水基納米鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油鉆井勘探領(lǐng)域，具體涉及一種水基納米鉆井液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球非常規(guī)石油鉆井勘探和國(guó)內(nèi)頁巖氣開發(fā)的興起，以及全世界各油田的開 發(fā)逐漸進(jìn)入中后期，鉆井作業(yè)的難度和油氣井開發(fā)成本都在急劇地增加。典型的高難度井 有超深井、1?溫井、1?壓井、大位移井和深水井，在多數(shù)情況下，井身剖面設(shè)計(jì)越復(fù)雜，在鉆 井中遇到的井下復(fù)雜情況也越來越多。
[0003] 在非常規(guī)石油鉆井勘探、水平井，多分支井鉆井過程中經(jīng)常遇到扭矩過大、機(jī)械鉆 速低、井眼失穩(wěn)、起下鉆遇阻、卡鉆、井漏、和油氣儲(chǔ)集層地層傷害等問題。并且，目前在非常 規(guī)油氣（如頁巖油(氣)）水平井鉆探中，由于鉆井過程中遇到泥頁巖地層時(shí)，脆性頁巖微裂 縫較多，孔徑非常小，傳統(tǒng)的水基鉆井液很難對(duì)其形成有效封堵，因此常引起井壁掉塊和坍 塌、井漏、壓差粘附卡鉆、產(chǎn)油產(chǎn)氣儲(chǔ)層傷害等復(fù)雜和事故的發(fā)生，甚至嚴(yán)重的井下、設(shè)備的 安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。無論國(guó)內(nèi)、國(guó)外，解決這些問題的傳統(tǒng)方法是采用油基泥 漿和合成基鉆井液。油基泥漿的潤(rùn)滑性，抑制性很好，但封堵性較弱，原因是可選用的封堵 材料有限。而且油基泥漿在鉆進(jìn)中產(chǎn)生的鉆屑，污水，廢泥漿等對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，處理工藝 復(fù)雜，成本極高。隨著環(huán)保部門對(duì)鉆屑、鉆井液廢棄物等排放的控制日益嚴(yán)格，油基和合成 基鉆井液的使用在成本和環(huán)保方面受到很大程度的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可替代油基泥漿的水基納米鉆井液及 其制備方法。
[0005] 本發(fā)明提供的水基納米鉆井液，包括分散在水中的如下成分： 基漿， 聚胺抑制劑，占水基納米鉆井液體積的〇. 5%_3%， 封堵劑，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 5%_2%， 可變形封堵聚合物，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 5%_3%， 潤(rùn)滑劑，占水基納米鉆井液體積的〇. 5%-2% ; 其中，基漿包括如下成分： 膨潤(rùn)土，占水基納米鉆井液質(zhì)量的1. 5-4%， 碳酸鈉，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 氫氧化鈉，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 低粘聚陰離子纖維素，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 8-2%， 生物聚合物黃原膠，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 部分水解聚丙烯酰胺，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 以及用于調(diào)節(jié)水基納米鉆井液比重的重晶石。
[0006] 優(yōu)選地，基漿中還包括氯化鉀，其占水基納米鉆井液質(zhì)量的3-6%。
[0007] 優(yōu)選地，上述的水基納米鉆井液由分散在水中的如下成分構(gòu)成： 基漿， 聚胺抑制劑，占水基納米鉆井液體積的3%， 封堵劑，占水基納米鉆井液質(zhì)量的2%， 可變形封堵聚合物，占水基納米鉆井液質(zhì)量的3%， 潤(rùn)滑劑，占水基納米鉆井液體積的2% ; 氣化鐘，其占水基納米鉆井液質(zhì)量的4% ; 其中，基漿包括如下成分： 膨潤(rùn)土，占水基納米鉆井液質(zhì)量的2%， 碳酸納，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1%， 氫氧化鈉，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1%， 低粘聚陰離子纖維素，占水基納米鉆井液質(zhì)量的1%， 生物聚合物黃原膠，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1%， 部分水解聚丙烯酰胺，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 3%， 以及用于調(diào)節(jié)水基納米鉆井液比重的重晶石。
