一種無土相暫堵儲層保護鉆井液及其制備方法與應用

本發明涉及一種無土相暫堵儲層保護鉆井液及其制備方法與應用，屬于海洋油氣鉆采。

背景技術：

1、與常規的陸上和近海石油勘探開發相比，深水區域的勘探與開發面臨獨特的挑戰。深水區域遠離海岸，風、河流和海洋攜帶的沉積物較為細小，地層中的巖石通常表現出易膨脹、分散性高、易漏失等特性。這些因素導致鉆井過程中會產生過量的固相顆粒，進而影響鉆井作業的效率。此外，隨著水深的增加，深水鉆井液的密度安全窗口逐漸變窄，加之海底泥線溫度較低，以及離岸作業條件的限制，這些都對鉆井液的性能提出了更高的要求。深水鉆井液不僅需要適應復雜的地質條件，還需在低溫高壓環境中保持穩定，以確保鉆井作業的順利進行。

2、因此，深水鉆井工程需要更加精密的規劃和先進的技術支持，以應對復雜的地質和環境挑戰，確保油氣資源的勘探與開發能夠高效、安全地進行。如果使用過平衡鉆井,則會使得鉆井液在正壓差下侵入地層,使得地層中的巖石受到流體的浸泡，降低了井壁的力學性能，造成井壁失穩。針對井壁失穩嚴重的情況，在選擇鉆井液體系時，需增強鉆井液的封堵能力和水化抑制性能。同時，必須調節鉆井液的流變性和濾失性以能夠適應復雜的鉆井環境。這些措施不僅可以有效防止井壁失穩，還能提高整體鉆井作業的效率和安全性。

3、目前，關于深水儲層保護鉆井液的研究較少，主要以合成基鉆井液為主，如：專利文獻cn109971440a公開了一種環保易降解合成基鉆井液，選用天然產物或其改性物為體系的乳化劑、降濾失劑，制備出一種環保易降解合成基鉆井液，該體系除了抑制性強，潤滑性好等油基/合成基共有的有點之外，其生物毒性低，易降解，能滿足施工過程中的環保要求。專利文獻cn108276974a公開了一種深水恒流變合成基鉆井液，通過乳化劑、合成有機物類降濾失劑和天然有機物類降濾失劑的協同作用提高了深水恒流變合成基鉆井液的恒流變性能，具有真正意義的“恒流變”。總之，目前關于深水儲層保護鉆井液的研究主要集中在合成基鉆井液，但是合成基鉆井液成本較高，并且合成基鉆井液體系的流變性受溫度的影響變化比較大，溫度變化較大時粘度和切力很難控制，特別是合成基鉆井液在長時間靜止時粘度和切力變化更大，更容易導致井漏發生。

4、因此，開發一種低成本且能滿足海洋深水油氣鉆井需求的深水油氣儲層水基鉆井液體系，目前海洋油氣鉆采技術領域的重點攻關方向之一。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，尤其是現有在深水油氣儲層鉆井過程中，鉆井液容易侵入儲層，合成基鉆井液成本高的難題，本發明提供一種無土相暫堵儲層保護鉆井液及其制備方法與應用。

2、本發明的無土相暫堵儲層保護鉆井液在海底低溫高壓條件下能夠保持優異的流變性，顯著降低濾失量并具有良好的封堵效果，并且能夠根據儲層溫度的變化自動解堵，從而恢復淺層氣開采過程中的儲層滲透率，顯著提升儲層保護效果，成本低。

3、本發明的技術方案如下：

4、一種無土相暫堵儲層保護鉆井液，所述暫堵儲層保護鉆井液包括以下組分：

5、天然海水、氫氧化鈉、氯化鈉、氯化鉀、乙二醇、降濾失劑、增粘包被劑、聚胺、鉆井液用淀粉、防泥包潤滑劑、改性樹脂、自解堵封堵劑、水合物抑制劑和玻璃微珠；

6、其中，相對于100重量份的天然海水，氫氧化鈉的含量為0.05-0.5重量份、氯化鈉的含量為10-15重量份、氯化鉀的含量為4-8重量份、乙二醇的含量為15-25重量份、降濾失劑的含量為1-5重量份、增粘包被劑的含量為0.05-0.5重量份、聚胺的含量為1-5重量份、鉆井液用淀粉的含量為1-5重量份、防泥包潤滑劑的含量為1-6重量份、改性樹脂為1-5重量份、自解堵封堵劑為2-8重量份、水合物抑制劑的含量為1-5重量份、玻璃微珠的含量為1-5重量份；

7、所述的自解堵封堵劑是以異丙基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為聚合單體，通過自由基聚合反應得到，異丙基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸摩爾比為1:（0.05-0.1）：（0.001-0.002）。

8、根據本發明優選的，所述暫堵儲層保護鉆井液中，相對于100重量份的天然海水，氫氧化鈉的含量為0.1重量份、氯化鈉的含量為12重量份、氯化鉀的含量為5重量份、乙二醇的含量為20重量份、降濾失劑的含量為2重量份、增粘包被劑的含量為0.1重量份、聚胺的含量為2重量份、鉆井液用淀粉的含量為2重量份、防泥包潤滑劑的含量為3重量份、改性樹脂為2重量份、自解堵封堵劑為3重量份、水合物抑制劑的含量為2重量份、玻璃微珠的含量為2重量份。

