一种防塌钻井液及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种防塌钻井液及其制备方法和应用 (Anti-sloughing drilling fluid and preparation method and application thereof ) 是由 高书阳 金军斌 柴龙 宋兆辉 宋碧涛 甄剑武 王显光 陈晓飞 于 2020-04-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及石油钻井领域的一种用于破碎性碳酸盐岩地层的防塌钻井液及其制备方法和应用。所述的防塌钻井液,可包含重量份计的以下组分：水1000重量份、钻井液膨润土15～40重量份、微纳米封堵剂5～35重量份,温敏型封堵防塌剂20～70重量份,石墨烯水凝胶15～30重量份,惰性加重剂0～1600重量份。本发明所述的防塌钻井液,具有良好防塌性能、流变性能、抗温性能和润滑性能,可有效降低破碎性碳酸盐岩地层的井壁失稳风险,减少蹩钻和阻卡,保证井下安全施工,具有广阔的应用前景。(The invention relates to an anti-collapse drilling fluid for a breakable carbonate stratum and a preparation method and application thereof, belonging to the field of petroleum drilling. The anti-sloughing drilling fluid can comprise the following components in parts by weight: 1000 parts of water, 15-40 parts of drilling fluid bentonite, 5-35 parts of micro-nano plugging agent, 20-70 parts of temperature-sensitive plugging anti-collapse agent, 15-30 parts of graphene hydrogel and 0-1600 parts of inert weighting agent. The anti-collapse drilling fluid disclosed by the invention has good anti-collapse performance, rheological performance, temperature resistance and lubricating performance, can effectively reduce the borehole wall instability risk of a fractured carbonate rock stratum, reduces bit bouncing and blocking, ensures safe underground construction, and has a wide application prospect.)
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，更进一步说，涉及一种防塌钻井液及其制备方法和应用。
背景技术
