一种钻进页岩用低密度水基钻井液

摘要

本发明涉及一种钻进页岩用低密度水基钻井液。它克服使用水基钻井液井壁失稳问题。其技术方案是制备该钻井液所用原料的组分及含量：钻井液用膨润土30‑50；碳酸钠1.5‑2.5；氢氧化钠5‑10；提切剂SZT15‑20；两性离子聚合物包被剂FA3672‑5；降滤失剂CG810S‑T10‑15；钻井液流变性调节剂JHRM0.2‑1；高光碳酸钙C‑L50140‑60；润滑剂R‑1610‑30；乳化石蜡25‑35；钻井液用固体聚合醇JHGC40‑60；自来水1000。先加入自来水、钻井液用膨润土、纯碱预水化24小时，在8000r/min搅拌下加入提切剂SZT之后在500r/min搅拌条件下依次加入上述处理剂，调节体系pH至8.5，最后加入重晶石。本钻井液体系抑制性好、封堵性强，用于页岩层长水平段的钻进。

权利要求

1.一种钻进页岩用低密度水基钻井液，其特征是：制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其质量单位为克：

氢氧化钠配成质量百分浓度为40%的溶液调节体系pH值为8.5，加入重晶石调节钻井液密度至1.20g/cm3。

2.一种如权利要求1所述钻井液的配制方法，其特征是：先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克的膨润土，搅拌10min加入1.5-2.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h后，在高速8000r/min电动搅拌下加入15-20克提切剂SZT搅拌6min，再在低速500r/min电动搅拌下加入2-5克两性离子聚合物包被剂FA367搅拌5min，加入10-15克降滤失剂CG810S-T搅拌5min，加入0.2-1克钻井液流变性调节剂JHRM搅拌5min，加入40-60克高光碳酸钙C-L501搅拌15min，加入10-30克润滑剂R-16搅拌

5min，加入40-60克钻井液用固体聚合醇JHGC搅拌5min，加入25-35克乳化石蜡搅拌10min，用NaOH配制成40%的碱液，调整体系pH为8.5.搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至

1.20g/cm3搅拌1h，制得本低密度水基钻井液。

说明书

一种钻进页岩用低密度水基钻井液

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钻进页岩用低密度水基钻井液，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的钻进。

背景技术

[0002] 目前国内外页岩气井普遍采用油基钻井液，由于油基钻井液可提高水湿性页岩的毛细管压力，防止钻井液对页岩的侵入，通过使用油基钻井液和合成基钻井液，可以有效地解决井壁不稳定的问题。在应对页岩气水平井井壁稳定方面，采用油基钻井液体系是国外目前最有效的措施。但即使采用油基钻井液，对裂缝或层理发育的页岩地层，还必须强化封堵，以减少液体进入地层造成的压力传递(阻断流体通道)。油基钻井液在润滑、防卡和降阻作用方面有着水基钻井液无法比拟的优势，可以避免滑动钻井时的拖压问题，这也是其广泛应用的根本原因所在。但由于油基工作液使低渗透油层和气层的润湿性改变而造成伤害,使储层渗透率大为降低，从而降低油井产量。室内岩芯实验表明,当岩芯由亲水改变为亲油时,其采收率由51％下降为17％。因此,在低渗透油层应慎重采用油基钻井液钻开产层,尤其是油基钻井液内有乳化剂、表面活性剂时。

[0003] 相比油基钻井液的优缺点水基钻井液优点有：①环保；②天然气浸易发现；③温度对流变性影响较小；④成本相对低；⑤遇井漏容易处理等，缺点有：①井壁稳定性差；②热稳定性相对较差，易于高温凝胶化；③抗污染性差(固相及CO2、H2S气体污染)，维护处理工作量大；④润滑防卡能力不足。因此，研制一种能适用于页岩地层的新型水基钻井液替代油基钻井液能够解决井壁稳定、储层污染等问题则是目前页岩气钻井的关键技术，也是国内外页岩钻井的难点所在。

发明内容

[0004] 本发明的目的是：为了克服目前使用水基钻井液钻进页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩地层水化坍塌，能有效封堵页岩微纳米孔缝，为此特提供一种钻进页岩用低密度水基钻井液。

[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻进页岩用低密度水基钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的组分及含量为，其中质量单位为克：碳酸钠1.5-2.5；钻井液用膨润土30-50；提切剂SZT 15-20；两性离子聚合物包被剂FA3672-5；降滤失剂CG810S-T10-15；钻井液流变性调节剂JHRM 0.2-1；高光碳酸钙C-L50140-60；润滑剂R-
1610-30；聚合醇40-60；乳化石蜡25-35；自来水1000，用NaOH配制成40％的碱液调节体系pH为8.5，加入重晶石调节钻井液密度至1.20g/cm3。

