[发明专利]有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法，主要应用于目前石油钻探中钻井液的配制和制备，属于石油钻探钻井液技术领域。

背景技术

目前，国内石油勘探开发的难度不断加大，石油钻探过程中，经常需要钻大位移井、大斜度井，钻这类井的井眼轨迹调整频繁，钻具大面积紧贴井壁，导致起下钻阻力、旋转扭力成倍的增大；当井斜超过30°时，钻屑极易沉积到井壁下侧，形成岩屑床，给钻屑携带、净化井眼带来技术难题；此外，由于大位移、大斜度定向井钻具与井壁接触面积大、滑动钻进阻力大，容易发生粘附卡钻，起钻拉力和下钻阻力大，对钻井液润滑性要求较高；大位移、大斜度井井壁缺乏有效支撑，还要求钻井液具有强的抑制防塌能力，目前钻井液体系难以解决上述的技术难题，特别是在钻遇泥页岩层理、微裂缝发育的易坍塌地层时，施工难度更大。目前国外公司有这类产品应用于上述钻井过程中，但价格昂贵，且配方和配制方法采用技术保密，使用时费用过高。因而，目前国内急需一种有固相强抑制钻井液解决上述大位移井、大斜度井在钻进过程中的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡等技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有固相强抑制性钻井液的配方和制备方法，通过对钻井液配方中各主辅剂的筛选，配伍和现场试验，解决目前国内在钻大位移井、大斜度井在钻进过程中的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡等技术难题，使得钻井液满足钻屑携带、净化井眼、润滑和防塌的需求。

本发明采用的技术方案如下：钻井液的配方由

膨润土浆与1～5kg/m³包被剂、7～15kg/m³抑制剂、8～20kg/m³降滤失剂、10～20kg/m³润滑剂、1～3kg/m³提粘剂、15～20kg/m³泥饼改善剂、50-70kg/m³无机盐组成。

本发明的钻井液中膨润土浆的配制：根据所需的膨润土浆量，确定使用的淡水量，首先在淡水中按30-50kg/m³的比例加入钙基膨润土，再按的3～5kg/m³加入纯碱，搅拌水化24小时，得到膨润土浆；

本发明中使用的包被剂为阳离子聚丙烯酰胺类包被剂，分子量控制在50万～150万，代表结构为

包被剂用于快速吸附到新破碎的地层和钻屑表面，形成一层保护膜，防止水渗透到钻屑内部，防止钻屑在钻井液中分散，有利于钻屑的清除，防止地层水化坍塌。

本发明中使用的抑制剂为有机胺类，代表性结构简式为

NH₂(RCH₂CHO)_XCH₂RCHNH₂；式中R为含有1～6个碳原子烷基，X值为1～10的整数；抑制剂使钻井液中电离出正电荷，快速与钻屑和地层表面吸附，在钻屑和地层井壁表面形成保护膜，同时抑制剂能进入粘土的晶层间，改善晶层间的结构力，使得地层和钻屑不易膨胀、水化分散。

本发明中使用的降滤失剂为PAC纤维素，分子式为(C₆H₁₀O₅)n，降滤失剂把钻井液中的自由水改变为束缚水，降低钻井液滤失量，防止自由水渗入地层，造成地层和钻屑水化膨胀、分散。

本发明中使用的润滑剂为聚乙烯聚合润滑油或油酸酯，

油酸酯分子式为CH₃-CH₂＝CH₂-COOM，M为金属离子，

这类表面活性剂用于降低钻井液表面张力，润滑剂通过电性及氢键的作用，吸附到钻具、地层、钻井液固相表面，降低钻具的运动阻力，防止卡钻，泥包钻头或钻具。

本发明中使用的泥饼改善剂为改性沥青SAS，降低泥饼渗透性，改善泥饼质量，辅助控制钻井液滤失量。

本发明中使用的提粘剂为黄原胶，是生物细菌对淀粉类聚合物进行改性而形成的产品，其外观为黄色粉末状；作为流型调节剂，主要提高低剪切速率下的粘度和切力。

本发明中使用的无机盐主要选用KCL或K₂SO₄产品，用于提高钻井液抑制防塌能力。

本发明的有固相强抑制性钻井液的制备方法，具体为如下步骤：

(1)依据钻井液用量，取一定量的膨润土浆，在膨润土浆中按设定的重量体积比加入包被剂，以600转/分钟搅拌速度，搅拌1小时；