2007年以来，川西海相雷口坡组碳酸盐岩地层勘探开发取得重要突破，具有整体提交3000～5000亿方探明储量的资源潜力。但川西海相雷口坡地层破碎，地层胶结性差，层理及裂隙发育，井壁失稳情况突出，钻进及取芯过程中遇阻、卡钻、漏失等复杂情况频发，严重威胁了井下安全。据统计前期已完钻6口井共发生13次卡钻，复杂时效共计损失时间约230d；雷四段卡钻几率77.8％；掉块卡钻7井次，卡钻几率77.8％。其中YS1井取心钻具组合下钻至5754.04m遇阻卡，取心钻进至5796m遇阻卡，在井深5799.63m倒划眼遇阻；PZ1井在雷四段发生1次遇阻卡事件，制约了川西海相油气资源的开发进度。而我国西北地区的多井都钻遇了破碎性碳酸盐岩地层，都不同程度的出现了憋钻严重、掉块严重、阻卡等情况，严重的出现了卡钻、断钻具的事故，极大的威胁井下安全，对钻井施工危害大，造成了极大的经济损失，成为困扰国内外石油工程界的难题。
授权公告号为CN103740343B(申请号201410021057.X)的中国专利介绍了一种Na2SiO3-KCl防塌钻井液及其制备方法，该发明主要针对强水化分散泥页岩地层的缩径、井塌和卡钻问题，但其防塌手段为Na2SiO3的封堵作用和KCl的抑制作用，手段较为单一，效果有限。公开号为CN104277803A(申请号为201410451916.9)的中国专利提供了一种KCl封堵防塌钻井液，主要通过改性沥青、成膜固壁材料封堵、涂覆井壁，起到封堵防塌效应，但该方法无法对破碎性碳酸盐岩起到井壁固化作用。与此类似，公开号为CN105038736A(申请号为201510335511.3)和公开号为CN 104962257A(申请号为201510335509.6)的中国专利也分别给出了正电聚醇防塌钻井液和减摩型硅基防塌钻井液体系，该两类体系主要是针对泥页岩地层，应用正电聚醇、有机硅等材料封堵岩石裂缝、微裂缝，然其封堵效果并不明显，也无法形成对破碎性地层的固化效果。朱金智等(朱金智，邹盛礼.塔参1井破碎性白云岩地层防塌技术.石油钻探技术1999.4.)经室内一系列封堵试验，现场采用密度适当的钻井液并加入软化点适当、颗粒度较小的封堵材料加强对地层裂缝、微裂缝的封堵，但仅靠沥青类封堵材料无法达到破碎性地层井壁固化的作用。黄贤杰(黄贤杰.龙深1井破碎带地层防漏堵漏技术及井壁稳定性.西部探矿工程.2008.)介绍了龙深1井雷口坡组破碎性地层卡钻情况，并提出了物化封固—抑制水化—化学反渗透—有效应力支撑”、“四元协同”钻井液防塌技术理论，对破碎性碳酸盐岩地层井壁稳定技术措施的制定具有指导意义，然其并未给钻井液方面具体操作措施。
因此若能开发一种破碎性碳酸盐岩岩安全钻进的钻井液，防止破碎性碳酸盐岩垮塌掉块，可减少井壁失稳的问题，减少处理井下复杂情况的时间，对于降低钻井综合成本、提高钻井效率、加快勘探开发速度均具有极其重要的社会和经济意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的钻探破碎性碳酸盐岩地层时，地层易于发生垮塌、掉块，造成扭矩异常、阻卡复杂情况的发生，严重影响井下安全钻进的问题，本发明提出一种防塌钻井液。具体地说涉及一种防塌钻井液及其制备方法和应用。本发明的钻井液具有良好的防塌能力和粘结固壁效应，润滑性能良好、抗温性能优异，可大幅度的提高钻井液的携岩能力，便于携带大掉块，保持井眼畅通，防止阻卡的发生，保证井下安全。与其他体系相比，该体系可对破碎性地层形成粘结固化，达到强化加固井壁的作用，可有效防止井壁失稳，在现场应用效果良好。
本发明目的之一是提供一种防塌钻井液，可包含重量份数计的以下组分：
水1000重量份；
钻井液膨润土15～40重量份，优选15～30重量份，
微纳米封堵剂5～35重量份，优选10～20重量份，
温敏型封堵防塌剂20～70重量份，优选30～50重量份，
石墨烯水凝胶15～30重量份，优选20～30重量份；
惰性加重剂0～1600重量份。
其中，
所述钻井液膨润土可用于调节流型、降滤失，具体可为钠基膨润土。
