一種防垮塌鉆井液及其施工方法
【專利摘要】本發明屬于石油、天然氣勘探開發過程中的鉆井液【技術領域】，具體提供了一種防垮塌鉆井液及其施工方法，每立方米該鉆井液的組成為1-3Kg的聚丙烯酸鉀，1-3Kg的抑制防塌劑，1-3Kg的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg的氯化鉀，1-2Kg的大陽離子抑制劑，余量為清水。本發明提供的鉆井液適用于水敏性強，遇水后極易水化分散而易發生井壁失穩的地層，具有良好的抑制防塌效果。
【專利說明】一種防垮塌鉆井液及其施工方法【技術領域】
[0001]本發明屬于石油、天然氣勘探開發過程中的鉆井液【技術領域】，尤其涉及一種防垮塌鉆井液及其施工方法。
【背景技術】
[0002]蘇里格區塊地質構造屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，安定至直羅組埋藏深度約為650-1050米，以棕紅色、灰綠色泥巖為主，延長組埋藏深度約為1300-2100米，以灰綠泥巖為主，棕紅色與灰綠色泥巖的特性為水敏性強，遇水后極易水化分散，油田鉆進遇此類地層容易發生井壁失穩現象，造成起鉆和下鉆遇阻，下鉆大段劃眼，此現象尤其是在安定組底部、直羅組、延長組底部200-300米表現最為明顯。以蘇里格蘇36區塊為例:2007年使用清水聚合物在該區塊完成的20 口井中有10 口井在安定、直羅及延長底部發生不同程度的井塌，其中4 口井發生嚴重井塌，導致下鉆大段劃眼、卡鉆等，迫使提前轉化鉆井液體系；2008年完成的14 口中，有4 口井在此層位也同樣發生井塌，占總井口數的的28.5%，其中I 口井發生嚴重坍塌，導致大段劃眼，3 口井發生一般井塌，造成小段劃眼及起鉆和下鉆遇阻；安定、直羅以及延長組井塌后使得清水聚合物使用井段較短，被迫提前轉化鉆井液體系，導致鉆井施工周期加長。
[0003]另外，現有的清水聚合物體系鉆井液成分是聚丙烯酰胺PAM、聚丙烯酸鉀K-PAM和鉆井液用抑制防塌劑ZNP-1，在施工使用過程中存在以下缺點:
(1)在使用大池子鉆進時，如果加大鉆井液含量，一方面使得全井段整體性能發生變化，特別是鉆進遇延長組上部時，起鉆容易發生縮徑阻卡，另一方面鉆井液成本也相對增加；
(2)作用單一，由于現有的清水聚合物體系鉆井液中化工品種單一，使得在鉆進過程中，鉆井液對鉆屑僅起包被絮凝作用，而防塌抑制性較低；
(3)使用現有的清水聚合物體系鉆井液，在發生井塌時，井壁容易形成大肚子及糖葫蘆經驗，掉塊很難被帶出，造成起鉆、下鉆及電測遇阻，處理相對困難。

【發明內容】

[0004]本發明針對上述不足，提供了一種防垮塌鉆井液，該鉆井液適用于水敏性強，遇水后極易水化分散而易發生井壁失穩的地層，同時具備抑制防塌效果。
[0005]本發明還提供了一種防垮塌鉆井液的施工方法，該施工方法適用于水敏性強，遇水后極易水化分散而易發生井壁失穩的地層，同時具備抑制防塌效果。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種防垮塌鉆井液，每立方米該鉆井液的組成為:l-3Kg的聚丙烯酸鉀，l-3Kg的抑制防塌劑，l-3Kg的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg的氯化鉀，l-2Kg的大陽離子抑制劑，余量為清水。
[0007]本發明還提供了一種防垮塌鉆井液的施工方法，該施工方法包括以下步驟:
步驟I):在地面容器中加入l_3Kg/m3的聚丙烯酸鉀和l_3Kg/m3的抑制防塌劑，加入清水攪拌配置成聚合物體系，聚合物體系在使用前12小時預配好；
步驟2):在油田鉆進二開階段，進入安定組前50米時，將上述步驟I)中配置好的聚合物體系上罐鉆進，上罐后控制井筒和循環罐中聚合物體系的總量，一次性向循環罐中加入l-3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg/m3的氯化鉀和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充l-3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿直羅組100米后將鉆井液下te；
步驟3):鉆進進入延長組底部300米時，將步驟I)中配置好的聚合物體系再次上罐鉆進,上罐后同樣控制井筒和循環罐中聚合物體系總量,一次性向循環罐中加入l_3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg/m3的氯化鉀和l-2Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充l-3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿延長組50米后將鉆井液下罐；步驟4)在油田二開階段鉆進過程中，每鉆進50-70米，清理一次循環罐。
[0008]本發明的有益效果是:
(1)鉆進進入安定組、直羅組，延長組底部300米時，鉆井液兩次上罐，通過干加鉆井液處理劑的方式使鉆井液中抑制劑的含量增加，有效地減少了大池子循環時處理劑的化工加量;
(2)對安定組、直羅組和延長組底部易塌地層進行有目的的處理，降低了由于全井段整體性能改變而造成起鉆下鉆縮徑或大段劃眼的風險；
(3)通過每鉆進50-70米清理一次循環罐的方式除去鉆井液中的有害固相。
[0009]以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是鉆井液未上罐的安定直羅組井徑圖。
[0011]圖2是鉆井液未上iil的延長組底部井徑圖。
[0012]圖3是鉆井液上罐的安定直羅組井徑圖。
