[发明专利]一种泡沫钻井液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种泡沫钻井液，包括如下组分，以重量份数计：水，100重量份；粘土，0.3～4.0重量份；pH调节剂，0.02～0.2重量份；发泡剂，0.1～5.0重量份；增粘剂，0.2～2.0重量份；油，0.1～40重量份；其中，所述油选自矿物油、植物油和合成基油中的至少一种。本发明的低摩阻泡沫钻井液极压润滑系数在0.05～0.18之间，泡沫钻井液析液半衰期≥540s，可满足低压或低渗透率储层钻进对泡沫钻井液高稳定性和润滑的需求。

技术领域

本发明涉及一种泡沫钻井液及其制备方法和应用。

背景技术

泡沫钻井液是一种以泡沫作为钻井流体的欠平衡钻井技术，具有显著提高机械钻速、有效减缓或消除钻井液滤液向储层滤失、对地层污染小的特点，及时并保护油气层以及提高采收率的优点，适用于目前大量存在的低压、低渗油气藏、压力枯竭地层勘探开发。

泡沫钻井液在低渗油气藏钻进时部分含原油钻屑进入钻井液体系，对钻井液的稳定性造成不利影响。常规泡沫钻井液通常由粘土、发泡剂、稳泡剂、抑制剂组成，而含油的泡沫体系在油田常见于泡沫驱油及泡沫消泡过程中，油相通常包括烃类油、脂肪醇、脂肪酸酯等。例如，赵留运[钻井液与完井液，2007]以烷基甘油醚磺酸盐类表面活性剂和茶皂素复配为基础研究出高性能泡沫钻井液体系，具有良好的起泡能力和泡沫稳定性，表现出良好的抗高温、耐盐和抗柴油污染能力。明玉广[钻井液与完井液，2013]研制出耐温180℃以上、抗油30％以上的耐温抗油泡沫钻井液，能满足地层温度137℃和含有20％条件下的水平井施工要求，钻井过程顺利，泡沫性能稳定。庄岩[中国石油大学硕士学位论文，2008]采用白油与水组成轻质基液，优选复合起泡剂、泡沫稳定剂及降失水剂，形成抗高温低密度水包油泡沫钻井液，体系抗NaCl盐0.2％，抗原油污染达15％。

润滑性是钻井液体系的关键指标之一。由上述文献可以看出，现有文献及专利中提及的泡沫钻井液体系具有一定的耐温和耐油污染能力，但并未提及耐油泡沫钻井液体系的润滑效果。采用泡沫钻井液钻进时钻速高，井筒内存在较多钻屑，增大了钻杆与井壁、钻杆与套管间的摩擦系数，存在潜在的钻具疲劳风险。因此有必要研制一种具有降低摩擦阻力的泡沫钻井液，以更好的满足现场对泡沫钻井液性能的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中泡沫钻井液的润滑性能差、模摩阻大的问题，提供一种泡沫钻井液及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种泡沫钻井液，包括如下组分或者由包括如下组分的原料制得：

a)水，100重量份；

b)粘土，0.3～4.0重量份；

c)pH调节剂，0.02～0.2重量份；

d)发泡剂，0.1～5.0重量份；

e)增粘剂，0.2～2.0重量份；

f)油，0.1～40重量份；

其中，所述油选自矿物油、植物油和合成基油中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述矿物油选自C20～C32石蜡、C10～C18液体石蜡、机油(含废机油)和松香油中的一种或多种，优选C20～C28固体石蜡和/或C10～C18液体石蜡。

根据本发明的一些实施方式，所述植物油选自菜籽油、棉籽油、花生油、转基因和非转基因大豆油中的一种或多种，优选菜籽油和/或棉籽油。

根据本发明的一些实施方式，所述合成基油选自α-烯烃、多元醇酯和内烯烃中的一种或多种，优选α-烯烃和/或多元醇酯。

根据本发明的一些实施方式，所述α-烯烃为C6～C16的α-烯烃，优选C12～C15的α-烯烃。