所述微纳米封堵剂可为核壳结构的无机/聚合物；所述核壳结构的无机/聚合物粒径可在0.1～1.0μm之间。所述微纳米封堵剂可选自可变性聚合物封堵剂，具体可为核壳结构的无机/聚合物类封堵剂。所述微纳米封堵剂与超细碳酸钙配合，可进一步增强对微裂缝的封堵效果。具体地，所述微纳米封堵剂可选用中国石化石油工程技术研究院研制的可变形聚合物封堵剂SMNP-1、及成都西油华巍科技有限公司生产的可变形封堵微粒FDFT-1。
所述温敏型封堵防塌剂用量为20～70重量份，优选30～50重量份，更优选为35～45重量份；其可为不同软化点的沥青复合防塌剂，软化点范围优选60℃～160℃，可适应不同井段需要。本申请采用温敏型沥青质封堵防塌剂进一步填充隔离井壁岩石，防止井筒滤液渗透。具体地，所述温敏型封堵防塌剂可选用中国石化石油工程技术研究院研制的SMNA-1(软化点80℃～160℃)、SMShield-2(软化点60℃～150℃)、SMLS-1(软化点140℃～160℃)或SMLS-2(软化点120℃～160℃)及磺化沥青粉FT-3(新乡市第七化工有限公司生产，软化点120℃～140℃)中的至少一种。
所述石墨烯水凝胶可在井筒压力作用下压缩组装，紧密排列，形成一个整体，起到粘结、固化破碎性地层，防止掉块的产生。其形成的凝胶体具有较高的压缩强度和弹性，该组分以微米级颗粒分散于钻井液体系中，与井壁接触后，可在压差的作用下发生塑性变形，并相互粘结形成一个整体，达到强化加固井壁的作用。优选地，所述石墨烯水凝胶的粒径分布范围可为0.1～20μm，可变性度可为40～65％，压缩强度可为35～55MPa。具体地，所述石墨烯水凝胶可为中国石化石油工程院研制的SMCG-1(体系中粒径分布范围3～20μm，可变性度45％，压缩强度50MPa)、SMCG-2(体系中粒径分布范围0.1～10μm，可变性度60％，压缩强度40MPa)。
或者，
所述石墨烯水凝胶可通过如下方法制备而成：
称取30～80mg氧化石墨烯，加入0.2～0.4g尿素和0.1～0.4g对甲苯磺酸钠，再加入水进行混合均匀；将混合后的物质装入反应釜中升温反应，得到粗产品，洗涤、干燥，得到所述石墨烯水凝胶。所述升温可为升温至120～160℃，反应时间可为6～10h。
具体地，所述石墨烯水凝胶的制备方法可包括以下步骤：
称取30～80mg(优选40～70mg)的氧化石墨烯GO，加入0.2～0.4g(优选0.25～0.35g)尿素和0.2～0.4g(0.25～0.35g)对甲苯磺酸钠，再加入10～50ml(优选25～35mL)蒸馏水。将混合后的物质超声分散1～4h(优选1.5～2.5h)，再装入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，升温至120～160℃，反应6～10h，即得到墨绿色的石墨烯水凝胶粗产品。将得到的石墨烯水凝胶粗产品分别用乙醇和去离子水洗涤多次，冷冻干燥，即得到用于防塌钻井液的石墨烯水凝胶产品。
其中，所述氧化石墨烯GO具体制备方法可包括以下步骤：
将1.0～3.0g石墨粉至于70～85℃的8～20g混合溶液中反应3～7小时，然后冷却至室温；再用水稀释均匀后静置、洗滤干燥后加入到0～2℃的60～100ml H2SO4中，添加6～10g KMnO4后在30～40℃下搅拌，再加入去离子水和20～40％H2O2至混合物颜色变为明黄色，经洗滤后即可得。
