一種鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液及其制備方法，屬于石油工業(yè)鉆井工程領(lǐng)域，穩(wěn)定液包括組分按重量份配比：基礎(chǔ)油：30～60；陽離子表面活性劑：5～10；非離子表面活性劑：2～5；聚二甲基硅氧烷：3～10；油溶性樹脂：10～15；石油瀝青：5～10；聚合醇：5～10；去離子水：5～20。制備方法包括以下步驟：反應釜中基礎(chǔ)油及非離子表面活性劑升溫攪拌，加入陽離子表面活性劑攪拌，加入聚二甲基硅氧烷攪拌，加入油溶性樹脂、石油瀝青攪拌，加入聚合醇和水繼續(xù)攪拌，然后在攪拌條件下冷卻至25±5℃放出包裝即可。本發(fā)明解決粘度因素導致保護層覆蓋不均勻、連續(xù)的問題，解決保護層單薄抗沖刷能力低的問題。
【專利說明】一種鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石油工業(yè)鉆井工程中在實施氣體鉆井結(jié)束后，轉(zhuǎn)換為常規(guī)鉆井液 鉆井前，為提高井壁穩(wěn)定性而采取對井壁采取處理措施進行時所用的，具有使井壁表面疏 水及封堵、覆蓋井壁功能的復合物，以及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動能源消費量急劇增加。能源最重要的種類是石油和天然 氣。鉆井工程是油氣資源獲得的首要手段。
[0003] 為提高勘探開發(fā)速度，在陸相地層應用了氣體鉆井技術(shù)，鉆井速度明顯提高，為加 快勘探開發(fā)進程提供了強有力的技術(shù)支撐，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。但在氣體鉆井結(jié)束， 轉(zhuǎn)換為鉆井液鉆井過程中，往往出現(xiàn)井壁失穩(wěn)垮塌，輕則阻卡劃眼，重則造成卡鉆等鉆井事 故，大大影響了氣體鉆井的實際應用效果。本申請發(fā)明人，通過實踐、調(diào)查后，分析得出氣液 轉(zhuǎn)換過程中井壁失穩(wěn)的主要因素有以下幾點：
[0004] (1)氣體鉆井過程中，井筒內(nèi)氣柱壓力低于地層壓力，處于一種欠平衡狀態(tài)；同時 由于空氣錘或鉆頭的震動，引發(fā)井壁周圍產(chǎn)生微裂縫或加劇原有地層微裂縫的發(fā)育，結(jié)果 使地層原生裂縫加大并產(chǎn)生大量的次生裂縫，整個井壁處于"酥松"狀態(tài)。特別對于含泥頁 巖和富含高嶺石和伊利石等活度較高的地層，易沿著地層膠接面產(chǎn)生水化剝落掉塊，引起 井壁坍塌，嚴重影響鉆井施工進度。
[0005] (2)由于攜帶鉆屑的干燥空氣將近井壁周圍巖石所含水分帶出，使井壁處于干燥 狀態(tài)，氣體鉆井后替入水基鉆井液，水分因毛細管作用瞬間進入親水"酥松"地層的三維網(wǎng) 狀微裂縫產(chǎn)生膨脹壓，導致地層剝落、掉塊、甚至垮塌。
[0006] (3)替入的水基鉆井液對井壁的沖刷也是導致井壁失穩(wěn)的重要原因。
[0007] 針對上述原因，本申請發(fā)明人總結(jié)出解決氣液轉(zhuǎn)換過程中井壁失穩(wěn)的主要措施 是采用具有合理密度的強抑制性、強封堵性鉆井液體系或無滲透鉆井液體系，在進行氣液 轉(zhuǎn)換時，提高鉆井液的抑制性、封堵性，降低鉆井液濾失量，從而防止井壁吸水膨脹、剝落掉 塊。然而在現(xiàn)場施工過程中，鉆井液需要一定的液柱高度才能與地層建立起力學平衡，即鉆 井液液柱達到一定高度時，液柱壓力才能使鉆井液中的封堵材料進入井壁，阻止濾液的進 一步滲透，實現(xiàn)有效封堵。但由于氣體鉆井時干燥的井壁吸水性很強，與鉆井液接觸瞬間即 吸水，使得無滲透鉆井液體系無法發(fā)揮最佳效果。因此，可在替入鉆井液前先向井內(nèi)泵入一 種前置液，由于該前置液含有能改變井壁潤濕性的井壁穩(wěn)定劑，因而大大減弱了井壁的瞬 時吸水性。
