[发明专利]一种钻进页岩用阳离子聚合物水基钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻进页岩用阳离子聚合物水基钻井液，抑制水化分散能力强封堵效果好，适合于微裂缝发育的页岩直井和长水平段的钻进。

背景技术

由于页岩地层裂缝发育、水敏性强，极易发生井漏、垮塌、缩径等问题，尤其在长水平段钻井中。而页岩气的成藏特征，决定了页岩气的开发方式以浅层大位移井、丛式水平井布井为主，由于水平段长以及重力影响作用更加明显，坍塌掉块等井壁不稳定问题更易发生，还会带来摩阻、携岩及地层污染等问题，从而增大了产生井下复杂情况的几率。因此，在页岩气水平井钻井中解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题就成为钻井液选择和设计的关键。

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。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。

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

本发明的目的是：为了克服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阳离子水基钻井液。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻进页岩用阳离子水基钻井液，其特征是制备该钻井液所用原料的各组分及其含量为，其中质量单位为克：

注：其中氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的溶液，调节体系的pH值为8.5。

制备上述钻井液体系所用SM-1、乳液包被剂FBY-50、降滤失剂CG810S-P、碳酸钙、润滑剂R-16、聚乙二醇、乳化石蜡、纳米碳酸钙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。

表1阳离子聚合物水基钻井液基本原料明细表

本发明提供的页岩用阳离子聚合物水基钻井液与现有所使用的页岩钻井液体系相比有如下有益效果：①相比油基钻井液环境污染小安全性高；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；⑥遇井漏容易处理，用于页岩钻井的低密度钻井液体系。

具体实施方式：

下面结合具体实例对本发明作进一步的说明

实例1：一种钻进页岩用阳离子水基钻井液的制备方法

先量取1000克的自来水，低速500r/min电动搅拌下加入25-28克SM-1搅拌6分钟，再加入4-8克增粘剂FBY-50搅拌5分钟，加入8-12克降滤失剂CG810S-P搅拌5分钟，加入40-60克碳酸钙(颗粒粒径在37.5μm：12μm：6.8μm＝1:3:1的混合粉末)搅拌15分钟，加入10-30克润滑剂R-16搅拌5分钟，加入40-60克聚乙二醇搅拌5分钟，加入25-35克乳化石蜡搅拌10分钟，加入纳米碳酸钙(颗粒粒径在80-200nm)5-15克在8000r/min下搅拌5分钟，最后用NaOH配制成质量百分浓度为40％的碱液，调整体系pH为8.5，再加入重晶石搅拌1小时后制得页岩用阳离子聚合物水基钻井液。

实施例2：抑制性评价

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。

表2阳离子聚合物体系滚动回收率实验结果