具体地，所述氧化石墨烯GO具体制备方法可包括以下步骤：将1.0～3.0g(优选1.5～2.5g)石墨粉至于70～85℃的8～20g混合溶液中3～7小时(优选4.5～5.5小时)，冷却至室温；后用150～300ml(优选175～250ml)去离子水稀释均匀后静置16～34小时(优选20～30小时)；用布氏漏斗将该混合物洗滤至pH呈中性，并经干燥后加入到0～2℃的60～100mlH2SO4(优选70～80mL)中；在搅拌条件下缓慢加入6～10g(优选7～8g)KMnO4。将该混合物在30～40℃下搅拌1～5小时，后加入300～500ml(优选350～450ml)去离子水和8～12ml(优选9～11ml)20～40％H2O2至混合物颜色变为明黄色，最后经10～30％HCl水溶液洗滤后即可得。其中，所述混合溶液选自H2SO4、K2S2O8和P2O5的混合溶液；其中，H2SO4：K2S2O8：P2O5的重量比为：(6～10):(0.5～1.2):(0.5～1.2)，优选(8～10):(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
所述惰性加重剂可选自本领域常见惰性加重剂，如重晶石加重材料。所述重晶石加重材料的密度可为3.8～4.3g/cm3。
优选地，
所述防塌钻井液还可包含聚合物包被剂；以所述水的用量为1000重量份计，所述聚合物包被剂用量可为1.5～6重量份，优选2～3重量份；所述聚合物包被剂可选自两性离子聚合物包被剂(具体可选自FA367等)、部分水解聚丙烯酰胺钾盐(具体可选自K-PAM等)中至少一种。所述聚合物包被剂主要用于防止地层中存在的黏土矿物水化膨胀造成劣质固相污染。
优选地，所述防塌钻井液还可包含聚合物降滤失剂；以所述水的用量为1000重量份计，所述聚合物降滤失剂用量可为2～8重量份，优选3～7重量份；所述聚合物降滤失剂可选自低粘聚阴离子纤维素(具体可选自低粘改性聚阴离子纤维素，例如PAC-LV)、磺酸盐共聚物降滤失剂中的至少一种；其中，所述磺酸盐共聚物降滤失剂(具体可如中国石化石油工程技术研究院生产的SMPFL-L、SMPFL-M，山东得顺源石油科技有限公司生产的DSP-2等)中的至少一种。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含磺甲基酚醛树脂；以所述水的用量为1000重量份计，所述磺甲基酚醛树脂用量可为20～45重量份，优选为30～40重量份。所述磺甲基酚醛树脂和褐煤树脂具有改善泥饼质量，降低钻井液高温高压滤失量的作用，具有较强的抗温抗盐性能。所述磺甲基酚醛树脂可用于降低高温高压失水。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含聚合物提切剂；以所述水的用量为1000重量份计，所述聚合物提切剂的用量可为1～8重量份，优选2～4重量份；所述聚合物提切剂主要用于调整钻井液流变形态，提高体系切力，体系动塑比可达0.4～1.0，便于携带较大尺寸掉块，保持井眼通畅。所述聚合物提切剂可选自改性黄原胶类、超支化丙烯酰胺类和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)类聚合物中的至少一种。具体地，所述改性黄原胶类可选自中国石化石油工程技术院生产的具有低增粘效应的高效提切剂SMTQ-1，在体系中增粘效果不显著，可有效提高体系的动塑比；所述超支化丙烯酰胺类和AMPS聚合物可选自中国石化石油工程技术院生产的高效提切剂SMTQ-2。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含润滑剂；具体可选自极压润滑剂；以所述水的用量为1000重量份计，所述极压润滑剂的用量可为20～45重量份，优选为25～45重量份，更优选为27～35重量份。所述润滑剂可采用中国石化石油工程技术研究院研发的SMJH-1、抗高温抗饱和盐润滑剂(例如成都西油华巍科技有限公司的RH220、RH200)中的至少一种。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含褐煤树脂；以所述水的用量为1000重量份计，所述褐煤树脂的用量可为20～45重量份，优选为30～40重量份。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含碱性物质；以所述水的用量为1000重量份计，所述碱性物质的用量可为4～9重量份，优选5～6重量份；所述碱性物质可选自NaOH和/或KOH。所述碱性物质用于调节体系pH值在8～11。
