一种无粘土单向封堵钻井液

摘要

本发明涉及一种无粘土单向封堵钻井液。原料的质量份组成为：主增粘剂5-40份，辅助增粘剂1-5份，单向封堵剂20-150份，抑制剂5-20份，润滑剂0-20份，加重剂0-500份，水1000份；主增粘剂选自聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素或磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2，辅助增粘剂选自黄原胶或羧甲基纤维素钠，单向封堵剂选自聚合物弹性微球SFH-1或橡胶颗粒，抑制剂选自胺基聚醇、聚丙烯酸钾或多元醇，润滑剂选自钻井液用FYR润滑剂、白油或石墨，加重剂是甲酸钠、甲酸钾之一或组合。该钻井液具有单向封堵的特点，可作为钻井液、完井液或修井液，提高钻速、稳定井壁及保护储层效果显著。

权利要求

1.一种无粘土单向封堵钻井液，原料的质量份组成为：主增粘剂5-40份，辅助增粘剂1-5份，单向封堵剂20-150份，抑制剂5-20份，润滑剂

0-20份，加重剂0-500份，水1000份；

所述的主增粘剂选自磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2；

所述的辅助增粘剂选自黄原胶；

所述的单向封堵剂选自聚合物弹性微球SFH-1；

所述的抑制剂选自胺基聚醇、聚丙烯酸钾或多元醇；

所述的润滑剂选自钻井液用FYR润滑剂、白油或石墨；

所述的加重剂是甲酸钠、甲酸钾之一或组合。

2、如权利要求1所述的单向封堵钻井液，其特征在于所述的辅助增粘剂是黄原胶FT。

3、如权利要求1所述的单向封堵钻井液，其特征在于所述的抑制剂是钻井液用胺基聚醇AP-1。

4、如权利要求1所述的单向封堵钻井液，其特征在于所述的润滑剂是钻井液用FYR润滑剂，是按以下方法制备的：以100重量份计，液体石蜡10～30份，非离子型表面活性剂

1～3份，相对分子量2000-3000的聚醚多元醇5～15份，甲基纤维素或聚乙烯醇0.5～1份，余量为水；所述非离子型表面活性剂是吐温-80和司盘-60按2:1质量比的组合；

将液体石蜡、非离子表面活性剂和聚醚多元醇加入反应器，升温至60~80℃，搅拌

30min，将溶有甲基纤维素或聚乙烯醇的水加入到反应器中，60~80℃搅拌40~60min，冷却至室温即得。

5、如权利要求1-4任一项所述的单向封堵钻井液的制备方法，步骤如下：按配比，将主增粘剂和辅助增粘剂依次加入水中，搅拌使其充分溶解；再加入抑制剂、单向封堵剂和润滑剂，搅拌均匀；最后加入加重剂，搅拌使其充分溶解；即得。

说明书

一种无粘土单向封堵钻井液

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无粘土单向封堵钻井液，属于石油钻井技术领域。技术背景

[0002] 钻井液，原称泥浆，是指钻井中使用的工作流体。钻井液主要作用是冷却钻头、润滑钻具；清净孔底、带出岩屑（携岩）。保护孔壁防止坍塌，平衡地层压力等。常规水基钻井液由粘土、增粘剂、降滤失剂、防塌剂、润滑剂和油层保护剂等多种材料组成，不同材料对钻井液性能的影响不同，维护困难。其中粘土是常规水基钻井液的基础造浆材料，可通过水化作用分散成极细小的颗粒（粒径一般小于2微米）。粘土的存在一方面有利于增加钻井液的粘土及切力，提高钻井液的悬浮及携带能力，有利于携岩，同时可形成致密泥饼降低钻井液滤失量，有利于井壁稳定和保护储层；另一方面会增加钻井液中的亚微米颗粒数量级固相含量，降低钻井液速度，同时，粘土颗粒有可能在压差的作用下侵入储层，堵塞储层孔隙，降低储层的渗透率高，造成储层损害。

