[发明专利]一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液及其应用

说明书

本发明涉及一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液及其应用，该钻井液包含以下重量份的组分：水100份；膨润土0.5～5份；碳酸钠0.1～0.4份；无机盐0～8份；降滤失剂1～5份；提粘切剂0.1～1份；润湿剂0～1.5份；页岩抑制剂0.5～5份；润滑剂1～5份；微纳米封堵剂1～6份；降粘剂0～3份；pH值调节剂0～1份及加重材料0～280份。本发明钻井液密度可达2.3g/cm³，高温高压滤失量小于5ml，流变性、降滤失性、润滑性、抑制性与油基钻井液相当；可改善页岩表面性能，增强疏水性，减缓页岩抗压强度降低；具好抗污染性能和强封堵能力，能封堵页岩微裂缝，减缓或阻隔压力传递，有利页岩井壁稳定。

技术领域

本发明涉及一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液及其应用，属于页岩油气资源开采领域。

背景技术

近年来，页岩气的开发在国内外得到了普遍关注。钻井液技术是页岩气水平井钻井的关键技术之一。用于商业开发的页岩油气水平井水平段一般长达1000～2500m，页岩微裂缝和层理发育，施工过程中对钻井液的井壁稳定性、润滑性和井眼清洁能力要求极高。因此，国内外在页岩气水平井钻井过程中大多数首选油基钻井液，以应对长井段水平井存在的井壁失稳和高摩阻问题。但油基钻井液成本高、不利于地层及环境保护，而常规油气钻井作业用的水基钻井液的抑制性、封堵性和润滑性不足以满足页岩气水平井钻井需要。

基于环保要求和钻井低成本压力，国外开展了大量的高性能水基钻井液新技术研究，且部分体系已经在现场得到了应用，但密度较低，一般在1.6g/cm³以下。我国页岩气储层不同于国外，地质条件更复杂，埋深一般在3500m以上，地层压力更大，如四川页岩气开发的重点目标层系位于龙马溪组，地层压力系数为2.0左右，要求的钻井液密度为2.0～2.2g/cm³。另外，我国页岩气海、陆相兼存，陆相页岩埋藏深、成熟度低、脆性矿物含量低，易发生井壁垮塌。同时，高密度钻井液条件下，长井段水平井存在的高摩阻问题将更加突出。因此，开发适用于我国页岩气的高性能水基钻井液技术具有极其重要的现实意义。

发明内容

为了解决水基钻井液钻页岩气长井段水平井存在的井壁失稳和高密度下高摩阻难题，本发明的目的之一在于提供一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液，该水基钻井液密度可达2.3g/cm³，高温高压滤失量小于5ml，流变性、降滤失性、润滑性、抑制性与油基钻井液性能基本相当，还具有较好的抗污染性能和较强的封堵能力。

本发明的再一目的在于提供所述适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液的应用。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于页岩气长井段水平井的水基钻井液，其包含以下重量份的组分:水100重量份；膨润土0.5～5重量份；碳酸钠0.1～0.4重量份；无机盐0～8份重量；降滤失剂1～5重量份；提粘切剂0.1～1重量份；润湿剂0～1.5重量份；页岩抑制剂0.5～5重量份；润滑剂1～5重量份；微纳米封堵剂1～6重量份；降粘剂0～3重量份；pH值调节剂0～1重量份；及加重材料0～280重量份。

根据本发明的具体实施方式，在本发明所述水基钻井液中，所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾和氯化钙中的一种或多种。优选地，所述的无机盐为氯化钾。

优选地，本发明所述的降滤失剂选自改性淀粉、磺化沥青、褐煤树脂和磺化酚醛树脂中的一种多种。进一步优选地，本发明所述的降滤失剂为改性淀粉、磺化沥青和褐煤树脂中的一种多种。

优选地，本发明所述提粘切剂选自聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素和黄原胶中的一种或多种。

优选地，本发明所述的页岩抑制剂选自有机胺、聚胺、聚醚胺、硅酸钠、硅酸钾和铝酸盐络合物中的一种或多种。进一步优选地，所述的页岩抑制剂选自聚胺、聚醚胺、硅酸钾和铝酸盐络合物中的一种或多种。