优选地，所述的防塌钻井液还可包含超细碳酸钙；以所述水的用量为1000重量份计，所述超细碳酸钙的用量可为20～40重量份，优选为25～30重量份；所述超细碳酸钙主要用于封堵破碎性地层中大量存在的裂缝和微裂缝。按粒径大小不同分为300目、500目、800目、1250目和2500目几种类型，实际操作过程中，需依据地层裂缝尺寸的不同进行复配，获得最佳的粒径配比。
本发明所述钻井液体系具有优异的粘结固壁能力，有效防止破碎性碳酸盐岩坍塌掉块；体系润滑性能优良，可有效降低大斜度井、水平井摩阻；体系携岩能力强，有效清扫携带掉块，保持井眼畅通。
本发明目的之二是提供所述的防塌钻井液的制备方法，可包括以下步骤：
首先用所述的水和钻井液膨润土制备钻井液用膨润土浆；然后向已经水化好的膨润土浆中加入包括所述微纳米封堵剂、温敏型封堵防塌剂、石墨烯水凝胶在内的组分，最后加入惰性加重剂加重，即得。
优选地，可包括以下步骤：
首先用水和钻井液膨润土制备钻井液用膨润土浆(其具体做法为向水中加入适量钻井液膨润土，搅拌24～48h至膨润土充分水化)；然后向已经水化好的膨润土浆中加入聚合物降滤失剂；待其充分溶解后分别加入磺甲基酚醛树脂、褐煤树脂、碱性物质、超细碳酸钙、微纳米封堵剂、温敏型封堵防塌剂、石墨烯水凝胶和润滑剂，随后加入聚合物包被剂和聚合物提切剂，最后加入惰性加重剂加重，即得。
本发明的制备方法中使用的反应器或反应设备均为现有技术中通常的反应器或反应设备。
本发明目的之三是提供所述的制备方法制备的钻井液。
本发明目的之四是提供所述的防塌钻井液在破碎性碳酸盐岩地层钻井中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点和效果如下：
1.本发明所示的钻井液体系具有极强的防塌性能，不仅适用于普通泥页岩地层钻进，更对于破碎性碳酸盐岩地层防塌具有显著的效果；
2.本发明采用不同粒径级配的微纳米封堵剂封堵破碎性地层微裂缝，并采用温敏型沥青质封堵防塌剂进一步填充隔离井壁岩石，防止井筒滤液渗透。此外，体系进一步引入石墨烯水泥胶，可在井筒压力作用下压缩组装，紧密排列，形成一个整体，起到粘结、固化破碎性地层的作用。
3.与常规钻井液相比，本发明所示钻井液体系具有高切力，高动塑比特征，更便于携带较大尺寸掉块，保持井眼通畅，保证井下安全；
4.本发明的钻井液体系抗温能力强，抗温可达160℃；润滑性能好，适用于大斜度井或长水平井钻进；
5.本发明中配制的适用于破碎性碳酸盐岩地层的防塌钻井液体系，具有良好防塌性能、流变性能、抗温性能和润滑性能，塑性黏度PV在20～50mPa·s，动切力YP在5.0～20.0Pa，初/终切Gel为1.0～30.0Pa/5.0～60.0Pa，动塑比在0.4～1.0，160℃下高温高压滤失量＜6mL，极压润滑系数＜0.13，可有效降低破碎性碳酸盐岩地层的井壁失稳风险，减少蹩钻和阻卡，保证井下安全施工，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例5的岩屑返出情况；
图2为实施例5钻井液滤失量，其中FLHTHP为三开钻进过程中的高温高压滤失量，FLAPI为中压滤失量；横坐标为深度(m)，纵坐标为滤失量(mL)；
图3为实施例5钻井液粘滞系数；横坐标为深度(m)，纵坐标为粘滞系数。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实施例原料均为市售产品。
实施例1：
