发泡剂及可循环微泡钻井液及钻井工艺方法

摘要

本发明公开了一种发泡剂及可循环微泡钻井液及钻井工艺方法，发泡剂包括30％的十二烷基苯磺酸钠ABS，和70％的十二烷基硫酸钠SDS。可循环微泡钻井液是在4％－5％的预水化膨润土浆中，加入0.1％的氢氧化钠、0.2％－0.3％的黄原胶XC、0.2％－0.3％的中粘度絮状纤维素CMC及0.1％－0.3％上述的发泡剂。钻井施工中，首先配制上述的可循环微泡钻井液，然后应用这种可循环微泡钻井液进行钻井。可循环微泡钻井液中添加发泡剂后，形成微泡沫泥浆，防漏堵漏效果好、润滑性能好、流变性好，可明显提高钻探质量和钻进效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻探技术，尤其涉及一种发泡剂及可循环微泡钻井液及应用该钻井液进行钻井的工艺方法。

背景技术

固体矿产地层由于其形成条件的影响导致这种地层的构造异常复杂。通常裂隙、破碎带的发育会形成漏失层，在钻探过程中，钻井液会从这些漏失层中漏失，影响钻井施工的正常进行。特别是大距离水平定向钻进中，钻井液漏失、冒浆等问题增加了钻井施工的难度。而现有的钻井技术中，钻井液的防漏堵漏效果较差，降低了钻进的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种发泡剂及可循环微泡钻井液及钻井工艺方法，用这种发泡剂配制的可循环微泡钻井液的防漏堵漏效果较好，该钻井工艺方法钻进的效率较高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的发泡剂，它包括以下组份：十二烷基苯磺酸钠ABS和十二烷基硫酸钠SDS，两种组份的重量百分比分别为：

十二烷基苯磺酸钠ABS：20-40％；

十二烷基硫酸钠SDS：60-80％。

所述的两种组份的重量百分比分别为：

十二烷基苯磺酸钠ABS：30％；

十二烷基硫酸钠SDS：70％。

它还包括组份：α-烯烃磺酸盐AOS，三种组份的重量百分比分别为：

α-烯烃磺酸盐AOS：10-30％；

十二烷基苯磺酸钠ABS：20％-40％；

十二烷基硫酸钠SDS：40％-60％。

所述的三种组份的重量百分比分别为：

α-烯烃磺酸盐AOS：20％；

十二烷基苯磺酸钠ABS：30％；

十二烷基硫酸钠SDS：50％。

本发明的可循环微泡钻井液，所述的可循环微泡钻井液中包含预水化膨润土浆，所述预水化膨润土浆中，膨润土所占的重量百分比为4-5％；

所述的可循环微泡钻井液中还包含权利要求1-4所述的发泡剂，所述发泡剂在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比为0.1-0.3％；

所述的可循环微泡钻井液中还包含稳泡剂，所述稳泡剂包含以下组份：黄原胶XC和絮状纤维素CMC，

各组份在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比分别为：

黄原胶XC：0.2-0.3％；

絮状纤维素CMC：0.3％-0.5％。

所述的可循环微泡钻井液中还包含氢氧化钠，所述氢氧化钠在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比为：0.08-0.12％。