[0008] 優(yōu)選地，所述聚胺抑制劑為Claytrol。
[0009] 優(yōu)選地，封堵劑為ZHFD-I。
[0010] 優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為PF-Iube。
[0011] 優(yōu)選地，所述可變形封堵聚合物為PF-AQUALSEAL。
[0012] 本發(fā)明提供上述的水基納米鉆井液的制備方法，包括如下步驟： 1) 按照所述量，在水中加入碳酸鈉，溶解后，加入膨潤(rùn)土，攪拌養(yǎng)護(hù)； 2) 攪拌下，在步驟1)養(yǎng)護(hù)好的混懸液中加入除重晶石之外的其它成分； 3) 在步驟2)得到的混合物中加入重晶石以調(diào)節(jié)水基納米鉆井液比重。
[0013] 本發(fā)明的水基納米鉆井液能夠達(dá)到以下效果： 1、本發(fā)明的水基納米鉆井液與傳統(tǒng)水基鉆井液相比，具有更強(qiáng)的抑制性，封堵性，潤(rùn)滑 性，能在非常規(guī)油氣（如頁巖油(氣)）水平井鉆探中替代油基鉆井液，解決由于泥巖水化膨 脹而縮徑，以及頁巖裂縫發(fā)育而井壁坍塌造成的井下事故和復(fù)雜；與傳統(tǒng)的油基泥漿相比， 具有成本低、后期巖屑處理簡(jiǎn)單、應(yīng)用安全、環(huán)保等特點(diǎn)，是非常規(guī)石油鉆井勘探、水平井， 多分支井鉆井工程中首選的鉆井液。
[0014] 2、本發(fā)明的水基納米鉆井液，具有油基鉆井液的多種優(yōu)良性能，可有效穩(wěn)定泥巖 和頁巖、提高巖屑的完整性和提高機(jī)械鉆井速度、降低井下鉆具的扭矩和阻力，減少滑動(dòng)鉆 進(jìn)中的托壓?jiǎn)栴}。
[0015] 3、本發(fā)明的水基納米鉆井液與普通水基鉆井液相比，有效地解決了鉆井過程中的 井壁失穩(wěn)，垮塌、井漏、壓差粘附卡鉆、儲(chǔ)集層傷害等技術(shù)難題，可大幅度節(jié)省鉆井周期和完 井時(shí)間，提高采收率。
[0016] 4、本發(fā)明的水基納米鉆井液與油基鉆井液相比，可大幅度節(jié)省鉆井總成本，并有 效地解決了油基鉆井液與環(huán)境保護(hù)和廢棄物處理問題。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的 理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0018] 本發(fā)明提供的水基納米鉆井液，包括分散在水中的如下成分： 基漿， 聚胺抑制劑，占水基納米鉆井液體積的〇. 5%-3%， 封堵劑，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 5%_2%， 可變形封堵聚合物，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 5%_3%， 潤(rùn)滑劑，占水基納米鉆井液體積的〇. 5%-2% ; 其中，基漿中包括如下成分： 膨潤(rùn)土，占水基納米鉆井液質(zhì)量的1. 5-4%， 碳酸鈉，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 氫氧化鈉，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 低粘聚陰離子纖維素，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 8-2%， 生物聚合物黃原膠，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 部分水解聚丙烯酰胺，占水基納米鉆井液質(zhì)量的〇. 1-0. 3%， 以及用于調(diào)節(jié)水基納米鉆井液比重的重晶石，按實(shí)際需要控制重晶石的添加量。
[0019] 本發(fā)明的上述鉆井液體系引入該體系專用的具有陽離子特征，分子量又較低的 聚胺抑制劑作為主要抑制劑。其獨(dú)特的納米級(jí)顆粒和物理化學(xué)特性，使其在加入水基鉆 井液時(shí)就能夠迅速進(jìn)入到粘土晶層之間，封堵了其他離子或水分子的進(jìn)入，同時(shí)利用聚 胺和大分子包被劑部分水解聚