[0006] 本发明一种钻进页岩用低密度水基钻井液的制备方法是：

[0007] 先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30-50克的钻井液用膨润土，搅拌10min加入1.5-2.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h后，在高速8000r/min电动搅拌下加入15-20克提切剂SZT搅拌6min，再在低速500r/min电动搅拌下加入2-5克两性离子聚合物包被剂FA367搅拌5min，加入10-15克降滤失剂CG810S-T搅拌5min，加入0.2-1克钻井液流变性调节剂JHRM搅拌5min，加入40-60克高光碳酸钙C-L501搅拌15min，加入10-30克润滑剂R-16搅拌5min，加入40-60克钻井液用固体聚合醇JHGC搅拌5min，加入25-35克乳化石蜡搅拌10min，用NaOH配制成40％的碱液，调整体系pH为8.5。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液密度至1.20g/cm3搅拌1小时，制得本低密度水基钻井液。

[0008] 上述制备方法所用钻井液用膨润土、Na2CO3、提切剂SZT、两性离子聚合物包被剂FA367、降滤失剂CG810S-T、钻井液流变性调节剂JHRM、高光碳酸钙C-L501、润滑剂R-16、钻井液用固体聚合醇JHGC、乳化石蜡、重晶石均为市场上销售产品，购置时严格按行业标准或企标检验，合格者才能使用。具体见表1。

[0009] 表1本低密度水基钻井液基本原料明细表

[0010]

[0011] 本发明提供的钻进页岩用低密度水基钻井液与目前所使用的页岩钻井液体系相比有如下有益效果：①本水基钻井液相比油基钻井液对环境污染小；②具有较强的抑制封堵能力；③能有效降低坍塌压力；④温度对流变性影响较小；⑤成本相对低；⑦遇井漏容易处理等。具体实施方式：

[0012] 下面结合具体实例对本发明作进一步的说明

[0013] 实例1：一种钻进页岩用低密度水基钻井液的配制方法。

[0014] 先量取1000克的自来水将水温升至70℃，在低速500r/min电动搅拌下加入30克的钻井液用膨润土，搅拌10min加入1.5克Na2CO3再搅拌30min，常温常压下预水化24h后，在高速8000r/min电动搅拌下加入15克SZT搅拌6min，再在低速500r/min电动搅拌下加入2克两性离子聚合物包被剂FA367搅拌5min，加入10克降滤失剂CG810S-T搅拌5min，加入0.2克钻井液流变性调节剂JHRM搅拌5min，加入40克高光碳酸钙C-L501搅拌15min，加入10克润滑剂R-16搅拌5min，加入40克钻井液用固体聚合醇JHGC搅拌5min，加入25克乳化石蜡搅拌10min，用NaOH配制成40％的碱液，调整体系pH为8.5。搅拌30min后加入重晶石调节钻井液
3
密度至1.20g/cm搅拌1小时，制得本低密度水基钻井液。

[0015] 实例2：采用XGRL－2型滚子加热炉对本发明钻井液体系进行了滚动回收率测定。

[0016] 表2本低密度水基钻井液体系滚动回收率实验结果

[0017]钻井液配方 实验条件 回收质量(g) 回收率(％)
清水+50g红层土 105℃/16h 5.64 11.28
低密度水基钻井液体系+50g红层土 105℃/16h 47.67 95.34

[0018] 注：1)红层土为四川红层土岩屑，页岩露头为长7页岩露头，均为6～10目，回收率为过40目回收率；2)表中结果均为2次实验数据均值。

[0019] 表3本低密度水基钻井液体系线性膨胀性实验结果

[0020]

[0021] 注：1)岩芯为钻井液用膨润土(配浆土)压制成型；2)滤液为体系热滚105℃/16h后压出的滤液；3)表中结果均为2次实验数据均值。

[0022] 由表2、表3该页岩低密度水基钻井液的滚动回收率及线性膨胀率实验可知，滚动回收率达到95％以上，16h线性膨胀率只有22.56％具有较好的抑制水化分散及膨胀性。

[0023] 实例3：采用XGRL－2型滚子加热炉连续热滚，测试该页岩水基钻井液热稳定性效果。

[0024] 表4本低密度页岩水基钻井液体系热稳定性评价

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[0026] 表5本低密度页岩水基钻井液体系抗温能力评价

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[0028] 由表4的热稳定性结果可知体系粘、切和滤失量随着滚动时间的增加变化甚微，具有良好的热稳定性。从表5的抗温能力实验可知该低密度水基钻井液在150℃条件下粘切大幅度降低、HTHP失水大幅度增加，但在120℃条件下能很好地维持流变性、HTHP失水，可抗温120℃。