[发明专利]一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法

说明书

本发明涉及一种页岩气井用水基钻井液及其生产方法，依次包括如下步骤，⑴准备原料，水1000份；钠基膨润土45～50份；水溶性抑制加重剂Ⅱ型500份；水溶性抑制加重剂Ⅲ型100份；抑制防塌剂无荧光白沥青15～20份；固体聚合醇10～20份；降滤失剂10～20份；聚胺抑制剂0.5～1份；超细碳酸钙20～30份；极压润滑剂10～25份；包被抑制剂0.5～1份；⑵将钠基膨润土与水混合并搅拌，常温下养护至少24小时；⑶在搅拌下先加入水溶性抑制加重剂Ⅱ型和Ⅲ型，再加入抑制防塌剂无荧光白沥青和固体聚合醇，再加入降滤失剂和聚胺抑制剂，再加入超细碳酸钙和极压润滑剂，最后加入包被抑制剂，再调节pH值和密度。该钻井液具有高封堵性、强抑制性和极好的润滑性，可以满足页岩气水平井的安全钻井需求。

技术领域

本发明涉及一种页岩气井用水基钻井液，还涉及一种页岩气井用水基钻井液的生产方法，属于石油天然气钻井技术领域，可满足页岩气井施工的需要，以取代油基钻井液。

背景技术

21世纪以来，以美国为代表，通过水平井钻井和多级水力压裂开发技术掀起了“页岩气革命”，很快这股浪潮席卷全球，目前有约30个国家加入了页岩气勘探开发行列。我国也相继在四川长宁、威远，重庆涪陵、彭水，云南昭通等地开展了页岩气开发，并于2014年在重庆涪陵实现了页岩气商业化开发。

页岩气井在施工过中，由于页岩地层的特殊性和复杂性，页岩微裂缝和层理发育，水敏性强，在长水平段钻井中，不仅容易发生井漏、垮塌等问题，而且由于水平段较长还会带来摩阻、携岩及储层污染等问题，从而增大了施工中井下复杂故障的几率。国内外在页岩气水平井钻井过程中大多数首选油基钻井液技术，以应对长井段水平井存在的井壁失稳和高摩阻问题。但是油基钻井液存在以下几个不利因素：（1）由于钻井低成本的压力，油基钻井液的成本太高；（2）迫于越来越严格的环保法规要求，油基钻井液不利于地层及环境保护。而传统的强抑制水基钻井液又难以满足页岩气施工的要求。所以针对页岩气水平井的技术难题和环保要求，国内外各大钻井液公司纷纷研发了在性能、成本和环境保护等方面能够部分取代油基钻井液与合成基钻井液的页岩气井用水基钻井液，已满足新时代页岩气井施工的需要。

针对页岩气水平井的技术难题和环保要求，国外各大钻井液公司研发了在性能、成本和环境保护等方面能够取代油基钻井液的页岩气井用水基钻井液，形成了具有代表性的页岩气井用水基钻井液技术和产品，并有在一些井上成功应用的案例报道。M-I Swaco公司研制了多种环保型页岩气井用水基钻井液体系，包括ULTRADRIL体系、KLA-SHIELD体系和HydraGlyde体系。该体系能够提供良好的抑制性、润滑性、井眼净化能力和高的机械钻速，其无毒性使钻井作业产生的钻屑可直接排放，完钻后钻井液可回收使用，大大降低了钻井成本；目前该体系已成功用于环境敏感地区的高活性页岩钻井、深水钻井。

哈利伯顿公司研制了HYDRO-GUADRTM页岩气井用水基钻井液，该体系中通过聚胺盐和铝酸络合物提高体系的抑制性，采用快钻剂防止钻头泥包，可变形聚合物封堵剂紧密填充页岩微裂缝。已成功应用于沙特、埃及、非洲、墨西哥湾等地的活性泥页岩地层及深水钻井。

国内相关单位和研究机构也有这方面的研究，如张衍喜等研究了一种适应于页岩油气大段泥页岩的水基钻井液体系，该体系以聚合物、有机胺等具有强抑制性的处理剂为主，以纳米乳液、聚合醇、铝胺聚合物、沥青类产品为强封堵性处理剂为辅，加入高效润滑剂，形成铝胺聚合物润滑防塌体系。胜利油田钻井研究院研制的多硅基强封堵水基钻井液技术在页岩油气藏水平井东平1 井三开段进行成功应用。中国石油集团公司针对页岩垮塌和摩阻大等问题，成功开发出CQH-M1和DRHPW-1两套页岩气水基钻井液体系，并在四川长宁-威远区块和昭通区块成功应用数口页岩气水平井，但目前威远区块油基钻井液依然是主选钻井液体系。