一种稳定泥页岩地层井壁的水基钻井液及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108659800A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201810300339.1(22)申请日2018.04.04(66)本国优先权数据201810259576.82018.03.27CN(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人刘敬平孙金声吕开河黄贤斌(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人严政刘依云(51)Int.Cl.C09K8/24(2006.01)C09K8/508(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称一种稳定泥页岩地层井壁的水基钻井液及其应用(57)摘要本发明涉及泥页岩地层钻井技术领域，一种稳定泥页岩地层井壁的水基钻井液及其应用，所述水基钻井液含有防水剂、纳米膜结构封堵剂、表面水化抑制剂、甲酸钾、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、膨润土和水，其中，所述防水剂为N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷，所述纳米膜结构封堵剂包括蒙脱土片层、式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元。将本发明的水基钻井液应用于泥页岩地层的钻井过程中，能够有效抑制泥页岩地层的水化膨胀与分散，有效封堵泥页岩地层，减缓岩石抗压强度降低，防止井壁坍塌、卡钻等，从而强化井壁稳定性并减少井下复杂情况。CN108659800ACN108659800A权利要求书1/1页1.一种水基钻井液，其特征在于，该水基钻井液含有防水剂、纳米膜结构封堵剂、表面水化抑制剂、甲酸钾、磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤树脂、膨润土和水，其中，所述防水剂为N-全氟烷基磺酰基丙基三乙氧硅烷，所述纳米膜结构封堵剂包括蒙脱土片层、式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，式(1)：式(2)：其中，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，R6为C1-C6的亚烷基，R7为H或Na。2.根据权利要求1所述的水基钻井液，其特征在于，相对于100重量份的水，所述防水剂的含量为0.05-0.5重量份、所述纳米膜结构封堵剂的含量为0.5-5重量份、所述表面水化抑制剂的含量为0.5-5重量份、所述甲酸钾的含量为0.5-5重量份、所述磺甲基酚醛树脂的含量为0.5-5重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为0.5-5重量份、所述膨润土的含量为0.5-5重量份。3.根据权利要求2所述的水基钻井液，其特征在于，相对于100重量份的水，所述防水剂的含量为0.1-0.5重量份、所述纳米膜结构封堵剂的含量为2-3重量份、所述表面水化抑制剂的含量为2-5重量份、所述甲酸钾的含量为2-4重量份、所述磺甲基酚醛树脂的含量为2-3重量份、所述磺化褐煤树脂的含量为2-3重量份、所述膨润土的含量为1-3重量份。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其特征在于，R1，R2，R3，R4和R5各自独立地为氢、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基；R6为亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其特征在于，式(1)所示的结构单元与蒙脱土片层的质量比为1：(0.02-0.1)；式(1)所示的结构单元与式(2)所示的结构单元的摩尔比为1：(1-5)。6.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其特征在于，所述表面水化抑制剂含有十二酸山梨醇酯和聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯的混合物。7.根据权利要求1-3中任意一项所述的水基钻井液，其特征在于，所述防水剂的结构式为C8F17SO2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3。8.权利要求1-7中任意一项所述的水基钻井液在稳定泥页岩地层井壁中的应用。2CN108659800A说明书1/9页一种稳定泥页岩地层井壁的水基钻井液及其应用技术领域[0001]本发明涉及泥页岩地层钻井技术领域，具体地涉及一种稳定泥页岩地层井壁的水基钻井液及其应用。背景技术[0002]长期以来，泥页岩地层钻井过程中井壁垮塌现象严重，井下复杂状况频发，使得钻井周期长、效率低、成本高，成为了制约油田勘探开发的主要技术瓶颈之一。泥页岩地层钻井的主要难点在于水敏性强、微裂缝和裂缝发育、浸泡时间长等引发的井壁垮塌、漏失、托压及卡钻等问题，核心是泥页岩地层水平段井眼的井壁稳定问题，井壁失稳及其由它而引发的各种井下复杂问题成为实现油气田安全、高效开发的重大技术难题。[0003]油基钻井液在泥页岩钻井过程中能够较好的防止井壁失稳，但其环境可接受性差，成本高。目前水基钻井液防止泥页岩水化膨胀的方法主要是加入胺基抑制剂、正电胶等，中和泥页岩表面的负电荷来达到抑制目的；或者通过改性纳米颗粒等材料，形成致密泥饼，降低钻井液滤失量，封堵泥页岩孔喉，减少滤液进入地层，