[发明专利]一种防垮塌钻井液及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于石油、天然气勘探开发过程中的钻井液技术领域，尤其涉及一种防垮塌钻井液及其施工方法。

背景技术

苏里格区块地质构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，安定至直罗组埋藏深度约为650-1050米，以棕红色、灰绿色泥岩为主，延长组埋藏深度约为1300-2100米，以灰绿泥岩为主，棕红色与灰绿色泥岩的特性为水敏性强，遇水后极易水化分散，油田钻进遇此类地层容易发生井壁失稳现象，造成起钻和下钻遇阻，下钻大段划眼，此现象尤其是在安定组底部、直罗组、延长组底部200-300米表现最为明显。以苏里格苏36区块为例：2007年使用清水聚合物在该区块完成的20口井中有10口井在安定、直罗及延长底部发生不同程度的井塌，其中4口井发生严重井塌，导致下钻大段划眼、卡钻等，迫使提前转化钻井液体系；2008年完成的14口中，有4口井在此层位也同样发生井塌，占总井口数的的28.5%，其中1口井发生严重坍塌，导致大段划眼，3口井发生一般井塌，造成小段划眼及起钻和下钻遇阻；安定、直罗以及延长组井塌后使得清水聚合物使用井段较短，被迫提前转化钻井液体系，导致钻井施工周期加长。

另外，现有的清水聚合物体系钻井液成分是聚丙烯酰胺PAM、聚丙烯酸钾K-PAM和钻井液用抑制防塌剂ZNP-1，在施工使用过程中存在以下缺点：

(1)在使用大池子钻进时，如果加大钻井液含量，一方面使得全井段整体性能发生变化，特别是钻进遇延长组上部时，起钻容易发生缩径阻卡，另一方面钻井液成本也相对增加；

(2)作用单一，由于现有的清水聚合物体系钻井液中化工品种单一，使得在钻进过程中，钻井液对钻屑仅起包被絮凝作用，而防塌抑制性较低；

(3)使用现有的清水聚合物体系钻井液，在发生井塌时，井壁容易形成大肚子及糖葫芦经验，掉块很难被带出，造成起钻、下钻及电测遇阻，处理相对困难。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种防垮塌钻井液，该钻井液适用于水敏性强，遇水后极易水化分散而易发生井壁失稳的地层，同时具备抑制防塌效果。

本发明还提供了一种防垮塌钻井液的施工方法，该施工方法适用于水敏性强，遇水后极易水化分散而易发生井壁失稳的地层，同时具备抑制防塌效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种防垮塌钻井液，每立方米该钻井液的组成为：1-3Kg的聚丙烯酸钾，1-3Kg的抑制防塌剂，1-3Kg的小阳离子泥页岩抑制剂，10-30Kg的氯化钾，1-2Kg的大阳离子抑制剂，余量为清水。

本发明还提供了一种防垮塌钻井液的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

步骤1)：在地面容器中加入1-3Kg/m³的聚丙烯酸钾和1-3Kg/m³的抑制防塌剂，加入清水搅拌配置成聚合物体系，聚合物体系在使用前12小时预配好；

步骤2)：在油田钻进二开阶段，进入安定组前50米时，将上述步骤1)中配置好的聚合物体系上罐钻进，上罐后控制井筒和循环罐中聚合物体系的总量，一次性向循环罐中加入1-3Kg/m³的小阳离子泥页岩抑制剂，10-30Kg/m³的氯化钾和1-2Kg/m³的大阳离子抑制剂；然后，每钻进150米再向循环罐中补充1-3Kg/m³的小阳离子泥页岩抑制剂和1-2Kg/m³的大阳离子抑制剂一次；钻进过程中保持钻井液粘度≥32S，当钻井液粘度低于32S时，将聚丙烯酸钾与抑制防塌剂按照质量百分比1:1的比例加入到循环罐中，钻穿直罗组100米后将钻井液下罐；

步骤3）：钻进进入延长组底部300米时，将步骤1)中配置好的聚合物体系再次上罐钻进，上罐后同样控制井筒和循环罐中聚合物体系总量，一次性向循环罐中加入1-3Kg/m³的小阳离子泥页岩抑制剂，10-30Kg/m³的氯化钾和1-2Kg/m³的大阳离子抑制剂；然后，每钻进150米再向循环罐中补充1-3Kg/m³的小阳离子泥页岩抑制剂和1-2Kg/m³的大阳离子抑制剂一次；钻进过程中保持钻井液粘度≥32S，当钻井液粘度低于32S时，将聚丙烯酸钾与抑制防塌剂按照质量百分比1:1的比例加入到循环罐中，钻穿延长组50米后将钻井液下罐；

步骤4）在油田二开阶段钻进过程中，每钻进50-70米，清理一次循环罐。

本发明的有益效果是：