本發(fā)明涉及一種鹽穴儲氣庫井用鉆井流體及其制備方法與應(yīng)用，屬于鹽穴儲氣庫鉆井領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：天然氣地下儲氣庫是是最有效、最可靠的調(diào)峰和儲備手段。鹽穴儲氣庫是主要的儲氣庫類型之一，具有注采效率高、短期吞吐量大、墊層氣量低并可完全回收的優(yōu)點。我國地下鹽層分布廣，是儲存天然氣的良好載體，在我國西氣東輸工程中具有重要的戰(zhàn)略意義。但是，鹽穴儲氣庫井的地層條件特殊，需要鉆井流體不僅能夠有效控制鉆井過程中遇到的泥巖地層，而且還能夠抑制膏鹽溶解；同時，還需要提高地層承壓能力，擴(kuò)大安全密度窗口，防漏堵漏。鹽穴儲氣庫井安全鉆進(jìn)是建設(shè)安全儲氣庫的前提。可見，鉆井流體應(yīng)當(dāng)具備既能防止泥巖膨脹分散，又能抑制膏鹽溶解的強抑制性；同時，又能有效提高地層承壓能力，防漏堵漏。目前，常用的水基飽和鹽水鉆井液維護(hù)處理方面比較困難，而油基鉆井液成本高、易污染，效果并不理想。滿足這種要求的鉆井流體，需要以下特點：(1)具有較高的密度，以保證鉆井流體能夠平衡地層坍塌壓力；(2)具有較高動塑比，以保證鉆井流體保持良好的懸浮性和體系穩(wěn)定性；(3)具有較強封堵能力，以防止鉆井液在裂縫性地層出現(xiàn)漏失；(4)具有較強抑制能力，以防止泥巖水化膨脹分散致使井壁失穩(wěn)。由于鹽穴儲氣庫飽和鹽水鉆井液性能維護(hù)處理復(fù)雜，效果并不理想。因此，現(xiàn)場鹽穴儲氣庫鉆井需要一種抑制范圍廣、密度高、動塑比大、封堵能力強、抑制能力強且維護(hù)處理簡單的鉆井流體。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一在于提供一種鹽穴儲氣庫井用鉆井流體，該鉆井流體具有抑制能力強，動塑比較高，體系穩(wěn)定性好、封堵能力強、維護(hù)處理簡單等優(yōu)點，能實現(xiàn)各性能的優(yōu)良平衡。本發(fā)明的另一目的在于提供所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體的應(yīng)用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鹽穴儲氣庫井用鉆井流體，其包括質(zhì)量比為1000：450～2000：10～15：1～3：0.5～1：1～2：1～3的清水、甲酸鉀、羧甲基淀粉鈉、黃原膠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇與聚合鋁。如前所述，適用于鹽穴儲氣庫井用鉆井流體需要滿足多項性能，本發(fā)明解決這一問題的方法是將甲酸鹽鉆井液體系與微泡鉆井液體系相結(jié)合，即用甲酸鉀等有機(jī)鹽實現(xiàn)強抑制性，用天然高分子、非離子等的表面活性劑形成的微泡實現(xiàn)內(nèi)封堵，形成一種無固相強抑制強封堵型鉆井流體。本發(fā)明實驗表明所述鉆井流體具有密度高、抑制能力強、動塑比較高、體系穩(wěn)定性好、封堵能力強及維護(hù)處理簡單等優(yōu)點。本發(fā)明所述“包括”包括“主要包括”，所述“主要包括”是指在本發(fā)明鹽穴儲氣庫井用鉆井流體中還可添加有不影響其性能或效果的其他成分，特別地，所述“包括”是指由所列組分組成。在本發(fā)明的一些具體實施方式中，本發(fā)明所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體包括質(zhì)量比為1000：500～1500：10～15：1.5～3：0.75～1：1～2：1.5～3的清水、甲酸鉀、羧甲基淀粉鈉、黃原膠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇與聚合鋁。在本發(fā)明的一些具體實施方式中，本發(fā)明所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體包括質(zhì)量比為1000：750～850：12～15：1.5～3：0.75～1：1.5～2：1.5～3清水、甲酸鉀、羧甲基淀粉鈉、黃原膠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇與聚合鋁。