本发明的钻井工艺方法，包含以下步骤：

A、配制权利要求5所述的可循环微泡钻井液，所述可循环微泡钻井液中包含权利要求1-4所述的发泡剂；

B、应用步骤A所述的可循环微泡钻井液进行钻井。

所述的步骤A包含以下步骤：

A1、用水和膨润土配制4-5％的预水化膨润土浆，并加入氢氧化钠，充分搅拌，调整预水化膨润土浆的pH为9-11；

A2、加入0.2-0.3％的黄原胶XC和0.3-0.5％絮状纤维素CMC，搅拌10分钟后，加入0.1-0.3％发泡剂，充分搅拌，配制成所述的可循环微泡钻井液。

所述的步骤A2中，还加入少量的暂堵剂和磺化沥青。

所述的步骤B包含以下步骤：

B1、首先向钻孔中泵入所述的可循环微泡钻井液，将钻孔中的泥浆替换出来放掉；

B2、然后进行钻孔，并持续向钻孔内泵入可循环微泡钻井液，将从钻孔内排出的可循环微泡钻井液进行搅拌后，重新注入钻孔内；

所述的步骤B中，每钻进50米或钻时达12小时后，向可循环微泡钻井液中补充所述的发泡剂，及由黄原胶XC和絮状纤维素CMC组成的稳泡剂，使其保持在需要的浓度。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的发泡剂及可循环微泡钻井液及钻井工艺方法，由于可循环微泡钻井液中添加本发明的发泡剂，形成的微泡沫泥浆防漏堵漏效果好、润滑性能好、流变性好，可明显提高钻探的质量和钻进的效率。

具体实施方式

本发明的发泡剂，其较佳的具体实施方式是，它包括以下两种组份：十二烷基苯磺酸钠ABS和十二烷基硫酸钠SDS，两种组份的重量百分比分别为：

十二烷基苯磺酸钠ABS：20-40％，可以是20、25、30、35、40％等比例；

十二烷基硫酸钠SDS：60-80％，可以是60、65、70、75、80％等比例。

发泡剂还可以包括组份：α-烯烃磺酸盐AOS。这种情况一般是应用于地层温度较高的情况下，三种组份的重量百分比分别为：

α-烯烃磺酸盐AOS：10-30％，可以是10、15、20、25、30％等比例；

十二烷基苯磺酸钠ABS：20％-40％，可以是20、25、30、35、40％等比例；

十二烷基硫酸钠SDS：40％-60％，可以是40、45、50、55、60％等比例。

本发明的可循环微泡钻井液，其较佳的实施方式是，所述的可循环微泡钻井液的主液为预水化膨润土浆，所述预水化膨润土浆的主要成分为水和膨润土，其中，膨润土所占的重量百分比为4-5％，可以是4、4.5、5％等比例。

然后在预水化膨润土浆中加入上述的发泡剂，及稳泡剂和适量的氢氧化钠等。

其中，所述发泡剂在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比为0.1-0.3％，可以是0.1、0.2、0.3％等比例；

所述稳泡剂包含以下组份：黄原胶XC和絮状纤维素CMC，各组份在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比分别为：

黄原胶XC：0.2-0.3％，可以是0.2、0.25、0.3％等比例；

絮状纤维素CMC：0.2％-0.5％，可以是0.2、0.3、0.4、0.5％等比例。最好选用中性粘度的絮状纤维素CMC。

所述氢氧化钠在可循环微泡钻井液中所占的重量百分比为：0.08-0.12％，可以是0.08、0.1、0.12％等比例。

该可循环微泡钻井液常温下的性能见下表1：

  ρ  g/cm³  AV  mPa.s  PV  mPa.s  YP  Pa  Gel 10’/10”  Pa/Pa  FV  s  FL  ml   pH   0.8-1.10  40-55  10-29  15-22.5  5-9/13-19  40-110  ＜10  9.5

表中ρ为可循环微泡钻井液密度，AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力，Gel10’/10”为10s和10min的初切力和终切力，FV为漏斗粘度，FL为API(美国石油协会)滤失量。

该钻井在常温下其他的性能指标见下表2：

  抗钙能力，mg/l  ＞3000  抗盐能力，mg/l  ＞5000  抗油能力，％  ＞15  抗粘土能力，％  ＞5  岩屑回收率，％  ＞80

本发明的钻井工艺方法，包含以下步骤：

步骤1、首先配制上述的可循环微泡钻井液，所述可循环微泡钻井液中包含上述的发泡剂；

步骤2、应用步骤1所述的可循环微泡钻井液进行钻井。

上述的步骤1包含以下步骤：

步骤11、用水和膨润土配制4-5％的预水化膨润土浆，并加入氢氧化钠，充分搅拌，调整预水化膨润土浆的pH为9-11；

步骤12、加入0.2-0.3％的黄原胶XC和0.3-0.5％絮状纤维素CMC，搅拌10分钟后，加入0.1-0.3％发泡剂，充分搅拌，配制成所述的可循环微泡钻井液。在这个过程中，还可以加入少量的暂堵剂和磺化沥青，可以增加可循环微泡钻井液的防漏堵漏效果，应用于钻井施工时，可使井壁更光滑。

