液是鉆探過程中，孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。鉆井液是鉆井的血液，又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、鉆井液、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區(qū)。鉆井液是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。
[0003]所謂鉆井液不落地，是指改變挖鉆井液循環(huán)池的傳統(tǒng)做法，在鉆井施工過程中，利用相關(guān)工藝和技術(shù)，確保鉆井液小循環(huán)施工，并對巖肩、廢棄鉆井液進行無害化處理，產(chǎn)物從新利用，從而減少土地使用量、降低對環(huán)境的污染。實現(xiàn)鉆井液不落地。其關(guān)鍵是鉆井液體系的優(yōu)選，確保鉆井液小循環(huán)施工，廢棄物便于破乳分離。加入破乳劑對廢棄物進行破乳、加入氧化劑對廢棄物中的聚合物材料進行氧化分解，后利用壓濾機或離心機對廢棄物進行固液分離，無害固體分離物用于建筑等，分離后的液體回收使用。
[0004]中國大陸東部渤海灣盆地新生界泥頁巖沉積物源多為高風化條件下的活性粘土。該類巨厚泥巖決定了對常規(guī)水基鉆井液的高度敏感性。上部地層主要是由處于成巖初期的高活性蒙皂石構(gòu)成，以水化膨脹縮徑為主，縮徑可達30%以上；中下部部主要由蒙皂石/伊利石、伊利石/綠泥石構(gòu)成，以水化剝蝕垮塌為主，擴徑率可達30~100%。
[0005]在鉆井施工過程中，上部地層泥巖水敏造漿能力強，現(xiàn)有的常規(guī)的PHP鉆井液體系，PHP具有網(wǎng)兜效應(yīng)，即絮凝物為黏糊膠團，粒子平均直徑在60~80 μπι，固控設(shè)備極難清除，含量過高將會導致固控設(shè)備無法工作。黏糊膠團經(jīng)過鉆頭水眼反復剪切(水眼處剪切速率高大100000S 1X黏糊膠團被破壞，其中土相持續(xù)分散，導致鉆井液流變性嚴重惡化，甚至開栗困難。現(xiàn)場均采取挖大循環(huán)池，池內(nèi)存放大量水體，通過采取大水體靜止沉淀絮凝黏糊膠團。黏糊膠團采用加破乳劑破乳，氧化劑氧化(氧化PHP等聚合物)后才能進行壓濾分離；中下部采用的聚合物、聚磺等鉆井液體系，由于亞微米粒子含量高、粒徑中值低1~2.5μπι，液相黏度高，導致鉆速慢，鉆井液不能重復利用，廢棄物難以有效的進行固液分離，大多就地排放，既占用大量土地，又嚴重污染環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)已不能滿足國家及企業(yè)對提速提效、保護環(huán)境的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種針對高活性粘土的陸相地層上部和中下部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，上部地層采用CaCl2,中下部地層采用CaO處理方式的鉆井液不落地方法，該方法高效、環(huán)保，真正實現(xiàn)鉆井液不落地。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的: 一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法，針對上部和中下部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，采用不同的處理方式，包括以下步驟:
51.上部鉆井液處理:上部是強造漿地層，包括以下子步驟:
511.將配置好的濃度為3~5%的CaCl2S液栗入循環(huán)罐，循環(huán)罐中的CaCl2溶液通過鉆井鉆頭的管道壓入油井，CaCl2溶液與油井中的鉆井液混勻，絮凝鉆井液中的土相，確保鉆井液清潔；
512.通過固控設(shè)備將絮凝物清除到回收罐，進入破乳罐加破乳劑破乳，再經(jīng)過壓濾機進行固液分離，固相為泥餅，液相為水，液相栗入循環(huán)罐繼續(xù)鉆井使用；
513.鉆井達到強造漿地層的下部，停止栗入CaCl2溶液，向油井中加入LV-CMC進行護膠，然后再加入強抑制劑PHP聚合物、有機胺、CaO，使鉆井液適度造漿，保證鉆井液含有適量土相，為下部防塌鉆井液打下基礎(chǔ)；