[0008] 中國專利申請?zhí)枺?00710100288.x，本發(fā)明提供了一種鉆井施工過程中循環(huán)介質(zhì) 由氣體轉(zhuǎn)換為液體時的前置液及其使用方法。該前置液中含有有機娃酸鹽，在氣液轉(zhuǎn)換施 工時，首先注入前置液對井壁進行涂覆處理，使井壁表面呈疏水性，然后再注入鉆井液，井 壁在與鉆井液接觸時，不會很快吸水，隨著鉆井液在環(huán)空中返高增加，液柱產(chǎn)生的壓力使鉆 井液中的抑制劑、封堵劑等處理劑充分發(fā)揮作用。該方法為鉆井液與井壁間建立力學平衡 贏得了時間，提高了氣液轉(zhuǎn)換施工時井壁的穩(wěn)定性。
[0009] 但現(xiàn)有井壁穩(wěn)定劑存在以下缺陷：
[0010] 1)粘度不符合施工要求而影響涂覆，導致不易形成連續(xù)均勻的疏水層，鉆井液極 易滲入"空白"地層，造成頁巖吸水膨脹后掉塊和坍塌；
[0011] 2)所形成的保護層單薄，經(jīng)不起鉆井液轉(zhuǎn)換過程中鉆井液對井壁的沖刷而導致井 壁所形成的疏水層脫離，進而導致井壁失穩(wěn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種石油工業(yè)鉆井用氣液轉(zhuǎn) 換井壁穩(wěn)定液，解決粘度因素導致保護層覆蓋不均勻、連續(xù)的問題，解決保護層單薄抗沖刷 能力低的問題。
[0013] 本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0014] 一種鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，包括下列組分，下列各組分按重量份配比：
[0015] 基礎(chǔ)油：30?60 ;陽離子表面活性劑：5?10 ;非離子表面活性劑：2?5 ;聚二甲 基硅氧烷：3?10 ;油溶性樹脂：10?15 ;石油浙青：5?10 ;聚合醇：5?10 ;去離子水： 5 ?20。
[0016] 作為選擇,所述基礎(chǔ)油為0#柴油或5#白油。
[0017] 上述方案中所述井壁穩(wěn)定液為油包水乳狀液，與常規(guī)井壁穩(wěn)定劑相比，具有粘度 低，流動性好，能在井壁表面涂覆均勻、連續(xù)等優(yōu)點，因而在現(xiàn)場使用時可不經(jīng)調(diào)配就能滿 足施工要求，簡化了施工程序，提高了施工進度。若井壁穩(wěn)定液采用純基礎(chǔ)油作為液相，其 中的油溶性聚合物分子上的親水基團之間具有締合作用，會導致聚合物分子形成空間網(wǎng)絡 結(jié)構(gòu)，從而增大其流體力學體積，導致井壁穩(wěn)定液粘度過高。而井壁穩(wěn)定液采用油包水乳狀 液作為液相，聚合物的親水基團會優(yōu)先排列在水滴的表面，從而取代了原有的締合作用，破 壞了聚合物分子間的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使聚合物的流體力學體積大大減小，從而起到降低井 壁穩(wěn)定液液相粘度的作用。
[0018] 作為選擇，所述陽離子表面活性劑為雙十二烷基二甲基氯化銨或/和雙十六烷基 二甲基氯化銨。這類表面活性是一種陽離子潤濕反轉(zhuǎn)劑，它的陽離子親水基團會在靜電引 力作用下吸附于負電性粘土表面，在其表面覆蓋一層憎水性親油基團，使粘土表面由親水 性變?yōu)槭杷裕瑥亩璧K粘土的吸水，降低吸水膨脹壓，大大減弱井壁的瞬時吸水性，為鉆 井液液柱建立力學平衡贏得時間，使其中的抑制劑和封堵劑充分發(fā)揮作用。同時，由于這類 表面活性劑具有"雙子"結(jié)構(gòu)，分子的親油端為兩條長碳鏈，因此比常規(guī)潤濕反轉(zhuǎn)劑在粘土 表面所覆蓋的親油基團更加致密，使粘土表面的疏水性更強。
