一种破岩钻井液

摘要

本发明涉及一种破岩钻井液；按重量100％计，3～5％钠膨润土、0.2～0.5％FCLS、0.3～0.5％XY-27、0.2～0.5％JT-888、0.2～0.3％FA-367、0.4～0.6％XC生物聚合物、0.2～0.5％WGP和余量水；FCLS为铁铬木质素磺酸盐；JT-888为羧酸衍生物；FA-367为两性离子聚合物增粘包被剂XC生物聚合物为黄原胶；XY-27为两性离子聚合物降粘剂；WGP为一种稳定井壁破岩剂；本破岩钻井液能快速有效破岩，有利于井壁稳定，对清水钻井的机械钻速提高23.31％以上，提高幅度很显著。

权利要求

1.一种破岩钻井液，其特征在于：按重量100％计，3～5％钠膨润土、0.2～0.5％FCLS、0.3～0.5％XY-27、0.2～0.5％JT-888、0.2～0.3％FA-367、0.4～0.6％XC生物聚合物、0.2～0.5％WGP和余量水；

FCLS为铁铬木质素磺酸盐；

JT-888为羧酸衍生物；

FA-367为两性离子聚合物增粘包被剂；

XC生物聚合物为黄原胶；

XY-27为两性离子聚合物降粘剂；

WGP为一种稳定井壁破岩剂，按质量份由80-100份植物蛋白、180-200份的水、50-65份的浓度20％的三氯氧磷溶液、20-40份的巯基聚醚多元醇、30-40份的磺化琥珀酸二辛酯、

16-24份的磺化剂、正己烷和pH值调节剂组成。

说明书

一种破岩钻井液

技术领域

[0001] 本发明涉及一种破岩钻井液。

背景技术

[0002] 石油工程作业的对象是埋藏在地下数千米深的岩石，破岩效果是石油钻井中的重要技术问题，它体现的是钻井速度；而且钻井过程中要钻遇到多种复杂地层，存在地层压力、地层状态、岩性和地层分层深度等不确定因素，井下的复杂情况更是难以预料，处理的难度也在增加，深井高压下钻遇硬质地层泥页岩、软页岩、粘页岩及膨胀性页岩时，这类地层很容易水化膨胀导致井下复杂事故的发生，尤其是在西部深井钻井、钻遇山前强应力构造和大段泥页岩井段过程中井壁失稳问题表现尤为突出，严重制约了钻井速度，钻井速度是影响油田勘探与开发效益的关键因素，提高钻井速度可以大幅度降低钻井成本，加快勘探开发进程，也是深井超深井钻井过程中迫切需要解决的问题。同时，钻井速度的提高，能够减少钻井液浸泡油气层的时间，降低钻井液对储层的损害，有利于发现油气层及大幅度提高采收率。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种破岩钻井液，破岩钻井液能瞬间有效降低地层岩石强度且有利于井壁稳定的钻井液技术体系，减少井壁垮塌、显著提高钻井速度，从而可以降低钻井成本、加快勘探开发进程。高效破岩钻井液配方：按重量100％计，3～5％钠膨润土、0.2～0.5％FCLS、0.3～0.5％XY-27、0.2～0.5％JT-888、0.2～0.3％FA-367、0.4～
0.6％XC生物聚合物、0.2～0.5％WGP和余量水。