52.中下部鉆井液處理:中下部是易垮塌地層，鉆井達到中下部的易垮塌地層前，鉆井液在強抑制體系的基礎(chǔ)上，加入LV-CMC、磺酸鹽聚合物和超細碳酸鈣封堵防塌處理劑，加入堿度調(diào)節(jié)劑，鉆井液體系轉(zhuǎn)換為弱鈣強抑制強封堵鉆井液體系，確保易垮塌地層的井眼穩(wěn)定，固控設(shè)備將鉆井液中的有害固相清除到回收罐，再將有害固相栗入到破乳罐，向破乳罐中加入破乳劑和強氧化劑，有害固相發(fā)生破乳，并氧化分解有機物，反應(yīng)完全以后經(jīng)壓濾機壓濾，得到固相泥餅和液相，固相泥餅做建筑材料使用，液相進入循環(huán)罐用于循環(huán)鉆井。
[0008]所述步驟S13中LV-CMC的加量為鉆井液量0.5% ;所述CaCl2加量為確保鉆井液體系中Ca2+濃度控制在2000-8000ppm ;所述有機胺的加量為鉆井液量的0.5-1.0% ;所述PHP聚合物的加量為鉆井液量的0.3-0.5% ;所述CaO加量為確保鉆井液體系中Ca2+濃度控制在800~1200ppm ;所述步驟S2中LV-CMC的加量為鉆井液量的1.0~1.5% ;所述的磺酸鹽聚合物的加量為鉆井液量的0.5-1.5% ;所述超細碳酸鈣的加量為鉆井液量的2~4%，超細碳酸鈣為粒徑2000、4000和6000目的碳酸鈣按質(zhì)量比1:1:1混合；所述堿度調(diào)節(jié)劑的加量為確保鉆井液PH值為8.5~9。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明對上部地層采用高價金屬離子Al3+、Ca2+、Mg2+代替PHP聚合物，絮凝產(chǎn)物為獨立、粒徑8-10 μπι的弱膠結(jié)聚合體，該聚合體易于固控設(shè)備清除，不須挖大循環(huán)池，破乳簡單且不須氧化；
(2)本發(fā)明對中下部地層采用弱鈣強抑制強封堵鉆井液體系，該體系土相亞微米粒子含量極低，粒徑中值4-6 μπι，鉆井液性能穩(wěn)定，可多井次重復利用，有害固相易于破乳及固液分咼;
(3)本發(fā)明選取的強抑制劑、有機胺、封堵劑、磺酸鹽、堿度調(diào)節(jié)劑等試劑均為環(huán)境友好型處理劑，固液分離產(chǎn)物無害，能夠滿足環(huán)保要求；
(4)本發(fā)明的廢棄物處理后的液體在鉆井過程可重復利用，固體可作為建筑材料，單井鉆井液重復利用100m3，鉆井液成本節(jié)約50%，鉆進時間由12?13縮短到4?5天，井身質(zhì)量全優(yōu)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的工藝流程不意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合實施例和附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0012]【實施例1】一種適用于含高活性粘土的陸相地層鉆井液不落地方法，針對上部和中下部地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，采用不同的處理方式，工藝流程如圖1所示，包括以下步驟:
51.上部鉆井液處理:上部是強造漿地層，包括以下子步驟:
511.將配置好的濃度為3%的CaCl2S液栗入循環(huán)罐，循環(huán)罐中的CaCl2溶液通過鉆井鉆頭的管道壓入油井，CaCl2溶液與油井中的鉆井液混勻，絮凝鉆井液中的土相，確保鉆井液清潔；
512.通過固控設(shè)備將絮凝物清除到回收罐，進入破乳罐加破乳劑破乳，再經(jīng)過壓濾機進行固液分離，固相為泥餅，液相為水，液相栗入循環(huán)罐繼續(xù)鉆井使用；
513.鉆井達到強造漿地層的下部，停止栗入CaCl2溶液，向油井中加入LV-CMC進行護膠，然后再加入強抑制劑PHP聚合物、有機胺、CaO，使鉆井液適度造漿，保證鉆井液含有適量土相，為下部防塌鉆井液打下基礎(chǔ)；
52.中下部鉆井液處理:中下部是易垮塌地層，鉆井達到中下部的易垮塌地層前，鉆井液在強抑制體系的基礎(chǔ)上，加入LV-CMC、磺酸鹽聚合物和超細碳酸鈣封堵防塌處理劑，加入堿度調(diào)節(jié)劑，鉆井液體系轉(zhuǎn)換為弱鈣強抑制強封堵鉆井液體系，確保易垮塌地層的井眼穩(wěn)定，固控設(shè)備將鉆井液中的有害固相清除到回收罐，再將有害固相栗入到破乳罐，向破乳罐中加入破乳劑和強氧化劑，有害固相發(fā)生破乳，并氧化分解有機物，反應(yīng)完全以后經(jīng)壓濾機壓濾，得到固相泥餅和液相，固相泥餅做建筑材料使用，液相進入循環(huán)罐用于循環(huán)鉆井。
[0013]所述步驟S13中LV-CMC的加量為鉆井液量0.5%