本發明屬于石油鉆井技術領域，具體涉及一種高粘低固相環保鉆井液及其制備方法，尤其適用于鄂爾多斯盆地油井水平井鉆井施工。

背景技術：

鉆井液經歷了聚磺→低土相聚磺→復合鹽這三種體系變革進步。其中：

聚磺體系的優點是井壁穩定，而其4～6%高含土量，導致固相含量高，滑動容易粘，鉆時慢。

低土相聚磺是引入酸溶暫堵體系中的淀粉和超細碳酸鈣，從而減少白土加量至1～2%，滑動粘托、鉆時慢和粘卡得到好轉。

復合鹽鉆井液體系的優點是抑制性強、低固相、低粘切，固相低鉆時快，解決了PDC滑動粘托，消除了頻繁粘套管，而其缺點是無固相、低粘切懸浮能力差，一旦發生復雜問題，處置能力差。而且，目前大規模應用的復合鹽體系對環境污染大，其中Cl^-濃度高會使植物脫水，產生類似“燒苗”的情況，影響農作物的產量，人體中Cl^-含量增高后會產生高氯血癥，敏感個體會使血壓升高。

技術實現要素：

本發明的目的是綜合上述各鉆井液體系優點，提供一種高粘低固相環保鉆井液體系配方組分，考慮各個體系優點，實現無土無鹽的一類新型環保鉆井液體系。

為此，本發明提供了一種高粘低固相環保鉆井液，所述的鉆井液由清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉配制而成。

所述的清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉按如下質量份數比例計：

清水：1000份；

燒堿：1～2份；

聚陰離子纖維素：2～3份；

黃原膠：2～3份；

陽離子頁巖抑制劑：2～3份

乳化瀝青：30～50份；

酚醛樹脂：30～50份；

超細碳酸鈣：20～30份；

重晶石粉：10～20份。

所述的聚陰離子纖維素為高粘聚陰離子纖維素PAC-HV；所述的黃原膠為石油級黃原膠XCD；所述的陽離子頁巖抑制劑為陽離子包被抑制劑SH-1；所述的乳化瀝青為鉆井液用陽離子乳化瀝青粉SFT-1；所述的酚醛樹脂為鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2；所述的超細碳酸鈣的鈣粒度為1250目。

所述的陽離子頁巖抑制劑可由其它中低分子聚合物降濾失劑替代。

所述的陽離子頁巖抑制劑可由鉆井液用聚合物降濾失劑JT-1替代。

一種高粘低固相環保鉆井液的制備方法，包括如下步驟：

1）按質量配方比例準備試劑：清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉；

2）按步驟1)中配方比例在清水中依次加入燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂和超細碳酸鈣混合均勻，6小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻；

3）檢測鉆井液的性能，微調配方比例使鉆井液的密度ρ=1.08～1.16g/cm³、粘度T=70～80s、API失水FL= 2～4ml，最終得到的鉆井液為所要制備的鉆井液。

所述的步驟1）和步驟2）中的配方比例為按質量份數比例計：清水1000份、燒堿1～2份、聚陰離子纖維素2～3份、黃原膠2～3份、陽離子頁巖抑制劑2～3份、乳化瀝青30～50份、酚醛樹脂30～50份、超細碳酸鈣20～30份、重晶石粉10～20份。

所述的步驟3）中微調配方比例后最終的各個組分含量滿足步驟1）和步驟2）中的配方比例范圍。

所述的步驟2）中的鉆井液各組分添加過程中使用電動配漿漏斗添加，電動配漿漏斗排量為50L/s。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供的這種高粘低固相環保鉆井液從源頭上降低惰性固相加入，滿足環保少加入的要求。

(2)本發明提供的這種高粘低固相環保鉆井液轉化時加大聚合物類降失水劑和乳化瀝青類含量，改善泥餅質量，提高鉆井液的護壁封堵能力。

(3)本發明提供的這種高粘低固相環保鉆井液通過高粘切低密度在保證井壁穩定的同時，保障了快速鉆井。

(4)本發明提供的這種高粘低固相環保鉆井液制備方法通過提高粘切，增加封堵，穩定井壁。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

