通過控制水基鉆井液潤濕性增強頁巖井壁穩定性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明提供了一種通過控制水基鉆井液潤濕性增強頁巖井壁穩定性的方法，屬于 頁巖氣水平井鉆井技術領域。
【背景技術】
[0002] 我國頁巖氣水平井大多集中在儲層厚度較大、脆性強、分布十分穩定的海相頁巖 地層中。在泥頁巖水平井鉆進過程中，主要會面臨水化膨脹和裂縫擴展導致的井壁失穩問 題。例如，如果采用水基鉆井液鉆進，由于頁巖親水性強，容易導致吸水膨脹而造成井壁失 穩問題。對此，油基鉆井液是一種較好的解決方案，但由此帶來的環境問題和成本問題卻無 可避免。
[0003] 專利201510077222.8公開了一種油基鉆井液參數的設計方法，其按照先后順序包 括以下步驟:通過試驗測試地層巖石的物理性質和結構性質；根據地層巖石的物理性質和 結構性質，建立典型礦物、地層巖石的孔隙結構、油基鉆井液參數對地層巖石與油基鉆井液 系統潤濕性的綜合表征模型，并繪制油基鉆井液參數與潤濕性之間的關系圖；建立地層巖 石與油基鉆井液系統在潤濕性條件下的井壁穩定力學模型，并繪制油基鉆井液參數與井壁 穩定之間的關系圖;根據油基鉆井液參數與井壁穩定之間的關系圖，確定油基鉆井液參數。 該專利是通過地層巖石的物理性質和結構性質，確定對油基鉆井液潤濕性參數的要求，主 要針對油基鉆井液，但未提出如何改變鉆井液潤濕性的方法。
[0004] 專利201310548607.9公開了一種用于高溫高鹽環境的油基泥漿沖洗液及其制備 方法，該油基泥漿沖洗液以100重量份計，包括如下組分:無機鹽CaCl 2 35-40份，離子型表 面活性劑AES 2.5-3.5份，非離子型表面活性劑2.5-3.89份，余量為清水;所述非離子型表 面活性劑為月桂醇聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑中的C12E04與C12E023按重量比2 :3-3: 2的混合物;將上述各組分混合，在攪拌下加熱至80°C，混合均勻，然后自然冷卻至室溫，得 到油基泥漿沖洗液。該專利是提供一種用于清洗井壁油污和膠凝鉆井液，以改善固井二界 面親水性能的方法。
[0005] 專利201010274110.9公開了一種用于鉆井液的潤濕反轉表面活性劑，該潤濕反轉 表面活性劑按重量百分比計由以下成分制成:十二烷基三甲基溴化銨10%，重油15%，脂肪 酸20%，水55%。該專利是使巖層由親水性的反轉為親油憎水巖層，達到增油阻水的目的。
[0006] 專利201310597224.0公開了一種在巖芯表面具有較高接觸角的助排劑及其制備 方法，是為提高助排劑的返排能力而設計的。本助排劑由陽離子表面活性劑、助溶劑、氟碳 類表面活性劑和水以4:1:1-1.5:93.5-94的質量比復配而成，可降低由于外來流體滯留對 儲層造成的傷害，該專利中的陽離子表面活性劑為入十二烷基三甲基氯化銨。該專利的目 的是為了減輕對儲層的傷害程度。
【發明內容】
[0007] 鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種通過控制水基鉆井液潤 濕性增強頁巖井壁穩定性的方法，能夠通過控制水基鉆井液潤濕性增強頁巖井壁的穩定 性。
[0008] 本發明的目的通過以下技術方案得以實現：
[0009] -種通過控制水基鉆井液潤濕性增強頁巖井壁穩定性的方法，其是在水基鉆井液 中添加復配的陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑；
[0010] 以100mL水基鉆井液計，其中，陽離子表面活性劑的添加量為0.18-0.22克，陰離子 表面活性劑的添加量為0.08-0.42克；
[0011] 所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。
[0012] 上述的方法中，優選的，所述陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
[0013] 上述的方法中，優選的，該方法是在水基鉆井液中添加復配的陽離子表面活性劑 和陰離子表面活性劑；
[0014] 所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；
[0015] 以100mL水基鉆井液計，其中，陽離子表面活性劑的添加量為0.18-0.22克，十二烷 基苯磺酸鈉的添加量為〇. 08-0.12克。
[0016] 上述的方法中，優選的，該方法是在水基鉆井液中添加復配的陽離子表面活性劑 和陰離子表面活性劑；
[0017] 所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉；
[0018] 以100mL水基鉆井液計，其中，陽離子表面活性劑的添加量為0.18-0.22克，十二烷 基硫酸鈉的添加量為〇. 38-0.42克。
[0019] 上述的方法中，優選的，該方法是在水基鉆井液中添加復配的陽離子表面活性劑 和陰離子表面活性劑;所述的陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，所述的 陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(ABS)或十二烷基硫酸鈉(K12);當陰離子表面活性 劑為十二烷基苯磺酸鈉(ABS)時，以100ml水基鉆井液計算，CTAB的添加量為0.18-0.22克， ABS的添加量為0.08-0.12克；當陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(K12)時，以100ml水 基鉆井液計算，CTAB的添加量為0.18-0.22克，K12的添加量為0.38-0.42克。
[0020] 本發明的通過控制鉆井液潤濕性增強井壁穩定性的方法，降低水基鉆井液的表面 張力并增加其與頁巖的接觸角，同時增強水基鉆井液抑制性，并與水基鉆井液有較強的配 伍性與兼容性，達到阻緩孔隙壓力傳遞，從而增強井壁穩定性的目的。使用十六烷基三甲基 溴化銨主要作用為改變鉆井液潤濕性能，增加鉆井液與頁巖接觸角，使用的十二烷基苯磺 酸鈉或十二烷基硫酸鈉主要作用為降低水鎖效應，降低表面張力。
[0021] 本發明的突出效果為：
[0022] 通過兩種表面活性劑的協同作用，能夠降低鉆井液的表面張力、緩解水鎖效應，增 大水基鉆井液與頁巖的接觸角，阻緩孔隙壓力傳遞，減少鉆井液與頁巖的接觸面積，降低鉆 井液侵入頁巖的程度，從而減弱頁巖對鉆井液的親水性，增強井壁頁巖的穩定性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為未添加復合表面活性劑的水基鉆井液與頁巖接觸角測量圖；
[0024] 圖2為實施例1中基于復合表面活性劑的水基鉆井液與頁巖巖樣的接觸角測量圖；
[0025] 圖3為實施例2中基于復合表面活性劑的水基鉆井液與頁巖巖樣的接觸角測量圖；
[0026] 圖4為實施例3中基于復合表面活性劑的水基鉆井液與頁巖巖樣的接觸角測量圖；
[0027] 圖5為實施例4中基于復合表面活性劑的水基鉆井液與頁巖巖樣的接觸角測量圖；
[0028] 圖6為實施例4中復合表面活性劑添加前后水基鉆井液表面張力和與頁巖巖樣的 接觸角柱狀對比圖；
[0029]圖7為實施例4中復合表面活性劑添加前后頁巖樣品與鉆井液接觸后膨脹量曲線 對比圖；
[0030] 圖8為實施例5中不同流體與頁巖接觸時的壓力傳遞實驗結果對比示意圖；
[0031] 圖9為實施例6中不同流體與頁巖接觸時的壓力傳遞實驗結果對比示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。下述實施例中所 述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法;所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途 徑獲得。
[0033]下述實施例中，水基鉆井液的配