本实施例涉及一种适用于破碎性碳酸盐岩地层安全钻进的防塌钻井液，各组分按重量份计，包括1000份水，30份钠基膨润土，4份聚合物降滤失剂PAC-L V(郑州东方助剂有限公司)，30份褐煤树脂SPNH(昆明金思达化工有限公司)，30份钻井液用磺甲基酚醛树脂SMP-2(郑州东方助剂有限公司)，5份NaOH，20份超细碳酸钙，15份SMNP-1(粒径为0.1～10μm，中国石化石油工程技术研究院)，20份SM-Shield-2(中国石化石油工程技术研究院)、20份SMNA-1，20份SMCG-2(中国石化石油工程院)，4份SMTQ-1(中国石化石油工程技术院)，3份FA367(济南昊丰化工有限公司)，30份SMJH-1(中国石化石油工程技术研究院)，103份重晶石(重晶石密度为4.3g/cm3)。超细碳酸钙粒径由500目、800目和2500目三种等重量比例混配。
该实施例具体配制方法为：首先将30份钠基膨润土溶于1000份水中，500r/min搅拌24h充分水化，待水化后在8000r/min条件下将4份LV-PAC加入土浆中充分溶解，随后依次将30份SPNH，30份SMP-2，5份NaOH，20份超细碳酸钙，15份SMNP-1，20份SMNA-1、20份SM-Shield-2，20份SMCG-2，4份SMTQ-1，3份FA367，30份SMJH-1加入并搅拌均匀，最后将103份重晶石加入，搅拌均匀即可制得防塌钻井液。
所述高密度水基钻井液pH值在8.5，体系密度1.20g/cm3，主要性能如表1所示，满足破碎性地层安全钻进及携岩要求。表1中各测试项均依据GB-T-167483.1-2006所述标准执行。
表1实施例1钻井液性能
实施例2：
本实施例涉及一种适用于破碎性碳酸盐岩地层安全钻进的防塌钻井液，各组分按重量份计，包括1000份水，25份钠基膨润土，6份SMPFL-L(中国石化石油工程技术研究院)，30份SPNH，30份SMP-2，6份NaOH，25份超细碳酸钙，15份SMNP-1，20份SMLS-1(中国石化石油工程技术研究院)、20份SMNA-1，25份SMCG-2，3份SMTQ-1，3份FA367，30份SMJH-1，630份重晶石。超细碳酸钙粒径由500目、800目和2500目三种等重量比例混配。各组分均为市售产品。
该实施例具体配制方法为：首先将25份钠基膨润土溶于1000份水中，500r/min搅拌24小时充分水化，待水化后在8000r/min条件下将6份SMPFL-L加入土浆中充分溶解，随后依次将30份SPNH，30份SMP-2，6份NaOH，25份超细碳酸钙，15份SMNP-1，20份SMLS-1，20份SMNA-1，25份SMCG-2，3份SMTQ-1，3份FA367，30份SMJH-1加入并搅拌均匀，最后将630份重晶石加入，搅拌均匀即可制得防塌钻井液。
所述高密度水基钻井液pH值在9.0，体系密度1.50g/cm3，主要性能如表2所示，满足破碎性地层安全钻进及携岩要求。
表2实施例2钻井液性能
实施例3：
本实施例涉及一种适用于破碎性碳酸盐岩地层安全钻进的防塌钻井液，各组分按重量份计，包括1000份水，15份钠基膨润土，6份SMPFL-L，35份SPNH，35份SMP-2，6份NaOH，30份超细碳酸钙，10份SMNP-1，20份SMNA-1、20份SMLS-1，25份SMCG-2，4份SMTQ-1，3份KPAM，30份SMJH-1，1300份重晶石。超细碳酸钙粒径由800目和2500目两种等重量比例混配。各组分均为市售产品。