圖1是使用本發明實施例鉆井液前后水平段鉆井液性能變化圖。

圖2是使用本發明實施例鉆井液前后水平段鉆進過程上提下放摩阻變化圖。

圖3是使用本發明實施例鉆井液前后水平段起下鉆次數、鉆頭使用變化圖。

具體實施方式

實施例1：

本實施例提供一種高粘低固相環保鉆井液，所述的鉆井液由清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉配制而成。

上述清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉按如下質量份數比例計：

清水：1000份；

燒堿：1～2份；

聚陰離子纖維素：2～3份；

黃原膠：2～3份；

陽離子頁巖抑制劑：2～3份

乳化瀝青：30～50份；

酚醛樹脂：30～50份；

超細碳酸鈣：20～30份；

重晶石粉：10～20份。

其中，聚陰離子纖維素為高粘聚陰離子纖維素PAC-HV；黃原膠為石油級黃原膠XCD；陽離子頁巖抑制劑為陽離子包被抑制劑SH-1；乳化瀝青為鉆井液用陽離子乳化瀝青粉SFT-1；酚醛樹脂為鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2；超細碳酸鈣的鈣粒度為1250目。

此外，上述陽離子頁巖抑制劑可由其它中低分子聚合物降濾失劑替代，比如，陽離子頁巖抑制劑可由鉆井液用聚合物降濾失劑JT-1替代。

實施例2：

本實施例提供一種高粘低固相環保鉆井液的制備方法，包括如下步驟：

1）按質量配方比例準備試劑：清水、燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂、超細碳酸鈣和重晶石粉；

2）按步驟1)中配方比例在清水中依次加入燒堿、聚陰離子纖維素、黃原膠、陽離子頁巖抑制劑、乳化瀝青、酚醛樹脂和超細碳酸鈣混合均勻，6小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻；

3）檢測鉆井液的性能，微調配方比例使鉆井液的密度ρ=1.08～1.16g/cm³、粘度T=70～80s、API失水FL= 2～4ml，最終得到的鉆井液為所要制備的鉆井液。

其中，步驟1）和步驟2）中的配方比例為按質量份數比例計：清水1000份、燒堿1～2份、聚陰離子纖維素2～3份、黃原膠2～3份、陽離子頁巖抑制劑2～3份、乳化瀝青30～50份、酚醛樹脂30～50份、超細碳酸鈣20～30份、重晶石粉10～20份。

步驟2）中的鉆井液各組分添加過程中使用電動配漿漏斗添加，電動配漿漏斗排量為50L/s。

步驟3）中微調配方比例后最終的各個組分含量滿足步驟1）和步驟2）中的配方比例范圍。

以下結合具體的實時數據進行說明：

實施例3：

應用于斜井段施工完，技術套管下完固井后，水平段施工采用的一種鉆井液體系。本實施例提供的高粘低固相環保鉆井液，由如下組分按質量比計：

1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、30份乳化瀝青SFT-1、40份酚醛樹脂SMP-2、30份超細碳酸鈣ZDS和10份重晶石粉。

該高粘低固相環保鉆井液制備方法，包括如下步驟：

1)按上述配方質量比計算準備試劑。

2)將步驟1)中配方比例在清水中循環周依次加入燒堿，聚陰離子纖維素PAC-HV，黃原膠TZT-2，陽離子頁巖抑制劑SH-1，乳化瀝青SFT-1，酚醛樹脂SMP-2，超細碳酸鈣ZDS充分混勻8小時后，再加入重晶石粉攪拌均勻。

3)檢測鉆井液的性能，通過調整配方比例（加入1份黃原膠和5份乳化瀝青）使鉆井液的密度ρ=1.09g/cm³、粘度T=75s、API失水FL=3ml控制范圍之內。

其中，API失水表示濾失性的強弱，評價鉆井液濾液進入地層的速率及鉆井液對地層可能造成的影響，它的單位是ml、符號是FL。鉆井液粘度是由標準粘度計中流出500立方厘米的泥漿所需的時間來表示，單位為秒，采用泥漿粘度計測量。測試方法大致為：泥漿粘度計的流出管為孔徑5毫米，長100毫米的銅管，將700立方厘米泥漿注入粘度計，用手指管口，再用有隔層量杯容量為500立方厘米一端，接泥漿，移開手指的同時開動秒表，量杯接滿泥漿停止計時，所需的時間即為泥漿粘度，單位為秒。