在本發(fā)明的一些具體實施方式中，所述十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇的質(zhì)量比為0.9～1.1：1.9～2.1。優(yōu)選地，本發(fā)明所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體為質(zhì)量比為1000：795～805：11.5～12.5：1.9～2.1：0.75～0.85：1.45～1.55：1.55～1.65的清水、甲酸鉀、羧甲基淀粉鈉、黃原膠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇與聚合鋁。在本發(fā)明的一些具體實施方式中，前述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體密度為1.2～1.5g/cm3，塑性黏度為20～30mPa·s，動切力為15～30Pa，動塑比0.5～1.2Pa/mPa·s，pH值為8～10。本發(fā)明所述甲酸為鉆井液用甲酸鉀。本發(fā)明所述羧甲基淀粉鈉優(yōu)選為石油級。本發(fā)明所述黃原膠優(yōu)選為石油級。本發(fā)明所述十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉優(yōu)選為石油級。本發(fā)明所述碳十八的脂肪醇優(yōu)選為石油級。本發(fā)明所述聚合鋁優(yōu)選為石油級。前述材料均為鉆井液常用材料，均可從商業(yè)途徑得到。本發(fā)明所述鉆井流體具有抑制能力強，動塑比較高，體系穩(wěn)定性好、封堵能力強、維護(hù)處理簡單等優(yōu)點，本發(fā)明所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體能夠同時保障密度為1.2～1.5g/cm3，塑性黏度為20～30mPa·s，動切力為10～30Pa，動塑比為0.5～1.2Pa/mPa·s，pH值為8～10，實現(xiàn)多種性能的優(yōu)良平衡。另一方面，本發(fā)明提供前述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)在所述清水中加入所述十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉及所述碳十八的脂肪醇，隨后緩慢先后依次加入所述羧甲基淀粉納、黃原膠及聚合鋁，加入完成后，攪拌(例如攪拌20～30min)；(2)在步驟(1)所得物料中加入所述甲酸鉀加重，攪拌(例如攪拌20min以上)形成本發(fā)明所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體。采用上述步驟配制的鉆井流體形成的微泡穩(wěn)定，保證鉆井流體流變性良好。再一方面，本發(fā)明提供所述鹽穴儲氣庫井用鉆井流體作為鉆井液在開采鹽穴儲氣庫中天然氣的應(yīng)用。本發(fā)明鉆井流體的應(yīng)用方式可參照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，本發(fā)明在此不另行贅述。綜上可知，本發(fā)明主要提供了一種鹽穴儲氣庫井用鉆井流體，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鉆井流體具有密度高、抑制能力強、動塑比較高、體系穩(wěn)定性好、封堵能力強、維護(hù)處理簡單等特點，避免了油基鉆井液成本高、易污染的問題；同時，也克服了傳統(tǒng)飽和鹽水鉆井液性能維護(hù)調(diào)整需排放的缺點，具有抑制范圍廣、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實施例1本實施例室內(nèi)配制一種鹽穴儲氣庫井用鉆井流體并對該鉆井流體進(jìn)行評價。