一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井液，特別涉及一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣的勘探開發(fā)在國外，特別是美國，已形成商業(yè)開采規(guī)模，美國在頁巖氣開發(fā)方面走在了世界前列，已進(jìn)入頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展階段。國外常用的鉆井液體系主要是油基鉆井液、強抑制胺基鉆井液、有機(jī)或無機(jī)鹽鉆井液等。盡管不同地區(qū)頁巖層之間存在差異，但油基鉆井液具有廣泛的適用性，能夠應(yīng)用到大部分的頁巖油氣藏開發(fā)中。它具許多優(yōu)勢，比如:優(yōu)異的頁巖穩(wěn)定性、潤滑性和抗污染能力，但是其基油所帶來的環(huán)境問題和成本問題還是導(dǎo)致人們尋找水基鉆井液來作為替代品。水基鉆井液以水為連續(xù)相，相對于油基鉆井液，它提聞了環(huán)保性能。
[0003]國內(nèi)在用于頁巖油氣藏的水基鉆井液研究方面做了大量的工作。如，陳蓓等在《適用于硬脆性泥頁巖地層的水基鉆井液技術(shù)研究》中提出了一種針對硬脆性泥頁巖使用硅酸鹽鉆井液體系，使用PLUS做為包被劑、JLX作為潤濕劑、中粘CMC和DFD-140作為體系的主要降濾失劑(見《西部探礦工程》，2009，7)。劉曉棟等在《活性泥頁巖快速鉆井鉆井液技術(shù)》中提出一種適宜于活性泥頁巖鉆井的快速鉆井液，以聚胺抑制劑和防泥包快鉆劑為主要處理劑，其抑制性能和潤滑性能接近于油基鉆井液(見《石油鉆采工藝》，2011，33 (2))。公開號102250595A的專利公開了用于活性泥頁巖鉆井的鉆井液，其各組份重量比為:膨潤土2?6%、包被抑制劑0.2?0.5 %、流型調(diào)節(jié)劑0.2?1.0 %、抗高溫聚合物降濾失劑0.2?0.5%、氯化鉀Γ 7%、聚合醇f 3%、聚胺抑制劑0.5?1.0%、防泥包快鉆劑0.5?1.0%,水45?85%。公開號102226076A的專利公開了了一種強抑制性防塌低傷害鉆井液，包括如下重量百分比的組分:硅酸鹽:2%?5% ;小陽離子抑制劑:0.5%?1.0% ;水解聚丙烯酰胺:0.3%?0.8% ;提粘切劑0.3%?0.5% ;降失水劑:1%?3% ;重晶石:0?6% ;甲醛:
0.05?0.1% ;余量是水。但這些技術(shù)的缺點或不足是:①頁巖油氣藏地層中微裂縫較易發(fā)育，在遇水侵入后，很容易發(fā)生井壁垮塌。上述技術(shù)沒有針對頁巖油氣藏勘探開發(fā)的井壁穩(wěn)定問題展開研究工作，封堵性不強；②沒有針對頁巖油氣藏勘探開發(fā)中采用的長水平段鉆井潤滑問題以及硅酸鹽鉆井液體系不能長時間提供優(yōu)良潤滑性的問題展開研究，體系潤滑性沒有提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足，提供一種能有效封堵泥頁巖地層，提高鉆井液抑制性，提高井壁穩(wěn)定性，潤滑性能良好，且減小水平井鉆井中的摩阻的用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液是在水的基礎(chǔ)上按照重量百分比含有:膨潤土4?6%、硅酸鉀2?5%、包被抑制劑0.2?0.5%、流型調(diào)節(jié)劑0.2?1.5%、降濾失劑4?6%、頁巖防塌劑2?3%、封堵劑2?3%、濾餅表面改性劑0.5?1%、潤滑劑2?4%和燒堿。
[0006]上述方案中，所述燒堿的用量滿足調(diào)整鉆井液的PH值> 10。
[0007]所述包被抑制劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鉀、天然高分子強包被劑IND30中的一種或幾種。
