[发明专利]一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法。其技术方案是包括如下重量份成分：钠基膨润土3‑5份、pH调节剂0.2‑1份、增粘剂0.5‑3份、降滤失剂1‑5份、桥接封堵剂0.5‑3份、化学固壁剂0.5‑4份、化学胶结剂3‑10份和水100份；有益效果是：本发明制成的钻井液进入岩石微孔隙、微裂缝后，一方面在特定条件下发生化学反应或物理变化，有效封堵岩石孔喉，可阻止和减缓孔隙压力传递；另一方面，可有效胶结破碎岩石，提高岩石承压能力，在近井地带形成胶结固化层，从而在力学——化学两方面协同作用，保持井壁稳定；总之，本发明提供的强固壁水基防塌钻井液可封堵岩石孔隙，提高井壁岩石的力学性能，且能够有效抑制泥页岩水化膨胀，具有性能突出、作用时间长等优点。

技术领域

本发明涉及一种石油钻探用钻井液，特别涉及一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法。

背景技术

壁失稳问题一直以来广泛存在于石油天然气勘探、开发过程中，由此引发的井下复杂情况给安全、优质、快速、高效钻井带来很大困难，是当前阻碍石油工业快速发展的主要问题之一。在钻井过程中，一旦井壁失稳，将导致缩径、卡钻、井壁垮塌掉块、井漏等诸多井下复杂情况和事故，造成重大经济损失。

相关研究表明，泥页岩井壁失稳是物理因素和化学因素共同作用的结果，加强物理封堵、化学固结是钻井液物理、化学稳定井壁作用的重要技术措施。为解决井壁稳定难题，目前国内外主要采用油基钻井液。油基钻井液尽管能够有效稳定井壁,但是却存在成本高、环境污染严重、固井质量差等问题。为此，近年来国内外研究人员相继开发出能提高井壁承压能力的水基钻井液，主要有硅酸盐钻井液、有机硅钻井液、聚合醇钻井液等，利用其进入地层后的温度、pH 、矿化度等变化或浊点效应，发生物理化学变化生成沉淀或不溶物堵塞泥页岩微孔隙微裂缝，进而达到固结井壁的目的。但上述处理剂在体系中应用具有一定的局限性，主要表现为实际提高井壁承压能力有限、钻井液配伍性差、高温下作用效果减弱、对环境不友好等。

根据“物化封固井壁阻缓压力传递-加强抑制水化-化学位活度平衡- 合理密度有效应力支撑”的“多元协同”井壁稳定理论，提出研制一种兼顾物理封堵与化学胶结作用的强固壁防塌水基钻井液。该钻井液既能封堵岩石孔喉，同时还可胶结、固化岩石，提高其力学性能，从而在力学——化学两方面协同作用，保持井壁稳定，具备重大理论及实际意义。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种强固壁防塌水基钻井液及其制备方法，能够保持对泥页岩强抑制的同时，提高井壁的承压能力和胶接强度，有效保持井壁稳定。

本发明提到的一种强固壁防塌水基钻井液，其技术方案是包括如下重量份成分：钠基膨润土3-5份、pH调节剂0.2-1份、增粘剂0.5-3份、降滤失剂1-5份、桥接封堵剂0.5-3份、化学固壁剂0.5-4份、化学胶结剂3-10份和水100份；

所述的pH调节剂为碳酸钠或氢氧化钠中的一种或多种，所述的增粘剂为聚阴离子纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，黄原胶中的一种或多种；降滤失剂为乳化沥青。

优选的，上述的桥接封堵剂含有铝离子和式（1）、（2）、（3）、（4）中的一种或多种结构单元；

式（1）；/式（2）；/式（3）；式（4）

R1、R2、R3、R4可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、-OH、、/，其中至少有一者包含/；R5、R6、R7可各自独立地为氢、C原子数为1-4的烷基、或/，其中至少有一者包含/；n为0-3的正整数。

优选的，上述的化学固壁剂含有如式（5）所示的结构：

式（5）；

式（5）中， R1可为氢、碳原子数为1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可为氢、-NH2、碳原子数为1-4的烷基、苯基、/，并且R1和R2中至少有一者为/，R3为碳原子数为1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。