(1)按清水：甲酸鉀：羧甲基淀粉鈉：黃原膠：十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉：碳十八的脂肪醇：聚合鋁的質(zhì)量比為1000：800：12：2：0.8：1.5：1.6的比例準(zhǔn)確稱取各組分；(2)按上述配方比例依次在清水中加入十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、碳十八的脂肪醇，緩慢先后加入羧甲基淀粉納、黃原膠、聚合鋁，加入完成后，攪拌20～30min；(3)在步驟(2)基礎(chǔ)上加入甲酸鉀加重，繼續(xù)攪拌20min即得本實施例鹽穴儲氣庫井用鉆井流體。評價所配制鹽穴儲氣庫井用鉆井流體密度。用液體密度計測量鉆井流體密度，所配制鉆井流體密度為1.34g/cm3，滿足平衡地層坍塌壓力的需要。評價所配制鹽穴儲氣庫井用鉆井流體塑性黏度和動切力。采用旋轉(zhuǎn)黏度計，參考GB/T29170-2012測試鉆井液流變性。測得的旋轉(zhuǎn)黏度計600轉(zhuǎn)/分(Φ600)和300轉(zhuǎn)/分(Φ300)的數(shù)據(jù)見表1。表1采用旋轉(zhuǎn)黏度計測試的鉆井流體600轉(zhuǎn)/分和300轉(zhuǎn)/分的數(shù)據(jù)Φ600(mPa.s)Φ300(mPa.s)8460采用公式塑性黏度PV＝Φ600-Φ300＝84-60＝24mPa·s，采用公式Y(jié)P＝0.5×(Φ300-PV)＝0.5×(600-24)＝18Pa。所配鉆井流體塑性黏度在20～30mPa·s范圍內(nèi)，動切力在10～30Pa的范圍內(nèi)，動塑比YP/PV＝18/24＝0.75Pa/mPa·s，流變性好。評價所配鹽穴儲氣庫井用鉆井流體封堵性。所用巖心柱塞尺寸為25mm×60mm。參照國家標(biāo)準(zhǔn)SY/T5336-1996，分別測定圍壓2.5MPa，回壓0.5MPa，5毫升每分鐘先后注入清水、鉆井流體，記錄注入段的注入壓力和出口端濾失量。測試所得結(jié)果如表2所示。表2鉆井流體封堵性評價由表2數(shù)據(jù)可以看出，該鉆井流體注入壓力達(dá)20.32MPa，濾失量0.12mL，說明鉆井流體可有效封堵地層，滿足鹽穴儲氣庫井防漏堵漏的要求。評價鹽穴儲氣庫井用鉆井流體抑制性。取江蘇金壇鹽穴儲氣庫井537m泥巖。參考國家標(biāo)準(zhǔn)SY-T5613-2000，具體實驗步驟為：實驗溫度為50℃，將20g巖樣放入350mL鉆井流體的陳化釜內(nèi)，在滾子加熱爐中熱滾16h，測定泥巖回收量，計算滾動回收率。熱滾后回收巖樣質(zhì)量為17g，回收率＝17/20＝85％，回收率高，說明鉆井液抑制能力強。實施例2采用實施例1中的配制方法，按清水：甲酸鉀：羧甲基淀粉鈉：黃原膠：十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉：碳十八的脂肪醇：聚合鋁的質(zhì)量比為1000：650：13：1.8：0.85：2.0：1.8的比例配制鉆井流體。采用實施例1中的評價方法得到鉆井流體密度1.27g/cm3，密度合適。采用實施例1中的評價方法得到Φ600為72mPa.s，Φ300為51mPa.s，鉆井流體塑性黏度21mPa·s，動切力15Pa，動塑比0.71Pa/mPa·s，流變性良好。采用實施例1中的評價方法得到注入壓力24.39MPa，濾矢量0.14mL，封堵性良好。采用實施例1中的評價方法得到泥巖滾動回收率87％，抑制性良好。因此，鉆井流體各項性能滿足要求。實施例3采用實施例1中的配制方法，按清水：甲酸鉀：羧甲基淀粉鈉：黃原膠：十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉：碳十八的脂肪醇：聚合鋁的質(zhì)量比為1000：900：15：1.5：0.90：1.8：1.5的比例配制鉆井流體。采用實施例1中的評價方法得到鉆井流體密度1.38g/cm3，密度合適。