[0008]所述的流型調(diào)節(jié)劑為聚陰離子纖維素、水解聚丙烯腈銨鹽、黃原膠中的一種或幾種。
[0009]所述的降濾失劑為腐植酸類降濾失劑、低粘羧甲基纖維素、磺化酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0010]所述的頁巖防塌劑為磺化浙青、天然浙青粉、陽離子乳化浙青、膠體浙青、改性浙青中的一種或幾種。
[0011]所述的封堵劑為2(Tl00納米的二氧化硅粉體、1000目?1500目碳酸鈣粉體中的一種或兩種。
[0012]所述的濾餅表面改性劑為疏水性淀粉、疏水性丙烯酸接枝共聚物中的一種或兩種。
[0013]所述的潤滑劑為二烷基二硫代磷酸鋅、極壓潤滑劑中的一種或兩種。
[0014]所述的疏水性淀粉平均粒徑為1(Γ50微米，接觸角> 110°。
[0015]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
①本發(fā)明利用納米二氧化硅做為頁巖封堵劑，可深入巖石微裂縫和孔隙之中，提高封堵效果，抑制頁巖水化，防止頁巖坍塌。同時，納米二氧化硅可同疏水性淀粉一起在濾餅表面形成一層疏水膜，增加濾餅的不滲透性，減少水對頁巖的侵入。
[0016]②本發(fā)明中疏水性淀粉做為濾餅表面改性劑(聚合物)，在形成濾餅的過程中，能在濾餅表面形成疏水型膜，提高濾餅致密性。同時，疏水性淀粉價格便宜，適于做為鉆井液添加劑大規(guī)模應(yīng)用。
[0017]③本發(fā)明采用二烷基二硫代磷酸鋅做為潤滑劑，可在鉆具表面形成一層保護(hù)膜，增加潤滑劑的同時，也提高了鉆具的防腐蝕效果。同時，二烷基二硫代磷酸鋅在硅酸鹽鉆井液體系中作用發(fā)揮的最好，適合在該體系中做為潤滑劑。
[0018]④本發(fā)明針對頁巖油氣藏地層具有封堵性好、抑制性強、潤滑性好、高溫性能穩(wěn)定特點，適合頁巖油氣藏的勘探開發(fā)。
【具體實施方式】
[0019]實施例一:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，在水的基礎(chǔ)上加入不同添加劑的重量百分比:膨潤土 4%、硅酸鉀2%、聚丙烯酰胺0.2%,0.1 %聚陰離子纖維素及0.1%黃原膠、2%腐植酸類降濾失劑及2%磺化酚醛樹脂、磺化浙青2%、20納米二氧化硅2%、疏水性淀粉
0.5%、二烷基二硫代磷酸鋅2%、燒堿0.4%0配制完成后，測定性能為:密度1.06g/cm3，粘度 42s，API 濾失量 2.8ml，PH 值 10。
[0020]實施例二:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，在水的基礎(chǔ)上加入不同添加劑的重量百分比為:膨潤土 6%、硅酸鉀5%、聚丙烯酰胺0.5%、1%聚陰離子纖維素及0.5%黃原膠、3%腐植酸類降濾失劑及3%磺化酚醛樹脂、磺化浙青3%、100納米二氧化硅3%、疏水性淀粉I %、二烷基二硫代磷酸鋅4 %、燒堿0.6 %。配制完成后，測定性能為:密度1.06g/cm3，粘度47s，API 濾失量 2.0ml，PH 值 11。
[0021]實施例三:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，在水的基礎(chǔ)上加入不同添加劑的重量百分比為:膨潤土 5%、硅酸鉀3%、聚丙烯酰胺0.3%,0.5 %聚陰離子纖維素及0.2%黃原膠、3%腐植酸類降濾失劑及2%磺化酚醛樹脂、磺化浙青2%、20納米二氧化硅2.5%、疏水性淀粉
0.5%、二烷基二硫代磷酸鋅3%、燒堿0.5%。配制完成后，測定性能為:密度1.06g/cm3，粘度 44s, API 濾失量 2.6ml, PH 值 10.5。