9、根據本發明優選的，所述降濾失劑為改性淀粉pf-flotrol、聚陰離子纖維素pac-lv中的一種或兩種的混合物。

10、進一步優選的，所述降濾失劑為改性淀粉pf-flotrol與聚陰離子纖維素pac-lv的混合物，改性淀粉pf-flotrol與聚陰離子纖維素pac-lv的重量比為1:2。

11、根據本發明優選的，所述增粘包被劑為黃原膠xc。

12、根據本發明優選的，所述聚胺為聚胺抑制劑pf-uhib。

13、根據本發明優選的，所述鉆井液用淀粉為鉆井液用羧甲基淀粉cms。

14、根據本發明優選的，所述防泥包潤滑劑為pf-hlub。

15、根據本發明優選的，所述改性樹脂為pf-lsf。

16、根據本發明優選的，自解堵封堵劑是按如下方法制備得到：

17、（1）將聚合物單體異丙基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按照摩爾比1:（0.05-0.1）：（0.001-0.002）的比例加入dmf溶劑中，充分攪拌至溶解，得到聚合物溶液，調節聚合物溶液ph值至中性；通入氮氣排除氧氣，然后置于50-60℃水浴中，持續通入氮氣40分鐘以完成除氧；

18、（2）加入引發劑a，在氮氣保護下恒溫反應5-6h，引發劑a為偶氮二異丁腈；

19、（3）反應完成后，將反應得到的產物經無水乙醇洗滌后，進行干燥、粉碎后得到自解堵封堵劑。

20、根據本發明優選的，步驟（1）中，聚合物溶液中聚合單體的總質量濃度為0.2-0.5g/ml；攪拌速度為150-200r/min。

21、根據本發明優選的，步驟（2）中，引發劑a的加入量為聚合單體總質量的0.1%。

22、根據本發明優選的，步驟（3）中，所述的洗滌為用乙醇洗滌3-5次，所述的干燥為在60℃下干燥24h。

23、根據本發明優選的，所述水合物抑制劑為pvpk90。

24、上述無土相暫堵儲層保護鉆井液的制備方法，包括步驟如下：

25、向天然海水中加入乙二醇，在3000-5000rpm、25℃下攪拌8-12分鐘，然后依次加入自解堵封堵劑、改性樹脂、防泥包潤滑劑、鉆井液用淀粉、聚胺、降濾失劑和水合物抑制劑，在6000r/min-8000r/min攪拌15-25min，隨后提高轉速至10000r/min-12000r/min，加入增粘包被劑，充分攪拌25-35min；繼續按配比依次加入氯化鈉、氯化鉀攪拌15-25min，加入氫氧化鈉調節鉆井液體系ph值在8-9之間，最后按配比加入玻璃微珠，攪拌15-25min，得到無土相低密度暫堵儲層保護鉆井液。

26、本發明的無土相暫堵儲層保護鉆井液密度在1.05-1.07g/cm3。

27、上述無土相暫堵儲層保護鉆井液的應用，作為鉆井液體系應用于深水油氣儲層鉆井中，對地層巖石的膨脹進行抑制，起到保護地層和提高井壁穩定性的作用。

28、通過上述技術方案，本發明的有益效果：

29、1、本發明的無土相暫堵儲層保護鉆井液中各組分之間具有良好的配伍性，體系配制方便，使用簡單，價格便宜，環保無毒，滿足深水地層現場施工的具體要求。

30、2、本發明根據在深水油氣儲層鉆井過程中，鉆井液容易侵入儲層，合成基鉆井液成本高的難題，采用非常規的、實驗室自制的自解堵封堵劑，當溫度高于其相變溫度時，在鉆井液中析出，其粒徑分布較廣，從而對不同尺寸孔隙或裂縫形成有效封堵；當儲層溫度在溫敏點以下時，重新溶于鉆井液，實現自解堵，恢復儲層滲透率，減小對儲層傷害。使得鉆井液在海底低溫條件下具備良好的流變性能和濾失性能，從而有效解決鉆井液低溫增黏的問題。

31、3、本發明的無土相暫堵儲層保護鉆井液加入乙二醇，既能有效調節鉆井液密度，又能抑制鉆井過程中水合物生成，同時向體系內加入水合物抑制劑pvpk90，與乙二醇聯合使用，能更好地增強抑制效果，有效減小水合物生成速度。

32、4、本發明的無土相暫堵儲層保護鉆井液在巖心封堵實驗中最高達到96.6%的封堵率，顯著提升了鉆井液的封堵性能。解堵實驗可見，儲層滲透率恢復率最高可達85.6%，保證了儲層的生產能力和流體流動性，在有效保護地層和提高井壁穩定性方面具有顯著優勢。對該鉆井液進行的線性膨脹實驗中，顯示出對地層巖石的膨脹抑制效果顯著。