采用實施例1中的評價方法得到Φ600為80mPa.s，Φ300為58mPa.s，鉆井流體塑性黏度22mPa·s，動切力18Pa，動塑比0.82Pa/mPa·s，流變性良好。采用實施例1中的評價方法得到注入壓力27.53MPa，濾矢量0.11mL，封堵性良好。采用實施例1中的評價方法得到泥巖滾動回收率89％，抑制性良好。因此，鉆井流體各項性能滿足要求。對比例1采用實施例1中的配制方法，按清水：甲酸鉀：羧甲基淀粉鈉：黃原膠：十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉：碳十八的脂肪醇：聚合鋁的質(zhì)量比為1000：200：12：1.3：0.85：1.7：1.5的比例配制鉆井流體。采用實施例1中的評價方法得到鉆井流體密度1.08g/cm3，鉆井流體密度低于1.20g/cm3，平衡地層坍塌壓力能力較差。采用實施例1中的評價方法得到Φ600為75mPa.s，Φ300為55mPa.s，鉆井流體塑性黏度20mPa·s，動切力17.5Pa，動塑比0.88Pa/mPa·s，流變性良好。采用實施例1中的評價方法得到注入壓力21.53MPa，濾矢量0.10mL，封堵性良好。采用實施例1中的評價方法得到泥巖滾動回收率47％，說明鉆井流體不能抑制黏土水化膨脹分散，鉆井流體抑制能力不足。當(dāng)甲酸鉀加量較低時，鉆井流體密度較低，且鉆井流體抑制性能較差。說明只有當(dāng)甲酸鉀加量在合理范圍內(nèi)，才能保證鉆井流體密度和抑制能力良好。對比例2采用實施例1中的配制方法，按清水：甲酸鉀：羧甲基淀粉鈉：黃原膠：十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉：碳十八的脂肪醇：聚合鋁的質(zhì)量比為1000：800：12：1.5：0.35：1.5：1.5的比例配制鉆井流體。采用實施例1中的評價方法得到鉆井流體密度1.35g/cm3，密度合適。采用實施例1中的評價方法得到Φ600為30mPa.s，Φ300為18mPa.s，鉆井流體塑性黏度12mPa·s，動切力3Pa，動塑比0.25Pa/mPa·s，流變性較差。采用實施例1中的評價方法得到注入壓力4.27MPa，濾矢量15.79mL，封堵性較差。采用實施例1中的評價方法得到泥巖滾動回收率63％，說明鉆井流體不能抑制黏土水化膨脹分散，鉆井流體抑制能力不足。當(dāng)十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉加量較低時，鉆井流體流變性、封堵能力和抑制能力較差。說明只有當(dāng)十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉加量在合理范圍內(nèi)，才能形成穩(wěn)定的微泡，保證鉆井流體流變性、封堵能力和抑制能力良好。實施例4本實施例提供鹽穴儲氣庫井用鉆井流體的現(xiàn)場應(yīng)用，所使用的鉆井流體為實施例2配制的鉆井流體。現(xiàn)場配制的鉆井流體密度1.25～1.29g/cm3，塑性黏度為22～27mPa·s，動切力為15～23Pa，動塑比為0.63～1.05Pa/mPa·s，pH值為9，性能良好。該鹽穴儲氣庫井用鉆井流體在河北大城先導(dǎo)應(yīng)用1口井。該井223～821m地層從上到下依次為平原組、明化鎮(zhèn)組和館陶組，為泥巖、膏巖、砂巖和礫巖交互地層。應(yīng)用時，當(dāng)井下出現(xiàn)掉塊時，按照配方適當(dāng)加入甲酸鉀，提高鉆井液密度在1.27g/cm3左右，同時保證鉆井液抑制性和流變性良好；當(dāng)鉆井液動切力較低時，按照配方適當(dāng)補充羧甲基淀粉鈉、黃原膠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉和碳十八的脂肪醇，形成穩(wěn)定的微泡，保證在鉆井流體流變性和封堵性良好。鉆井流體順利鉆穿平原組、明化鎮(zhèn)組和館陶組，平均井徑擴(kuò)大率6.5％，取得了較好的應(yīng)用效果。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的。當(dāng)前第1頁1 2 3