阅读说明：本技术 阳离子水基钻井液体系及其制备方法 (Cationic water-based drilling fluid system and preparation method thereof ) 是由 逯贵广 袁俊秀 徐冬梅 于 2018-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阳离子水基钻井液体系及其制备方法,阳离子水基钻井液包括基浆、抑制剂、包被剂、降滤失剂、润滑剂、流型调节剂。其中以基浆为基准,抑制剂的用量为0.05-0.5%(w/v),包被剂的用量为0.5-1%(w/v),降滤失剂的用量为0.5-2%(w/v),润滑剂的用量为1-5%(w/v)、流型调节剂的用量为0.05-0.3%(w/v)。本发明的水基钻井液具有良好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能,有利于井壁加固,减少井壁失稳、掉块、垮塌、及卡钻的发生。(The invention discloses a cation water-based drilling fluid system and a preparation method thereof. Wherein the dosage of the inhibitor is 0.05-0.5% (w/v), the dosage of the coating agent is 0.5-1% (w/v), the dosage of the fluid loss additive is 0.5-2% (w/v), the dosage of the lubricant is 1-5% (w/v), and the dosage of the flow pattern regulator is 0.05-0.3% (w/v) based on the base slurry. The water-based drilling fluid disclosed by the invention has good inhibition performance, lubricating performance and filtration loss reduction performance, is beneficial to reinforcing the well wall, and reduces the occurrence of well wall instability, block falling, collapse and drill sticking.)

阳离子水基钻井液体系及其制备方法

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种阳离子水基钻井液体系及其制备方法。

背景技术

随着石油勘探与开发的发展，钻遇地层愈来愈复杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液的使用性能，提出了更高的要求。目前国内外通常使用的水基钻井液体系，使用的绝大部分是阴离子型处理剂，其通过氢键和范德华力吸附在粘土表面。这些处理剂本身带有阴离子基团，主要作用机理就是增加粘土颗粒的负电荷，强化这种负电水化效应，增加粘土颗粒表面水化膜厚度，同时通过电荷排斥作用避免团聚，以达到稳定胶体的目的。但这种负电性水基钻井液体系对于井壁和地层中的粘土矿物来讲，是一种不利因素。因为，凡是能使钻井液中粘土分散的因素也必然导致井壁和地层中粘土矿物的水化、膨胀和分散，造成井壁失稳，导致井壁垮塌、卡钻等复杂情况的发生。对上述问题，有必要对钻井液的性能进行改进，通过在钻井液体系中加入阳离子处理剂来提高钻井液体系的稳定性，抑制粘土分散、稳定井壁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子水基钻井液体系及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明所提供的一种阳离子水基钻井液体系及其制备方法，所述阳离子水基钻井液体系包括基浆、抑制剂、包被剂、降滤失剂、润滑剂、流型调节剂、加重剂；其中以基浆为基准：

流型调节剂的用量为0.05-0.3%（w/v）。

抑制剂的用量为0.05-0.5% （w/v）。

包被剂的用量为0.5-1% （w/v）。

降滤失剂的用量为0.5-2% （w/v）。

润滑剂的用量为1-5% （w/v）。

加重剂加量根据钻井液的密度调整。

所述流型调节剂为黄原胶，瓜尔胶的一种，或二者以任意比例组成的混合物。

所述降滤失剂为钻井液用羧甲基纤维素钠（CMC）或聚阴离子纤维素（PAC）的一种，或二者以任意比例组成的混合物。

所述抑制剂为聚胺抑制剂，作用在于增强所述水基钻井液的抑制性，抑制泥页岩的水化分散，有利于井壁加固。所述聚胺抑制剂优选南化集团研究院生产的NH型钻井液用聚胺抑制剂。