[0022]實施例四:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，在水的基礎(chǔ)上加入不同添加劑的重量百分比為:膨潤土 4%、硅酸鉀2%、0.2%聚丙烯酰胺及0.2%鉆井液用天然高分子強包被劑IND30、0.2 %聚陰離子纖維素及0.1%黃原膠、2%腐植酸類降濾失劑及3%磺化酚醛樹脂、2%磺化浙青及1%改性浙青、40納米二氧化硅2%、疏水性淀粉0.8%、2%二烷基二硫代磷酸鋅及2%極壓潤滑劑(東營大用石油助劑廠生產(chǎn))、燒堿0.5%。配制完成后，測定性能為:密度
1.06g/cm3，粘度 43s, API 濾失量 2.4ml, PH 值 10.5。
[0023]實施例五:
一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，在水的基礎(chǔ)上加入不同添加劑的重量百分比為:膨潤土 4%、硅酸鉀2%、0.2%聚丙烯酰胺及0.2%鉆井液用天然高分子強包被劑IND30、0.2 %聚陰離子纖維素及0.1%黃原膠、2%腐植酸類降濾失劑及3%磺化酚醛樹脂、2%磺化浙青及1%改性浙青、1500目碳酸鈣2%、疏水性丙烯酸接枝共聚物1%、2%二烷基二硫代磷酸鋅及2%極壓潤滑劑(東營大用石油助劑廠生產(chǎn))、燒堿0.5%。配制完成后，測定性能為:密度 1.06g/cm3，粘度 44s，API 濾失量 2.5ml, PH 值 10.5。
【主權(quán)項】
1.一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，其特征是在水的基礎(chǔ)上按照重量百分比含有:膨潤土 4?6%、硅酸鉀2?5%、包被抑制劑0.2?0.5%、流型調(diào)節(jié)劑0.2?1.5%、降濾失劑6%、頁巖防塌劑2?3%、封堵劑2?3%、濾餅表面改性劑0.5?1%、潤滑劑2?4%和燒堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，其特征是:所述燒堿的用量滿足調(diào)整鉆井液的PH值> 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，其特征是:所述包被抑制劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鉀、天然高分子強包被劑IND30中的一種或幾種；所述的流型調(diào)節(jié)劑為聚陰離子纖維素、水解聚丙烯腈銨鹽、黃原膠中的一種或幾種；所述的降濾失劑為腐植酸類降濾失劑、低粘羧甲基纖維素、磺化酚醛樹脂中的一種或幾種；所述的頁巖防塌劑為磺化浙青、天然浙青粉、陽離子乳化浙青、膠體浙青、改性浙青中的一種或幾種；所述的封堵劑為2(Tl00納米的二氧化硅粉體、1000目"1500目碳酸鈣粉體中的一種或兩種；所述的濾餅表面改性劑為疏水性淀粉、疏水性丙烯酸接枝共聚物中的一種或兩種；所述的潤滑劑為二烷基二硫代磷酸鋅、極壓潤滑劑中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，其特征是:所述的疏水性淀粉平均粒徑為10?50微米，接觸角> 110°。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于頁巖油氣藏勘探開發(fā)的鉆井液，其在水的基礎(chǔ)上按照重量百分比含有：膨潤土4~6％、硅酸鉀2~5％、包被抑制劑0.2~0.5％、流型調(diào)節(jié)劑0.2~1.5％、降濾失劑4~6％、頁巖防塌劑2~3％、封堵劑2~3％、濾餅表面改性劑0.5~1％、潤滑劑2~4％、PH值調(diào)節(jié)劑0.4~0.6％。該鉆井液針對頁巖油氣藏地層具有封堵性好、抑制性強、潤滑性好、高溫性能穩(wěn)定特點，適合頁巖油氣藏的勘探開發(fā)。
【IPC分類】C09K8-22
【公開號】CN104610941
【申請?zhí)枴緾N201310540113
【發(fā)明人】劉振東, 喬軍, 李公讓, 周守菊, 成冠琪
【申請人】中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2013年11月5日