上述的步骤2包含以下步骤：

步骤21、首先向钻孔中注入所述的可循环微泡钻井液，将钻孔中的泥浆替换出来放掉；

步骤22、然后进行钻孔，并持续向钻孔内注入可循环微泡钻井液，将从钻孔内排出的可循环微泡钻井液进行搅拌后，重新注入钻孔内；

钻进过程中，为达到稳定泡沫的目的，要尽量保持发泡剂和稳泡剂的有效含量，每钻进50米或钻时达12小时后，向可循环微泡钻井液中补充所述的发泡剂，及由黄原胶XC和絮状纤维素CMC组成的稳泡剂，使其保持在需要的浓度。

在具体的施工过程中，要利用大功率搅拌机进行搅拌，保持泥浆性能的稳定。在施工现场也可以通过喷嘴进行喷射来产生微泡。

在钻井过程中，也要根据现场的具体情况，对可循环微泡钻井液的配料作适当的调整，具体如下：

遇到易涌水地段，应补充加粘稠材料和加重材料，增大可循环微泡钻井液的粘度和密度；

遇到渗漏地层或中等漏失地层，应提高可循环微泡钻井液的粘度，并适当加大发泡剂的加量，如果有条件的话，尽量提高搅拌机的转速，使产生的微泡更细小、更稳定。在严重漏失地层，除了提高可循环微泡钻井液的粘度外，还有必要加入以下几种堵漏剂或两种以上的复配堵漏剂。如颗粒状的沥青、核桃壳、焦炭粒；纤维状的锯末、棉纤维、花生壳、纸纤维；片状的云母片、稻草壳等；

遇到丰富的含盐地层，应适当加大发泡剂的量。

在泥岩中钻进中，应加大腐植酸钾含量，抑制泥岩膨胀缩径，泥岩自然造浆作用使得可循环微泡钻井液稠化时，应不断的补充一些稀溶液，避免老是排放泥浆，成本增加。

另外，配置可循环微泡钻井液时，应先加稳泡剂，后加发泡剂，避免大泡产生，另一方面应尽量提高搅拌机转速，使微泡均匀、细小。

由于泡沫可循环微泡钻井液粘度大，其中的砂岩不易沉淀，因此可循环微泡钻井液在使用前，最好进行沉淀除砂。或者安装机械除砂器对泥浆进行净化处理。

为提高可循环微泡钻井液的防漏堵漏效果，使钻井时在井壁上形成的泥皮更加致密，降低流失量，可以在每次加入发泡剂和稳泡剂的同时，加入少量暂堵剂和磺化沥青，使井壁更加稳定规则。

本发明的可循环微泡钻井液，添加本发明的发泡剂后形成的微泡沫泥浆密度低，降低了钻井施工时井眼中的液柱压力，并良好的防漏堵漏效果，还可以循环利用，降低了成本。

另外，微泡沫泥浆润滑性能好，流变性好，泥浆的剪切稀释作用明显。在钻头水眼高剪切速率处，微泡沫泥浆粘度变小，类似清水钻进；而在环空处，微泡沫泥浆粘度增大，很好的携带岩粉能力。这样既保持了孔底干净，避免了孔内其他事故，钻头、钻杆、接手等磨损减小，又提高了机械钻速，降低了勘探成本。

微泡沫泥浆还可以有效降低泥浆的失水量，在孔内形成薄而致密的泥皮，很好的保护孔壁。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。