该实施例具体配制方法为：首先将15份钠基膨润土溶于1000份水中，500r/min搅拌24小时充分水化，待水化后在8000r/min条件下将6份SMPFL-L加入土浆中充分溶解，随后依次将35份SPNH，35份SMP-2，6份NaOH，30份超细碳酸钙，10份SMNP-1，20份SMNA-1、20份SMLS-1，25份SMCG-2，4份SMTQ-1，3份KPAM(郑州东方助剂有限公司生产)，30份SMJH-1加入并搅拌均匀，最后将1300份重晶石加入，搅拌均匀即可制得防塌钻井液。
所述高密度水基钻井液pH值在9.0，体系密度1.81g/cm3，主要性能如表3所示，满足破碎性地层安全钻进及携岩要求。
表3实施例3钻井液性能
实施例4：
所述制备方法步骤与实施例1相同，除了使用石墨烯水凝胶GPH替换SMCG-2。其中所述石墨烯水凝胶GPH的具体制备方法为：
先制备氧化石墨烯GO：将2g石墨粉(日本SEC公司SNO天然石墨粉)至于80℃的H2SO4(5mL)、K2S2O8(1.0g)和P2O5(1.0g)混合溶液中5小时，冷却至室温；后用200ml去离子水稀释均匀后静置24小时；用布氏漏斗将该混合物洗滤至pH呈中性，并经干燥后加入到0℃的80mlH2SO4(80mL)中；在搅拌条件下缓慢加入8gKMnO4。将该混合物在35℃下搅拌2小时，后加入400ml去离子水和10ml 30％H2O2至混合物颜色变为明黄色，最后经10％HCl水溶液洗滤后即可得，备用。
再制备石墨烯水凝胶GPH：称取60mg的所述氧化石墨烯GO，加入0.3g尿素和0.3g对甲苯磺酸钠，再加入30mL蒸馏水。将混合后的物质超声分散2h，再装入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，升温至160℃，反应8h，即得到墨绿色的石墨烯水凝胶粗产品。将得到的石墨烯水凝胶粗产品分别用乙醇和去离子水洗涤3次，冷冻干燥，即得到用于防塌钻井液的石墨烯水凝胶产品。
所述高密度水基钻井液pH值在8～11，体系密度1.20g/cm3，主要性能如表4所示，满足破碎性地层安全钻进及携岩要求。
表4实施例4钻井液性能
对比例1：
本对比例涉及的防塌钻井液，各组分按重量份计，包括1000份水，30份钠基膨润土，4份聚合物降滤失剂PAC-LV，30份褐煤树脂SPNH，30份钻井液用磺甲基酚醛树脂SMP-2，5份NaOH，20份超细碳酸钙，15份西油华巍生产的可变形封堵微粒FDFT-1，40份新乡七化生产的磺化沥青粉FT-3，3份FA367，20份市售液体润滑剂RH200，10份市售固体润滑剂RT-1，103份重晶石(重晶石密度为4.3g/cm3)。超细碳酸钙粒径由500目、800目和2500目三种等重量比例混配。
该对比例具体配制方法为：首先将30份钠基膨润土溶于1000份水中，500r/min搅拌24小时充分水化，待水化后在8000r/min条件下将4份PAC-LV加入土浆中充分溶解，随后依次将30份SPNH，30份SMP-2，5份NaOH，20份超细碳酸钙，15份FDFT-1，40份FT-3，3份FA367，20份RH200，10份固体润滑剂加入并搅拌均匀，最后将103份重晶石加入，搅拌均匀即可制得防塌钻井液。
所述高密度水基钻井液pH值在8.5，体系密度1.20g/cm3，主要性能如表5所示，该体系高温高压滤失量较大，不能满足破碎性地层安全钻进的要求，且体系粘滞系数较大，存在加大的卡钻风险。
表5对比例1钻井液性能
实施例5：
对该实施例所述的钻井液体系在新疆、四川等多个区块的若干口井进行了现场试验，其中在PZ4-2H井，具体实施如下：
1.性能优化