[0003] 无粘土钻井液可大大降低亚微米颗粒的数量，有利于提高钻速，同时有利于减轻固相堵塞造成的储层损害。由于无粘土存在，其粘切尤其在高温下的粘切较低，不利于携岩；同时由于不能形成致密的泥饼，钻井液滤失量较高，且易导致漏失，不利于井壁稳定及保护储层。因此研制无粘土钻井液的关键是找出在无粘土存在的情况下能有效提高钻井液粘度及切力的增粘剂和能有效提高钻井液封堵能力的封堵剂。

[0004] CN1050036A(CN90108075.6)提供一种无固相钻井液及其生产方法，该无固相钻井液是由含蛋白质、脂肪的多糖聚合物植物胶干粉和水混合后形成亲水胶体再与硅酸钠亲水胶体组合而成的亲水胶体浆液，其配方为：胶干粉0.5-1%，模数2.6-3.3、浓度35-45%的硅酸钠胶液3-5%，余量为水。用于钻探工程复杂地层钻进护孔的钻井冲洗液，在松散破碎胶结差的地层及水敏性地层中钻进，能在孔壁上形成一层具有韧性和弹性的半透性保护胶膜，且其失水量很低。CN102220113A（CN201010152318）提供一种无固相钻开液，其配方为：增粘剂：0.5％-1％；ｐH调节剂：0.1％－0.6％；降滤失剂：1％－4％；抑制剂：3％－30％；润滑剂：1％－5％；海水：余量。以上两项现有技术不足之处是：（1）钻井液中以天然植物胶干粉或改性的天然高分子为增粘剂，抗温能力差；（2）钻井液成份中没有封堵剂，不能形成有效的封堵层，滤失量高，且易导致漏失；（3）钻井液易进入储层堵塞储层孔隙，保护储层能力差，影响原油采收率。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种无粘土单向封堵钻井液。该钻井液抗温能力达150℃以上，具有单向封堵的特点，它有效地克服了上述现有技术存在的缺点或不足,可作为钻井液、完井液或修井液，提高钻速、稳定井壁及保护储层效果显著。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种无粘土单向封堵钻井液，原料的质量份组成为：

[0008] 主增粘剂5-40份，辅助增粘剂1-5份，单向封堵剂20-150份，抑制剂5-20份，润滑剂0-20份，加重剂0-500份，水1000份。

[0009] 所述的主增粘剂选自聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素或磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2；

[0010] 所述的辅助增粘剂选自黄原胶或羧甲基纤维素钠；

[0011] 所述的单向封堵剂选自聚合物弹性微球SFH-1或橡胶颗粒；

[0012] 所述的抑制剂选自胺基聚醇AP-1、聚丙烯酸钾或多元醇；

[0013] 所述的润滑剂选自钻井液用FYR润滑剂、白油或石墨；

[0014] 所述的加重剂是甲酸钠、甲酸钾之一或组合。

[0015] 根据本发明优选的，所述的主增粘剂是磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2，山东得顺源石油科技有限公司产品。

[0016] 根据本发明优选的，所述的辅助增粘剂是黄原胶FT。

[0017] 根据本发明优选的，所述的单向封堵剂是聚合物弹性微球SFH-1，胜利油田方圆化工有限公司有售。

[0018] 根据本发明优选的，所述的抑制剂是钻井液用胺基聚醇AP-1，山东得顺源石油科技有限公司产品。

[0019] 根据本发明优选的，所述的润滑剂是钻井液用FYR润滑剂，可以通过市场购买，胜利油田方圆化工有限公司产售。

[0020] FYR润滑剂可按以下方法制备的：以100重量份计，液体石蜡10～30份，非离子型表面活性剂1～3份，聚醚多元醇（相对分子量2000-3000）5～15份，甲基纤维素或聚乙烯醇0.5～1份，余量为水；所述非离子型表面活性剂是吐温-80和司盘-60按2:1质量比的组合；将液体石蜡、非离子表面活性剂和聚醚多元醇加入反应器，升温至60~80℃，搅拌30min，将溶有甲基纤维素或聚乙烯醇的水加入到反应器中，60~80℃搅拌40~60min，冷却至室温即得。

