KPF高性能水基钻井液的制作方法

本发明涉及钻井液配方领域，具体涉及一种KPF高性能水基钻井液。

背景技术：

页岩气开采基本采用水平井的方式进行，国外采用油基钻井液进行施工的井占施工井总量的50％左右，另外50％的井采用高性能水基钻井液，GOF高性能水基钻井液技术在2015年被引进到国内，解决油基钻屑、油基钻井液废液对环境的污染问题，但使用的主要材料全部为国外进口，费用较高，且存在材料过早降解、体系起泡、抑制性不足等问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种KPF高性能水基钻井液，应用了国内材料，形成全新的高性能水基钻井液体系、成熟的钻井液技术，降低了体系成本，提高钻井工程效益。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

KPF高性能水基钻井液，以清水为介质，加入以下质量体积比的原料混合制备所得：

20Kg/m³的膨润土(NV-1)、1Kg/m³的纯碱、2Kg/m³的氢氧化钾(KOH)、10Kg/m³的聚阴离子纤维素(LV-PAC)、50-80Kg/m³的氯化钾(KCl)、5-10Kg/m³的聚胺、1-2％的聚合铝(AOP-1)、30Kg/cm³的无铬磺化褐煤(M-SMC)或10-20Kg/m³的分散型稀释剂、60Kg/m³的特级磺化沥青粉(ST-2)、40Kg/cm³的磺化沥青(FT-1)或40Kg/m³的油溶性树脂(SCL)、5Kg/m³的乳化剂(SEA)、20Kg/m³的纳米钙、10Kg/m³的刚性纳微米封堵剂(AT)、10Kg/m³的极压润滑剂SDPH-1、10Kg/m³的极压润滑剂SDPH-2、10Kg/m³的极压润滑剂SWJH、10-20Kg/m³的油酸脂CGY。

其中，所述氯化钾的钾离子浓度≥3万PPm。

其中，完井时以井浆为介质，加入润滑剂配制成润滑封闭液，润滑封闭液配方为：井浆+20Kg/m³塑料小球+10-20Kg/m³极压润滑剂(SDPH或SWJH)+30Kg/m³固体润滑剂(LUB-N)。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于纯水基钻井液基础上研发的，且完全未使用油类材料；

2、使用的材料全部为国产产品，摆脱了对国外产品的依赖；

3、钻井液体系简单，易于掌握，维护简便，钻井液性能稳定；

4、抑制性强于国外同类技术；

5、润滑性良好，在水平段长达1300m以上还能进行定向作业，且完钻时井下摩阻明显低于其它高性能水基钻井液；

6、体系费用仅为国外体系的一半，在目前低油价下，具有独特的竞争优势。

附图说明

图1为本发明实施例中YS108H8-5井的井身结构图。

图2为本发明实施例中YS108H8-3井的井身结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种KPF高性能水基钻井液，以清水为介质，加入以下质量体积比的原料混合制备所得：

清水+20Kg/m³膨润土(NV-1)+1Kg/m³纯碱(Na₂CO₃)+2Kg/m³氢氧化钾(KOH)+10Kg/m³聚阴离子纤维素(LV-PAC)+5-8Kg/m³氯化钾(KCl)+5-10Kg/m³聚胺+10-20Kg/m³聚合铝(AOP-1)+30Kg/m³无铬磺化褐煤(M-SMC)(或10-20Kg/m³分散型稀释剂)+60Kg/m³特级磺化沥青粉(ST-2)+40Kg/m³(FT-1)(或40Kg/m³油溶性树脂(SCL))+5Kg/m³乳化剂(SEA)+20Kg/m³纳米钙+10Kg/m³刚性纳微米封堵剂(AT)+10Kg/m³极压润滑剂(SDPH-1)+10Kg/m³极压润滑剂(SDPH-2)+10Kg/m³极压润滑剂(SWJH)+10-20Kg/m³油酸脂(CGY)；所述氯化钾的钾离子浓度≥3万PPm。

实施例1

在YS108H8-5井使用实例

YS108H8-5井设计井深4258m，实际完钻井深4225m，完井套管下深4220.6m。二开中完井深1475m，中完套管下深1473.5m。2016年5月5日10：00开始扫塞，17：00扫塞至1475m；21：00钻至井深1481m，转换为高性能水基钻井液，起钻换定向钻具组合。钻至井深2016m(石牛栏组底部)起钻，换旋转导向工具定向；钻至2526m过A靶点(斜深2525m、垂深2267.03m、井斜81.2°、方位8.73°)后，起钻换螺杆继续钻进。2016年6月6日16：00完钻，完钻井深4225m，水平段长1700m，B靶斜深4225.00m/垂深2539.31m，井斜80.75度，方位6.9度。