所述包被剂为低分子量阳离子聚丙烯酰胺，具有包被絮凝效果，可对泥页岩起到包被作用，能够抑制泥页岩的水化膨胀，有助于防止井壁坍塌。

所述润滑剂为植物油酯类润滑剂，作用在于增强所述水基钻井液的润滑性，所述植物油酯类润滑剂优选南化集团研究院生产的NH-EPL型钻井液用润滑剂。

所述加重剂为重晶石、石灰石、赤铁矿、方铁矿、氧化铁中的一种或几种，可根据钻井液密度的要求来决定加入量。

所述水基钻井液的制备方法如下：在充分搅拌状态下依次向基浆中加入流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、包被剂、润滑剂，最后根据所述水基钻井液的密度要求加入适量加重剂，获得所述阳离子水基钻井液。

本发明的有效益果和特点：

（1）本发明的钻井液具有较强的抑制性，在钻进时能够抑制泥页岩的分散；

（2）本发明的钻井液具有良好的润滑性，能有效提高钻井效率，减少井下事故的发生；

（3）本发明的钻井液具有良好的降滤失性；

（4）本发明钻井液体系抗温性好，抗温160℃，很好地解决了水基钻井液抗温能力弱的缺点。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。

实施例1

在高速搅拌状态下依次向4%基浆中加入、0.03%高粘度黄原胶（XC）、1%低粘聚阴离子纤维素（LV-PAC）、0.2%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量50万）、1.5%南化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.05g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系1^#。

实施例2

在高速搅拌状态下依次向4%基浆中加入、0.01%高粘度黄原胶（XC）、0.1%瓜尔胶、1%低粘羧甲基纤维素钠（LV-CMC）、0.1%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、1%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量78万）、2%化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂，最后加入石灰石粉加重钻井液体系的密度至1.2g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系2^#。

实施例3

在高速搅拌状态下依次向4%基浆中加入、0.1%瓜尔胶、0.8%低粘聚阴离子纤维素（LV-PAC）、0.1%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、0.8%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量100万）、1%化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.08g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系3^#。

实施例4

在高速搅拌状态下依次向3%基浆中加入、0.02%高粘度黄原胶（XC）、1%高粘聚阴离子纤维素（LV-PAC）、0.05%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量250万）、3%化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.2g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系4^#。

实施例5

在高速搅拌状态下依次向4%基浆中加入、0.03%高粘度黄原胶（XC）、0.5%低粘聚阴离子纤维素（LV-PAC）、0.5%高粘羧甲基纤维素钠、0.5%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量45万）、1.5%化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.05g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系5^#。

实施例6

在高速搅拌状态下依次向3%基浆中加入、0.05%高粘度黄原胶（XC）、1%高粘聚阴离子纤维素（LV-PAC）、0.3%南化集团研究院生产的NH-1聚胺抑制剂、0.5%阳离子聚丙烯酰胺（相对分子量100万）、1.5%化集团研究院生产的NH-EPL1钻井液用润滑剂、1.5%NH-EPL1，最后加入重晶石粉加重钻井液体系的密度至1.3g/cm³，获得所述阳离子水基钻井液体系6^#。

实施例7

（1）流变性能及失水性能评价

取上述实施例1～6制备获得的阳离子水基钻井液体系，利用六速旋转粘度计测试水基钻井液的流变性能；利用钻井液用中压失水仪测试体系30min的中压失水量(API失水)。测试条件为常温和经160℃热滚16h。

（2）抑制性能评价

取上述实施例1～6制备获得的水基钻井液，通过岩屑滚动回收率实验对其抑制性能的进行测试，测试条件为160℃热滚16h。

（3）润滑性能评价

取上述实施例1～6制备获得的水基钻井液，利用Fann21200极压润滑仪测润滑系数，评价体系的润滑性能，测试条件为常温和经160℃热滚16h。测试结果如表1。

表1 阳离子水基钻井液体系性能测试结果

通过表1的数据可以发现，本发明提供的水基钻井液，在具有良好流动性的同时具有较高的动塑比，有利于岩屑的悬浮和携带；本发明提供的水基钻井液岩屑滚动回收率≥99%，体现出更强的抑制性能，有利于井壁加固，减少井壁失稳及掉块、垮塌的发生，润滑系数小于0.09，满足现场施工的要求。