[发明专利]一种钻井用气液转换井壁稳定液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油工业钻井工程中在实施气体钻井结束后，转换为常规钻井液钻井前，为提高井壁稳定性而采取对井壁采取处理措施进行时所用的，具有使井壁表面疏水及封堵、覆盖井壁功能的复合物，以及其制备方法。

背景技术

中国经济的快速发展带动能源消费量急剧增加。能源最重要的种类是石油和天然气。钻井工程是油气资源获得的首要手段。

为提高勘探开发速度，在陆相地层应用了气体钻井技术，钻井速度明显提高，为加快勘探开发进程提供了强有力的技术支撑，经济效益和社会效益显著。但在气体钻井结束，转换为钻井液钻井过程中，往往出现井壁失稳垮塌，轻则阻卡划眼，重则造成卡钻等钻井事故，大大影响了气体钻井的实际应用效果。本申请发明人，通过实践、调查后，分析得出气液转换过程中井壁失稳的主要因素有以下几点：

(1)气体钻井过程中，井筒内气柱压力低于地层压力，处于一种欠平衡状态；同时由于空气锤或钻头的震动，引发井壁周围产生微裂缝或加剧原有地层微裂缝的发育，结果使地层原生裂缝加大并产生大量的次生裂缝，整个井壁处于“酥松”状态。特别对于含泥页岩和富含高岭石和伊利石等活度较高的地层，易沿着地层胶接面产生水化剥落掉块，引起井壁坍塌，严重影响钻井施工进度。

(2)由于携带钻屑的干燥空气将近井壁周围岩石所含水分带出，使井壁处于干燥状态，气体钻井后替入水基钻井液，水分因毛细管作用瞬间进入亲水“酥松”地层的三维网状微裂缝产生膨胀压，导致地层剥落、掉块、甚至垮塌。

(3)替入的水基钻井液对井壁的冲刷也是导致井壁失稳的重要原因。

针对上述原因，本申请发明人总结出解决气液转换过程中井壁失稳的主要措施是采用具有合理密度的强抑制性、强封堵性钻井液体系或无渗透钻井液体系，在进行气液转换时，提高钻井液的抑制性、封堵性，降低钻井液滤失量，从而防止井壁吸水膨胀、剥落掉块。然而在现场施工过程中，钻井液需要一定的液柱高度才能与地层建立起力学平衡，即钻井液液柱达到一定高度时，液柱压力才能使钻井液中的封堵材料进入井壁，阻止滤液的进一步渗透，实现有效封堵。但由于气体钻井时干燥的井壁吸水性很强，与钻井液接触瞬间即吸水，使得无渗透钻井液体系无法发挥最佳效果。因此，可在替入钻井液前先向井内泵入一种前置液，由于该前置液含有能改变井壁润湿性的井壁稳定剂，因而大大减弱了井壁的瞬时吸水性。

中国专利申请号：200710100288.X，本发明提供了一种钻井施工过程中循环介质由气体转换为液体时的前置液及其使用方法。该前置液中含有有机硅酸盐，在气液转换施工时，首先注入前置液对井壁进行涂覆处理，使井壁表面呈疏水性，然后再注入钻井液，井壁在与钻井液接触时，不会很快吸水，随着钻井液在环空中返高增加，液柱产生的压力使钻井液中的抑制剂、封堵剂等处理剂充分发挥作用。该方法为钻井液与井壁间建立力学平衡赢得了时间，提高了气液转换施工时井壁的稳定性。

但现有井壁稳定剂存在以下缺陷：

1)粘度不符合施工要求而影响涂覆，导致不易形成连续均匀的疏水层，钻井液极易渗入“空白”地层，造成页岩吸水膨胀后掉块和坍塌；

2)所形成的保护层单薄，经不起钻井液转换过程中钻井液对井壁的冲刷而导致井壁所形成的疏水层脱离，进而导致井壁失稳。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种石油工业钻井用气液转换井壁稳定液，解决粘度因素导致保护层覆盖不均匀、连续的问题，解决保护层单薄抗冲刷能力低的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种钻井用气液转换井壁稳定液，包括下列组分，下列各组分按重量份配比：

基础油：30～60；阳离子表面活性剂：5～10；非离子表面活性剂：2～5；聚二甲基硅氧烷：3～10；油溶性树脂：10～15；石油沥青：5～10；聚合醇：5～10；去离子水：5～20。

作为选择，所述基础油为0#柴油或5#白油。