以PZ4-2H井上开次井浆(以重量份数计，该井浆包含1000份水，20份钠基膨润土，4份聚合物降滤失剂PAC-LV，20份褐煤树脂SPNH，20份钻井液用磺甲基酚醛树脂SMP-2，3份NaOH，10份西油华巍生产的可变形封堵微粒FDFT-1，15份新乡七化生产的磺化沥青粉FT-3，630份重晶石；体系密度1.50g/cm3；)为基础，经室内实验优化后，确定处理剂加量：3份SMPFL-L，20份SPNH，20份SMP-2，3份NaOH，30份超细碳酸钙(采用800目、1250目和2500目的超细碳酸钙按照1:1:1的重量比例进行复配)，10份SMNP-1，15份SMLS-1，15份SMNA-1(中石化石油工程技术研究院)，25份SMCG-2，4份SMTQ-1，3份K-PAM，30份SMJH-1加入并搅拌均匀，经150℃×16h高温滚动老化后，性能如下：
表6现场井浆性能优化实验
通过上述现场室内优化实验可以发现：经优化后，现场钻井液滤失性能明显改善，中压滤失量由5.8ml降低至1.5ml，高温高压滤失量由26ml降低至6.4ml，微纳米封堵剂、变形封堵剂、磺化类降滤失材料的加入起到了明显的效果。
2.体系维护
(1)根据所测钻井液性能，选用抗高温处理剂SPNH、SMP-2、SMPFL-L等复配成胶液进行维护处理，确保钻井液体系具有良好的抗高温稳定性。
(2)使用KPAM等提高钻井液的抑制性的同时；增强钻井液的剪切稀释特性，有利于提高泵功率，以达到提高机械钻速的目的。
(3)用SMNP-1、SMLS-1、SMCG-2等维持钻井液强的封堵性，严格控制API滤失量≤3mL，HTHP滤失量≤10mL。
(4)钻具及套管防磨措施：在钻井液中加足润滑剂，保持体系中润滑剂含量不低于4％，并根据消耗量及时补充。注意观察钻进及起下钻过程中摩阻和扭矩变化，则根据情况加大润滑剂的用量。
(5)钻井中注意观察岩屑返出量，判断井下是否发生岩屑沉积，利用机械和水力防止和清除岩屑床。钻进中维护钻井液具有良好的流变性能和携岩能力，动塑比控制在0.4～0.6之间，并适当提高低转速条件下粘度值，以增强其携岩能力；
(6)使用好固控设备，严格控制钻井液中的劣质固相含量和低密度固相。根据需要，间断使用离心机，遇气侵，使用除气器。
3.实施效果
2019年9月，经19.5天施工，PZ4-2H井顺利钻至完钻井深6573m，累计三开进尺690m。在旋转导向钻进过程中扭矩平稳，无憋卡等复杂情况；返砂正常，无掉块；钻井液性能稳定，表明采用的钻井液体系较好的解决了雷口坡破碎性碳酸盐岩的井壁失稳难题。
(1)封堵性能突出，有效保证了破碎性地层的井壁稳定性能
在保证体系中聚合物类和磺化类降滤失材料含量的基础上，强化钻井液体系对破碎性地层微裂缝的封堵和固结作用。在实施过程中，采用纳米材料与微米材料复配、颗粒类封堵材料与可变性材料协同作用的方式达到了较好的封堵效果。其中，在物理封堵方面，根据电镜扫描获得的裂缝宽度数据，采用800目、1250目和2500目的超细碳酸钙按照1:1:1的重量比例进行复配，并结合了SMNP-1等材料，形成了良好的粒径分布，很好的契合了裂缝宽度，起到了较好的物理封堵作用。此外，体系采用了SMLS-1、SMNA-1等不同软化点的可变性封堵材料，可促进形成致密的、渗透率低的泥饼，降低钻井液在地层中的压力穿透作用。此外SMCG-2的加入，可在井筒压力作用下压缩组装，紧密排列，形成一个整体，起到粘结、固化破碎性地层的作用。通过上述技术措施，大大提高了体系的封堵性能，钻进过程中体系中压滤失量1.6～3.0mL，150℃高温高压滤失量8～10mL(见图2)，高温高压泥饼致密，韧性强，厚度小于1.5mm，保证了破碎性井段的井壁稳定，返砂无掉块(具体岩屑返出情况请见图1)。
从图1可以看到，返出岩屑规整，大小均匀，无掉块，说明体系起到良好的井壁稳定作用。
(2)润滑性能好，起到了良好的降摩减阻作用。
润滑剂的加入有效降低了钻井液体系的润滑系数，整个三开钻进过程中体系粘滞系数Kf0.08～0.10(见图3)，良好的润滑性能有效保证了旋转导向的正常钻进，起下钻过程顺畅，最大摩阻15t。
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