[0004] (2)FCLS为铁铬木质素磺酸盐；

[0005] (3)JT-888为羧酸衍生物；

[0006] (4)FA-367为两性离子聚合物增粘包被剂；

[0007] (5)XC生物聚合物为黄原胶；

[0008] (6)XY-27为两性离子聚合物降粘剂。

[0009] (7)WGP为一种稳定井壁破岩剂。

附图说明

[0010] 图1浸泡时间vs岩芯强度其中(a)单轴应力测试(b)三轴应力测试。

具体实施方式

[0011] 原料：

[0012] (1)钠膨润土，河南省中原矿业有限公司。

[0013] (2)FCLS为铁铬木质素磺酸盐，山东金朔化工有限公司。

[0014] (3)JT-888为羧酸衍生物，北京金海岸助剂。

[0015] (4)FA-367为两性离子聚合物增粘包被剂，北京金海岸助剂厂。

[0016] (5)XC生物聚合物为黄原胶，河北鑫合生物化工有限公司。

[0017] (6)WGP——高效破岩剂(合成配方是：一种稳定井壁高效破岩剂(WGP)，该稳定井壁高效破岩剂(WGP)包括质量份数80-100份植物蛋白、质量份数180-200份的水、质量份数50-65份的浓度20％的三氯氧磷(POCl3)的溶液、质量份数20-40份的巯基聚醚多元醇、质量份数30-40份的磺化琥珀酸二辛酯、质量份数16-24份的磺化剂、正己烷和pH值调节剂)，中国石油集团钻井工程技术研究院研制。

[0018] (7)两性离子聚合物降粘剂，XY-27，山东聚鑫化工有限公司。

[0019] 实施例1

[0020] 3％钠膨润土、0.2％铁铬木质素磺酸盐、0.3％两性离子聚合物降粘剂、0.2％羧酸衍生物、0.2％两性离子聚合物增粘包被剂、0.4％黄原胶、0.2％WGP和余量为水。

[0021] 实施例2

[0022] 5％钠膨润土、0.5％铁铬木质素磺酸盐、0.5％两性离子聚合物降粘剂、0.5％羧酸衍生物、0.3％两性离子聚合物增粘包被剂、0.6％黄原胶、0.5％WGP和余量为水。

[0023] 实施例3

[0024] 4％钠膨润土、0.4％铁铬木质素磺酸盐、0.4％两性离子聚合物降粘剂、0.3％羧酸衍生物、0.2％两性离子聚合物增粘包被剂、0.5％黄原胶、0.4％WGP和余量为水。

[0025] 一、高效破岩钻井液性能

[0026] 1、高效破岩钻井液浸泡时间对岩芯强度的影响

[0027] 分别采用单轴、三轴应力实验测试岩芯在添加和未添加高效破岩剂钻井液中浸泡不同时间岩芯强度的变化。

[0028] 从图1可看出，岩芯在未添加WGP的钻井液中浸泡，其岩芯强度随着浸泡时间的延长而逐渐降低；当岩芯在高效破岩钻井液中浸泡，岩芯强度随着岩芯浸泡时间的增加而降低速率更快。单轴应力测试结果表明浸泡时间达到30s的时候岩芯强度最小；三轴应力测试结果表明岩芯在0.5％WGP的钻井液中浸泡，采用10MPa围压，岩芯强度在60s出现拐点，增加围压至20MPa，岩芯强度在20s就会出现最小值，此时有利于钻进过程中的快速有效破岩。

[0029] 2、高效破岩钻井液对井壁稳定的影响

[0030] 利用单轴应力实验测试了天然岩芯在WGP钻井液中浸泡12h后岩芯强度的变化情况，测试结果如下表所示。

[0031] 表1WGP对井壁稳定的影响(浸泡时间12h)

[0032]

[0033] 从表1可以看出，同样渗透率的天然岩芯分别在基浆和0.5％WGP的高效破岩钻井液中浸泡12h，高效破岩钻井液浸泡的岩芯单轴抗压强度明显比没有添加WGP的钻井液浸泡的岩芯大，有利于井壁稳定。

[0034] 3、高效破岩钻井液对对机械钻速的影响

[0035] 实验方法：利用钻井模拟实验装置，在恒定实验钻压、转速和泵压参数，分别采用常的PDC钻头、三角聚晶金刚石钻头和牙轮钻头，在不同的岩石上模拟钻井钻进，取得添加高效破岩钻井液前后实际钻进的速度指标。

[0036] 实验参数：

[0037] 根据实际钻进情况选取合适的恒定钻压、转速及泵压等参数。

[0038] 钻头直径：92mm；钻压：13.62KN；

[0039] 转速：100rpm；钻头压降：1MPa，

[0040] 高效破岩剂与钻井液配比(1∶500)