該高粘低固相環保鉆井液從源頭上減少惰性加重劑的加入，滿足環保少生成的要求。同時在鉆井液加大聚合物類降失水劑和乳化瀝青類含量，改善泥餅質量，提高鉆井液的護壁封堵能力。

實施例4：

在實施例1的基礎上，所述清水、燒堿NaOH、聚陰離子纖維素PAC-HV、黃原膠TZT-2、陽離子頁巖抑制劑SH-1、乳化瀝青SFT-1、酚醛樹脂SMP-2、超細碳酸鈣ZDS、重晶石粉按如下質量份數比例準備：1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細碳酸鈣ZDS和10份重晶石粉。

實施例5：

在實施例1基礎上，本實施例提供了一種高粘低固相環保鉆井液由以下組分按下述質量比進行配制，1000份清水、1份燒堿NaOH、2份聚陰離子纖維素PAC-HV、2份黃原膠TZT-2、3份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細碳酸鈣ZDS和20份重晶石粉。

實施例6：

在實施例1基礎上，本實施例提供了一種高粘低固相環保鉆井液由以下組分按下述質量比進行配制，1000份清水、1份燒堿NaOH、3份聚陰離子纖維素PAC-HV、3份黃原膠TZT-2、2份陽離子頁巖抑制劑SH-1、50份乳化瀝青SFT-1、50份酚醛樹脂SMP-2、30份超細碳酸鈣ZDS和15份重晶石粉。

對上述實施例3-實施例6制得的高粘低固相環保鉆井液在慶1-9-60H1井試驗，得到試驗技術指標如表1所示。

表1：

由表1可知，本發明提供的這種鉆井液體系，同比與普通鉆井液體系，相同時間內，使得機械轉速更大、起下鉆趟數更少，泥巖長度更短。以實施例3中的數據為例，相比較普通鉆井液而言，同期鉆井，鉆井水平段增加28.83%，但是鉆井周期減少了28.9%，鉆速增加了51.98%，平均起下鉆趟減少了34.6%，泥巖長度也減小了5.94%。結合圖1、圖2和圖3所示，實施例3的鉆井液前后水平段鉆井液性能變化如圖1所示；實施例3的鉆井液前后水平段鉆進過程上提下放摩阻變化如圖2所示；實施例3的鉆井液前后水平段起下鉆次數、鉆頭使用變化如圖3所示，有上述三幅圖結合其實是數據可知，本發明提供的這種高粘低密度環保鉆井液實現高粘切、低固相、優質泥餅、低濾失、抗高溫等優點。研究結果表明該體系在解決塌漏共存矛盾的同時提速效果明顯，并且減少氣層堵塞和水鎖效應，有效保護儲層。

本發明應用于鄂爾多斯盆地氣井水平井鉆進過程中，主要針對該區塊鉆井液中密度高機械鉆速低，且高固相氣層污染嚴重。轉化鉆井液通過提高粘度降低密度，通過瀝青和聚合物類降失水劑雙重封堵控制，改善泥餅質量，提高鉆井液的護壁封堵能力，低密度鉆井液機械鉆速高，因此該體系在鄂爾多斯盆地油井水平井有很好的市場應用前景。

上述實施例中的陽離子包被抑制劑SH-1、高粘聚陰離子纖維素PAC購自西安長慶化工集團咸陽石化有限公司，廠址：陜西省禮泉縣建設路北段；超細碳酸鈣ZDS購自成都得道實業有限公司，廠址：成都市高新區新園片區；乳化瀝青粉SFT-1購自河南金馬石油科技有限責任公司，廠址：河南南陽油田西環路中段；鉆井液用磺甲基酚醛樹脂SMP-2購自四川正蓉實業有限公司，廠址：四川省廣漢市玉林路82號；生物聚合物增粘劑黃原膠TZT-2為石油級黃原膠XCD購自西安天正石油技術有限公司，廠址：陜西省西安市洪慶工業園。實施例中的化學原料也可以從市場直接購得。

以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。