本發(fā)明涉及石油鉆井工程所用鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高粘彈水基鉆井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
委內(nèi)瑞拉西部BARUA區(qū)塊產(chǎn)層泥砂巖互層多，砂巖膠結(jié)不充分地層松散、易塌易漏、地溫梯度高。在該區(qū)塊所施工的井經(jīng)常因鉆井液性能不達標(biāo)，導(dǎo)致井下事故復(fù)雜率較高。BARUA區(qū)塊油藏物性較差，加上鉆井液封堵能力不夠，該區(qū)塊生產(chǎn)井普遍存在原油產(chǎn)收率低，產(chǎn)量衰減較快等問題，委內(nèi)瑞拉國家石油公司PDVSA迫切希望使用的鉆井液既有較強的封堵能力，又不傷害儲層，從而進一步獲得提高原油采收率，充分利用地層油氣資源，降低原油開發(fā)成本。委內(nèi)瑞拉西部由于長期大量開發(fā)油氣資源，石化產(chǎn)業(yè)對委內(nèi)瑞拉的自然環(huán)境已造成了重大的傷害。目前委內(nèi)瑞拉國家對自然環(huán)境保護非常嚴格，尤其是油氣開發(fā)過程中。在石油鉆井過程中，委內(nèi)瑞拉國家石油公司要求使用的鉆井液必須采用對自然環(huán)境友好、無毒無害易降解的環(huán)保鉆井液。為解決以上問題，亟需開發(fā)了一種性能優(yōu)異的環(huán)境友好型鉆井液體系。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高粘彈水基鉆井液體系，該體系處理劑種類少，且無毒環(huán)保，具有高粘高切特性。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種高粘彈水基鉆井液體系，包含下列重量份的物質(zhì)：
淡水100份；
氯化鉀5-8份；
羧甲基淀粉1-2份；
黃原膠1-2份；
羥乙基纖維素1-1.5份；
堿度調(diào)節(jié)劑0.5-1份；
緩蝕劑0.1-0.5份；
殺菌劑0.1-0.2份；
除氧劑0.5-1份；
細目鈣30-50份。
羧甲基淀粉、黃原膠、羥乙基纖維素通過采用特定比例從而形成高粘彈特性，羧甲基淀粉：黃原膠：羥乙基纖維素的質(zhì)量比最佳為1-2:1-2:1.5-1，最佳比例為1.5:1.5:1，超出上述比例，則鉆井液不具備該種特性，即在低剪切速率下具有很高粘度和切力，并且隨時間變化粘切變化不大。
所述堿度調(diào)節(jié)劑是燒堿或氫氧化鉀，所述緩蝕劑是膦酸(鹽)、膦羧酸、聚磷酸鹽、聚乙烯類、琉基苯并噻唑中的一種或幾種的混合物。所述殺菌劑是甲醛、聚甲醛、戊二醛中的一種或幾種的混合物。所述除氧劑是亞硫酸鈉、亞硫酸胺、二氧化硫中的一種或幾種的混合物。
本發(fā)明的另一個目的是提供所述高粘彈水基鉆井液的制備方法，包括如下步驟：
向淡水中依次加入氯化鉀、羧甲基淀粉、黃原膠、羥乙基纖維素、燒堿、緩蝕劑、殺菌劑和除氧劑，每種處理劑按照間隔至少10min加入，全部加完攪拌至少30min,最后分別加入細目鈣調(diào)節(jié)鉆井液密度，即得高粘彈水基鉆井液。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用高粘彈水基鉆井液體系高粘高切特點配合白云質(zhì)碳酸鈣有效封堵產(chǎn)層孔喉來穩(wěn)定井壁和降低表皮污染，利用低剪切速率實現(xiàn)井底凈化和鉆屑返出，調(diào)節(jié)羧甲基淀粉、黃原膠和羥乙基纖維素的質(zhì)量比，在淡水中攪拌混合，形成一種高粘高切的液體，低剪切速率下具有很高粘度和切力，并且隨時間變化粘切變化不大。在高剪切速率下保持較低的粘度和切力，有利于懸浮巖屑、提高鉆井機械鉆速和保護井壁穩(wěn)定。本發(fā)明與其他水基鉆井液體系具相比，具有抗高溫能力強、高粘高切、強封堵、對油氣層傷害小、抗腐蝕性強、主劑材料易降解低污染等顯著優(yōu)點，適用于低密度、低滲、地層成巖性差的地層進行鉆井作業(yè)，尤其是適合上述地層特點的油氣目的層鉆進。
具體實施方式
實施例1：
一種高粘彈水基鉆井液，采用如下方法制得：
向100份淡水中依次加入氯化鉀5份、羧甲基淀粉1.5份、黃原膠1.5份、羥乙基纖維素1份、燒堿0.7份、三聚磷酸鈉0.3份、甲醛0.1份和亞硫酸鈉0.7份，每種處理劑按照間隔10min加入，全部加完攪拌30min得到鉆井液基漿，最后加入細目鈣30份調(diào)節(jié)鉆井液密度至1.11g/cm3，即得高粘彈水基鉆井液。
對比例1
一種水基鉆井液，采用如下方法制得：
步驟與實施例1相同，僅以陰離子聚合物降濾失劑替代羧甲基淀粉。
50℃下測定實施例1和對比例1制得鉆井液的流變性能，取3次平均值。然后將鉆井液在150℃下熱滾16h，取出后冷卻至50℃，測量流變性、高溫高壓失水，結(jié)果見表1。
表1流變性能評價試驗