YS108H8-5井钻井施工简况表

YS108H8-5井钻井液性能统计表

本井从井深1481m转换为KPF高性能水基钻井液，并开始下入定向工具进行微增斜作业，至井深2016m井斜增至20°，之后下入旋转导向满眼钻具(三个扶正器)进行扭方位和强增斜作业，至井深2526m井斜增至81.63°进入A靶点，起出钻具，再更换成常规螺杆钻具进行水平段施工，在井深3159m下入岩屑床破坏器5只，辅助清砂，保证井眼清洁，钻至井深4225m完钻。整过施工过程中性能稳定，振动筛返砂正常，且成型度高，没有出现地层垮塌现象，井壁稳定；完钻时停泵上提最大摩阻40-56t，下放最大摩阻30-40t；下套管前注入封闭润滑浆，封2500-4225m井段，再起钻时停泵上提最大摩阻30-40t，下放最大摩阻20-30t，确保了完井套管顺利下入，下套管时间为30h，比之前的高性能水基钻井液下套管时间节约30％。钻井液费用为其它高性能水基钻井液的70％。机械钻速高于其它高性能水基钻井液30％。

实施例2

在YS108H8-3井使用实例

YS108H8-3井设计井深4294m，实际完钻井深4225m，完井套管下深4223.5m。二开中完井深1481m，中完套管下深1479.7m。2016年6月14日8：00下钻探塞至井深1416m遇阻，开始转换为高性能水基钻井液扫塞，6月15日8：00扫塞结束，继续钻进至1491m，做地破试验，然后起钻换定向钻具组合。定向钻进至井深2026.24m(龙马溪组)起钻，换旋转导向工具定向；钻至2440.24m井漏失返，起钻甩旋转导向工具，下牙轮钻具堵漏；堵漏成功后，起钻换螺杆继续钻进。2016年7月18日18：00完钻，完钻井深4225m，水平段长1700m，A靶点斜深2525m、垂深2259.47m、井斜81.98°、方位9.62°；B靶斜深4225.00m/垂深2488.66m，井斜81.04°，方位6.70°。

YS108H8-3井钻井施工简况表

YS108H8-3井钻井液性能统计表

YS108H8-3井水平段定向段统计

本井自井深1481m利用YS108H8-5井完井老浆进行调整，性能达到要求后，替入井内，将氯化钾聚合物钻井液替出，转换成KPF高性能水基钻井液体系，钻至井深1491m做地破试验。起出钻具更换为定向钻具结构，开始定向施工，钻至井深2026m，微增斜至20°，起出钻具，更换为旋转导向满眼钻具(三只扶正器)。下钻到底后进行扭方位、强增斜作业，钻至井深2440m时发生失返性漏失，起出旋转导向工具，起钻时除前两柱钻具因井眼未得到很好清洁，起钻困难外，其余井段起钻正常。采用桥接堵漏将井漏处理好后，再下入螺杆定向钻具继续进行定向作业，至井深2525m进入A靶点。钻至井深3032m下入8只岩屑床破坏器，继续进行水平段施工，因井眼轨迹不好，怕井眼清洁有困难，钻至井深3780m将岩屑床破坏器增至15只，钻至井深4068m起完钻后，考虑井下安全问题，再次将岩屑床破坏器减为8只，直至钻至井深4225m完钻。施工过程中性能稳定，井眼清洁良好，井壁稳定，未出现垮塌现象；经一次堵漏作业将井漏处理好，井漏处理容易；因要满足甲方优质储层钻遇率要求，井斜调整频繁，井眼轨迹较差，钻井液润滑性非常好，进入水平段1364m后依然能进行定向作业；完钻时停泵上提最大摩阻50t，下放最大摩阻30t；下套管前注入封闭润滑浆，封2500-4225m井段，再起钻时停泵上提最大摩阻30-40t，下放最大摩阻20t，确保了完井套管顺利下入，下套管时间为20h，比之前的高性能水基钻井液下套管时间节约50％。钻井液成本是其它高性能水基钻井液的50％。由于本井定向作业时间较多，影响了钻井速度，机械钻速略低于其它井。

综上所述，本专利具体实施为纯水基钻井液技术，解决了油基钻屑、油基钻井液废液处理难的问题，避免了环保上可能出现的风险；降低了环保处理费用；全部采用国产材料，解决了依赖进口造成的使用限制；采用复合润滑方式，体系润滑性良好，井下摩阻小，完井套管下入完全有保障！钻井液实现了重复利用的问题，降低了废液排放量；钻井液配制费用仅为国外同类技术的一半，加上实现了重复利用，口井节约钻井液综合费用超过150万元，取得了显著的经济效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。