[0021] 根据本发明，一种无粘土单向封堵钻井液的制备方法，步骤如下：

[0022] 按配比，将主增粘剂和辅助增粘剂依次加入水中，搅拌使其充分溶解；再加入抑制剂、单向封堵剂和润滑剂，搅拌均匀；最后加入加重剂，搅拌使其充分溶解。即得。

[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下优良效果：

[0024] （1）高温条件下仍具有适宜流变性，粘度及切力满足钻完井要求[0025] 磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2和黄原胶FT复配使用，在无粘土存在的情况下，在高温条件下钻井液仍具有较高的粘度和切力，抗温能力达160℃以上，克服了常规无粘土钻井液高温后粘度及切力过低的缺陷，可用于深井及超深井；

[0026] （2）封堵能力强，且具有单向封堵特征

[0027] 聚合物弹性微球具有较好的弹性和变形性，其平均粒径约为80微米，大于一般的地层孔隙直径或微裂缝宽度，在压差的作用下聚合物弹性微球颗粒部分镶嵌在地层孔隙或微裂缝的入口处，有效封堵地层孔隙或微裂缝，降低钻井液向地层滤失或漏失，有利于井壁稳定和保护储层。由于聚合物弹性微球颗粒部分镶嵌在地层孔隙或微裂缝的入口处，未进入孔隙或微裂缝，在反压差存在时，封堵层很容易解除，具有单向封堵特征[0028] （3）润滑性好，可适用于大斜度井、定向井和水平井

[0029] 本发明的钻井液无粘土且含有润滑性好的FYR润滑剂，因此,具有优良的润滑性能，可有效降低钻井过程中由于钻具旋转而产生的摩阻和扭矩,可适用于大斜度井、定向井和水平井。

[0030] （4）配方简单，配制快捷

[0031] 钻井液配方相对简单且无粘土，不需要预水化膨润土浆和特殊设备，配制简单、快捷，综合成本低；

[0032] （5）有利于环境保护

[0033] 所用处理剂均无毒，且易生物降解，对敏感地区影响小，有利于环境保护；

[0034] （6）功能多

[0035] 可用于钻井、完井、修井和三次采油等多种作业工程。

具体实施方式

[0036] 下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不限于此。本发明涉及的一种无粘土单向封堵钻井液的性能测试方法如下：

[0037] （1）钻井液性能测定

[0038] 钻井液性能测定参照钻井液测试程序（ZB/TE13004-90）。

[0039] (2)岩心封堵率和渗透率恢复率测定

[0040] 量取岩心尺寸，用标准盐水抽真空饱和48h，正向测定岩心的油相渗透率Ｋ1；在堵漏仪中用所配置的无粘土单向封堵钻井液封堵岩心，封堵完成后清除封堵端的泥饼，正向测定岩心的油相渗透K2，计算岩心的渗透率封堵率 然后测定封堵后岩心的反向油相渗透率K3，计算岩心的渗透率恢复率

[0041] 实施例中的原料说明如下：

[0042] 磺酸盐共聚物增粘降滤失剂DSP-2，山东得顺源石油科技有限公司；胺基聚醇AP-1，山东得顺源石油科技有限公司；黄原胶FT，山东中轩生物有限公司；聚合物弹性微球SFH-1，胜利油田方圆化工有限公司产品。

[0043] 钻井液用FYR润滑剂胜利油田方圆化工有限公司产售。是按以下方法制备：按重量份，将30份液体石蜡、2份吐温-80、1份司盘-60和15份聚醚多元醇（相对分子量2000-3000）加入反应器，升温至80℃，搅拌30min，将0.5份甲基纤维素溶于51.5份水中后再加入到反应器中，80℃搅拌60min，冷却至室温即得。

[0044] 各实施例中组分的用量以重量份表示。

[0045] 实施例1：

[0046] 在配浆罐中加入1000份清水，将15份磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2和2份黄原胶FT依次加入清水中，搅拌使其充分溶解；加入10份胺基聚醇AP-1、50份聚合物弹性微球SFH-1和10份FYR润滑剂，搅拌均匀；加入100份甲酸钾，充分搅拌使其溶解即为无粘土单向封堵钻井液。取实施例1方法制备的无粘土单向封堵钻井液，考察其性能，结果如表1所示。

[0047] 表1