[0013]圖4是鉆井液上罐的延長組底部井徑圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
本發明針對水敏性強，遇水后極易水化分散的棕紅色與灰綠色泥巖地層易發生井壁失穩的缺點，提供了一種防垮塌 鉆井液，每立方米該鉆井液的組成為:l_3Kg的聚丙烯酸鉀K-PAM，l-3Kg的抑制防塌劑，l-3Kg的小陽離子泥頁巖抑制劑，10_30Kg的氯化鉀，l_2Kg的大陽離子抑制劑，余量為清水。
[0015]在本發明中，上述的抑制防塌劑為鉆井液用抑制防塌劑ZNP-1或鉆井液用兩性離子聚合物FA367 ;小陽離子泥頁巖抑制劑為鉆井液用小陽離子泥頁巖抑制劑CWD-1或鉆井液用小陽離子抑制劑CSW-1 ;大陽離子抑制劑為鉆井液用大陽離子抑制劑XL-007 ;其中，上述化學試劑均為商品名，其生產廠家如表1所示。
[0016]表1化工試劑具體生產廠家
【權利要求】
1.一種防垮塌鉆井液，其特征是:每立方米該鉆井液的組成為:l-3Kg的聚丙烯酸鉀，l-3Kg的抑制防塌劑，l-3Kg的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg的氯化鉀，l_2Kg的大陽離子抑制劑，余量為清水。
2.如權利要求1所述的防垮塌鉆井液，其特征在于:所述抑制防塌劑為鉆井液用抑制防塌劑ZNP-1或鉆井液用兩性離子聚合物FA367。
3.如權利要求1所述的防垮塌鉆井液，其特征在于:所述小陽離子泥頁巖抑制劑為鉆井液用小陽離子泥頁巖抑制劑CWD-1或鉆井液用小陽離子抑制劑CSW-1。
4.如權利要求1所述的防垮塌鉆井液，其特征在于:所述大陽離子抑制劑為鉆井液用大陽離子抑制劑XL-007。
5.如權利要求1至4所述防垮塌鉆井液的施工方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I):在地面容器中加入l_3Kg/m3的聚丙烯酸鉀和l_3Kg/m3的抑制防塌劑，加入清水攪拌配置成聚合物體系，聚合物體系在使用前12小時預配好； 步驟2):在油田鉆進二開階段，進入安定組前50米時，將上述步驟I)中配置好的聚合物體系上罐鉆進，上罐后控制井筒和循環罐中聚合物體系的總量，一次性向循環罐中加入l-3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，10-30Kg/m3的氯化鉀和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充l-3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿直羅組100米后將鉆井液下te； 驟3):鉆進進入延長組底部300米時，將步驟I)中配置好的聚合物體系再次上罐鉆進，上罐后同樣控制井筒和循環罐中聚合物體系總量，一次性向循環罐中加入l_3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，10_30Kg/m3的氯化鉀和l-2Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充l_3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和l_2Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿延長組50米后將鉆井液下罐； 步驟4)在油田二開階段鉆進過程中，每鉆進50-70米，清理一次循環罐。
6.如權利要求5的施工方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I):在地面大池子中加入2Kg/m3的聚丙烯酸鉀和2Kg/m3的抑制防塌劑，加入清水攪拌配置成300m3的聚合物體系，聚合物體系在使用前12小時預配好； 步驟2):在油田鉆進二開階段，進入安定組前50米時，將上述步驟I)中配置好的聚合物體系上罐鉆進，上罐后控制井筒和循環罐中聚合物體系總量為200m3，一次性向循環罐中加入3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，15Kg/m3的氯化鉀和1.5Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和1.5Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿直羅組100米后將鉆井液下罐改用大池子循環； 步驟3):鉆進進入延長組底部300米時，將步驟I)中配置好的聚合物體系再次上罐鉆進,上罐后同樣控制井筒和循環罐中聚合物體系總量為200m3，一次性向循環罐中加入3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑，15Kg/m3的氯化鉀和1.5Kg/m3的大陽離子抑制劑；然后，每鉆進150米再向循環罐中補充3Kg/m3的小陽離子泥頁巖抑制劑和1.5Kg/m3的大陽離子抑制劑一次；鉆進過程中保持鉆井液粘度> 32S，當鉆井液粘度低于32S時，將聚丙烯酸鉀與抑制防塌劑按照質量百分比1:1的比例加入到循環罐中，鉆穿延長組50米后鉆井液下罐改為大池子循環； 步驟4):在油田二開 階段鉆進過程中，每鉆進60米，清理一次循環罐。
【文檔編號】E21B21/00GK103965842SQ201410149980
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月15日 優先權日:2014年4月15日
【發明者】陳華, 楊勇平, 石崇東, 王社利, 孫志強, 劉乃春, 賈彥強, 劉思遠, 王凱, 侯博, 付紅衛, 吳瑞鵬 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司