[0019] 作為選擇，所述非離子表面活性劑為山梨醇單酐油酸酯或/和山梨醇單酐硬脂酸 酯。該類油溶性表面活性劑的HLB值為4?5,且其乳化性能優(yōu)良，非常適合做油包水乳狀 液的乳化劑。
[0020] 作為選擇，所述聚二甲基硅氧烷的數(shù)均分子量為1000?5000,其結(jié)構(gòu)式為：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于包括下列組分，下列各組分按重量份 配比：基礎(chǔ)油：30?60 ;陽離子表面活性劑：5?10 ;非離子表面活性劑：2?5 ;聚二甲基 硅氧烷：3?10 ;油溶性樹脂：10?15 ;石油浙青：5?10 ;聚合醇：5?10 ;去離子水：5? 20 〇
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于包括下列組分，下列 各組分按重量份配比：基礎(chǔ)油：40?45 ;陽離子表面活性劑：6?9 ;非離子表面活性劑： 2?3 ;聚二甲基硅氧烷：5?8 ;油溶性樹脂：12?15 ;石油浙青：8?10 ;聚合醇：6?8 ; 去離子水：1〇?15。
3. 如權(quán)利要求2所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于由下述按重量百分比 的組分組成：基礎(chǔ)油44% ;聚二甲基硅氧烷7% ;非離子表面活性劑3% ;陽離子表面活性劑 6% ;油溶樹脂12% ;石油浙青8% ;聚合醇6% ;去離子水14%。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于：所述基礎(chǔ)油 為〇#柴油或5#白油。
5. 如權(quán)利要求1、2或3所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于：所述陽離子 表面活性劑選自雙十二烷基二甲基氯化銨或/和雙十六烷基二甲基氯化銨。
6. 如權(quán)利要求1、2或3所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于：所述非離子 表面活性劑為山梨醇單酐油酸酯或/和山梨醇單酐硬脂酸酯。
7. 如權(quán)利要求1、2或3所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于：所述油溶性 樹脂為松香改性酚醛樹脂。
8. 如權(quán)利要求1、2或3所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液，其特征在于：所述聚合醇 為聚乙二醇，數(shù)均分子量為5000?20000。
9. 如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的鉆井用氣液轉(zhuǎn)換井壁穩(wěn)定液的制備方法， 其特征在于包括以下步驟：反應釜中基礎(chǔ)油及非離子表面活性劑升溫至60±5°C后攪拌 30±5min，加入陽離子表面活性劑60±5°C下攪拌30±5min，加入聚二甲基娃氧燒60±5°C 下攪拌40±5min，加入油溶性樹脂、石油浙青60±5°C下攪拌60±10min后，加入聚合醇和 水繼續(xù)60 ± 5°C下攪拌60 ± lOmin，然后在攪拌條件下冷卻至25 ± 5°C放出包裝即可。
【文檔編號】C09K8/035GK104312556SQ201410592693
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】操盛章, 周翰, 吳嬌 申請人:成都得道實業(yè)有限公司