如表1所示，常溫狀態(tài)下實施例1、對比例1的降濾失劑對體系流變性能影響相似區(qū)別不大，而150℃高溫?zé)釢L后，對比例1降濾失劑樣品濾失量明顯大于實施例1樣品，且體系不穩(wěn)定，切力值下降較多，出現(xiàn)分層，判定對比例1抗溫性能不滿足要求。實施例1的羧甲基淀粉常溫和熱滾后的性能接近，流變性能無明顯變化，150℃高溫高壓濾失量5ml滿足設(shè)計性能要求。
實施例2
一種高粘彈水基鉆井液，采用如下方法制得：
向100份淡水中依次加入氯化鉀8份、羧甲基淀粉2份、黃原膠1份、羥乙基纖維素1.5份、燒堿0.5份、羥基亞乙基二膦酸0.5份、戊二醇0.2份和亞硫酸胺1份，每種處理劑按照間隔10min加入，全部加完攪拌30min,最后分別加入細目鈣40份調(diào)節(jié)鉆井液密度至1.20g/cm3，即得高粘彈水基鉆井液。
實施例3
一種高粘彈水基鉆井液，采用如下方法制得：
向100份淡水中依次加入氯化鉀5份、羧甲基淀粉1份、黃原膠1.5份、羥乙基纖維素2份、氫氧化鉀1份、聚乙烯亞胺0.2份、殺菌劑0.1份和亞硫酸鈉0.7份，每種處理劑按照間隔10min加入，全部加完攪拌30min,最后分別加入細目鈣50份調(diào)節(jié)鉆井液密度至1.30g/cm3，即得高粘彈水基鉆井液。
對比例2
一種水基鉆井液，采用如下方法制得：
同實施例1相同，羧甲基淀粉2份、黃原膠1.5份、羥乙基纖維素0.5份。
對比例3
一種水基鉆井液，采用如下方法制得：
同實施例1相同，羧甲基淀粉0.5份、黃原膠1份、羥乙基纖維素1.5份。
在50℃溫度下分別測定樣品鉆井液性能。然后將鉆井液在150℃下熱滾16h，取出后冷卻至50℃，測量流變性、高溫高壓失水，結(jié)果見表2。
表2流變性能評價試驗
如表2所示，在實施例1、實施例2、實施例3分別在權(quán)利特征范圍內(nèi)調(diào)整羧甲基淀粉、黃原膠和羥乙基纖維素比例不同時，鉆井液的流變性能和高溫高壓失水量均發(fā)生了一定的變化，但是變化不是很大，仍具有高粘高切特性，在低剪切速率下依然保持較高粘度和切力，初切力保持在38以上和終切力保持在23以上。即便經(jīng)過150℃熱滾，初終切有所下降但也變化不大，但在對比例2中，鉆井液失水增大較大且鉆井液低剪切速率下的粘度急劇下降，塑性粘度和動切力均下降明顯，不具備高粘彈特性。在對比例3中，鉆井液動切力和切力均明顯降低，完全不具有高粘高切特性，且高溫高壓失水急劇增大。由此可以看出，羧甲基淀粉、黃原膠和羥乙基纖維素的比例對鉆井液的流變性能影響較大，只有在1-2:1-2:1-1.5的范圍內(nèi)時，鉆井液才具有高粘彈特性。
實施例4
高粘彈鉆井液封堵能力評價
同實施例1步驟，配完高粘彈鉆井液基漿。根據(jù)儲層孔喉直徑平均值28μm，高粘彈水基鉆井液體系通過復(fù)配3種粒徑的白云質(zhì)細目鈣進行封堵性能調(diào)整。取3份基漿，分別加入：
1#：鉆井液基漿+10份CaCO3(10-15μm)+20份CaCO3(20-25μm)+10份CaCO3(30-35μm)
2#：鉆井液基漿+15份CaCO3(10-15μm)+15份CaCO3(20-25μm)+10份CaCO3(30-35μm)
3#：鉆井液基漿+20份CaCO3(10-15μm)+10份CaCO3(20-25μm)+10份CaCO3(30-35μm)
分別檢查三份鉆井液樣品封堵性能。結(jié)果見表3。
表3高粘彈水基鉆井液體系封堵性能測試
通過表3可以看出，1#鉆井液樣品的封堵能力最強，樣品2次之，樣品3封堵能力最差。
三份樣品的細目鈣粒徑分布：
本實施例給出的最佳比例是針對孔吼直徑平均值為28μm的儲層，對于其他孔吼直徑的儲層會有相應(yīng)的最佳比例，因此，細目鈣的不同粒徑的比例是根據(jù)孔吼直徑而得出的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際應(yīng)用情況和相關(guān)實驗數(shù)據(jù)做相應(yīng)調(diào)整。
實施例5：
高粘彈鉆井液抑制性評價
定量稱取Barua區(qū)塊50g粒徑在2.00-3.00mm的頁巖樣品三份，分別加入實施例1、實施例2和實施例3的高粘彈水基鉆井液中150℃下分別熱滾16h，然后檢測回收率，鉆井液的平均滾動回收率為93％以上，證明該高粘彈水基鉆井液體系能有效抑制巖屑分散，具有良好的抑制性。
實施例6：
高粘彈鉆井液油層保護效果評價
取露頭巖心洗油后干燥并抽空飽和，測定巖心油相滲透率K0。然后用高粘彈水基鉆井液測定污染后巖心油相滲透率Kd，并計算巖心滲透率恢復(fù)值K0/Kd。見表5。
表5巖心在高粘彈水基鉆井液中的滲透率恢復(fù)值試驗
注：試驗溫度為120℃，壓差3.5MPa，時間60min。
表5可以看出，經(jīng)過高粘彈水基鉆井液處理的巖心，其滲透率恢復(fù)值大于94％，該鉆井液可快速形成致密、堅韌的泥餅，可防止無用固相運移和濾液滲透對儲層的傷害，可有效保護儲層。