[0041] 通过在恒定实验钻压、转速和泵压参数条件下，分别采用常规的PDC钻头、三角聚晶金刚石钻头和牙轮钻头，在不同的岩石上模拟钻井钻进，用清水与0.5％WGP高效破岩钻井液进行模拟钻井，影响结果见表2。结果显示：高效破岩剂(0.5％)对清水钻井的机械钻速提高的幅度很显著。

[0042] 表2清水中添加0.5％WGP对钻井速度的影响

[0043]

[0044] 注：Kd表示岩石的可钻性指数

[0045] 快速钻井液技术现场应用

[0046] 快速钻井液技术在海拉尔盆地乌126-88井进行现场试验，取得了显著的效果。海拉尔盆地主要地质特点为中上部地层粘土矿物含量高，造浆严重，易形成泥环，导致严重阻卡；中下部地层以砂砾岩为主，可钻性差、研磨性强；下部地层蒙脱石含量高，易发生井壁垮塌，掉块严重。针对海拉尔区块存在的复杂问题，采用快速钻井液技术在海拉尔盆地乌126-88井进行了现场提高机械钻速试验。快速钻井液有效解决了乌126-88井中上部井段造浆严重、中下部井段岩石可钻性差、下部井段井壁失稳的问题，起下钻过程无阻卡，试验井段井径规则，提高平均机械钻速显著，有效地减少了钻进周期。

[0047] 1、与邻井井身质量对比

[0048] 海拉尔勘区由于地质条件复杂，井壁易垮塌，致使井径变化比较大，存在“糖葫芦”井眼。井眼较大的层位主要是伊敏组的流砂层、微裂缝发育的大磨拐河组和铜钵庙组胶结疏松的砂砾岩。统计2001～2004年海拉尔盆地贝尔坳陷乌尔逊凹陷探区共钻井61口，平均井径扩大率为12.31％；2007年同勘区钻井16口井，平均井径扩大率为10.93％；2008年同勘区钻井13口井，平均井径扩大率为12.24％；而快速钻井液技术在乌126-88井试验井段的平均井径扩大率仅为3.01％，试验井段井径规则，完井电测及下套管固井等作业顺利，并且大幅度减少了平均钻进周期(见表3)。快速钻井液技术的试验结果表明，该技术具有较强的抑制防塌能力，有效地解决浅部地层泥岩吸水缩径和中深部泥页岩剥蚀掉块垮塌等问题。

[0049] 表3试验井与邻井技术指标统计

[0050]

[0051] 2、与邻井平均机械钻速对比

[0052] 乌126-88井的对比邻井乌122-102井和乌126-91井，同属海拉尔盆地贝尔坳陷乌尔逊凹陷南部东部斜坡带构造，地层构造相似。乌126-88井与对比邻井井身结构、压力系数、钻井参数以及钻头选型一致，所用钻井液体系都为两性复合离子钻井液体系。

[0053] 乌126-88井的实际井深为2633m，完钻层位为铜钵庙组，钻进周期为14天12小时，同比缩短6天14小时。邻井乌126-91井的实际井深为2605.00m，完钻层位为南屯组，钻进周期为24天2h，乌126-88井比乌126-91井提前了9天14小时；邻井乌122-102井的实际井深为2370m，完钻层位为南屯组，钻进周期为16天，乌126-88井在比乌122-102井多钻进263m的前提下，比乌122-102井钻进周期提前了1天12小时。

[0054] 将乌126-88井与邻井乌122-102井、乌126-91井按照相同层位(伊敏组、大磨河组(大二段、大一段)以及南屯组(南二段、南一段))对应的机械钻速统计，结果见表4。在钻进参数、钻井液性能基本一致的前提下，平均机械钻速提高23.31％以上。

[0055] 表4乌126-88井与邻井相同层位对应机械钻速统计

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