[发明专利]全阳离子钻井液

说明书

本发明提供一种全阳离子钻井液，每立方米钻井液由下述组分组成：5‑15kg的阳离子抑制剂，0‑8kg的第一阳离子包被剂，0‑6kg第二阳离子包被剂，0‑20kg的第一阳离子降滤失剂，0‑20kg第二阳离子降滤失剂，0‑20kg的阳离子封堵剂，其余为钻井液基浆，其中阳离子抑制剂为分子量在小于500的季铵聚合物或叔铵聚合物，第一阳离子包被剂为分子量为40‑60万的聚丙烯酰胺，第二阳离子包被剂为分子量为150‑550万的聚丙烯酰胺，第一阳离子降滤失剂为阳离子褐煤，第二阳离子降滤失剂为阳离子木质素，阳离子封堵剂为粒径80‑200目的阳离子沥青。本发明提供的全阳离子钻井液全部主剂由阳离子型制剂组成，能够较好地与地层的电动电位相匹配，有效提高粘土矿物的稳定性，从而提高钻井速度，节约生产成本。

技术领域

本发明涉及一种全阳离子钻井液，属于油气钻井技术领域。

背景技术

在钻井过程中，井壁的稳定性能受地层粘土矿物分散、膨胀、收缩和坍塌等因素的影响。而井壁的稳定性直接影响钻井速度，而钻井速度的高低直接影响生产成本。经研究发现粘土矿物的稳定性与其电动电位有很大的关系，分析其原因为粘土矿物的电动电位控制着其扩散层的厚度和结合水的数量，一旦粘土矿物的电动电位发生变化，其扩散层的厚度和结合水的数量也随之发生变化，从而导致粘土矿物分散、膨胀、收缩或坍塌，稳定性降低。

在钻井过程中，粘土矿物与钻井液相接触，钻井液的电性必定会对粘土矿物的电动电位造成影响，从而影响粘土矿物稳定性。目前已有的阳离子聚合物水基钻井液(以下称“阳离子钻井液”)是二十世纪八十年代发展起来的一种新型水基钻井液体系。阳离子钻井液是以高分子量阳离子聚合物作包被絮凝剂、以小分子量阳离子有机化合物作为泥页岩抑制剂，并使用降滤失剂、增粘剂、封堵剂、润滑剂等处理剂的部分或全部而组成的。高分子量阳离子聚合物的包被絮凝作用和小分子量阳离子有机化合物的泥页岩抑制作用的相结合，使得阳离子水基钻井液体系较之传统的阴离子水基钻井液体系具有更强的抑制性(即抑制页岩中所含黏土矿物的水化、膨胀、分解作用，从而防止井塌)，在一定程度上维持了地层稳定，提高了机械钻速。

尽管现有的阳离子钻井液在提高机械钻速和储层保护方面见到一定效果，但是由于其中使用的降滤失剂、降粘剂以及封堵剂都是阴离子型物质，使得钻井液中出现了阴、阳离子处理剂的不相容问题，难以与地层各层的电动电位相等或匹配。但受条件限制，特别是阳离子处理剂的缺乏，在现有的阳离子钻井液体系中不得不较多地使用了阴离子型处理剂，这在一定程度上影响了这种体系的地层稳定性和抑制性。

发明内容

本发明提供一种全阳离子钻井液，能够较好地与地层的电动电位相匹配，有效提高粘土矿物的稳定性，并解决现有的阳离子钻井液阴、阳离子不相容的问题，从而提高钻井速度，节约生产成本。

本发明提供一种全阳离子钻井液，每立方米所述全阳离子钻井液由下述组分组成：

5-15kg的阳离子抑制剂，0-8kg的第一阳离子包被剂，0-6kg第二阳离子包被剂，0-20kg的第一阳离子降滤失剂，0-20kg第二阳离子降滤失剂，0-20kg的阳离子封堵剂，其余为钻井液基浆，其中

阳离子抑制剂选自分子量在小于500的季铵聚合物或叔铵聚合物，第一阳离子包被剂为分子量为40-60万的聚丙烯酰胺，第二阳离子包被剂为分子量为150-550万的聚丙烯酰胺，第一阳离子降滤失剂为阳离子褐煤，第二阳离子降滤失剂为阳离子木质素，阳离子封堵剂为粒径80-200目的阳离子沥青。

本发明通过在钻井液基浆中加入阳离子包被剂、阳离子抑制剂、阳离子降滤失剂、阳离子封堵剂四类单剂，形成全阳离子钻井液。本发明的全阳离子钻井液使其中的粘土颗粒电动电位在-10mV至-20mV左右，基本接近地层条件下粘土颗粒的电动电位，地层粘土矿物与本发明提供的全阳离子钻井液接触时其电动电位不发生变化，从而能达到稳定井壁、提高钻井速度目的。在钻井作业过程中，可通过在上述范围内调节各阳离子单剂的浓度来调节钻井液的电动电位和性能，使之平衡地层电动电位和满足现场要求。