一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用与流程

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1.本发明涉及石油、天然气钻井领域，更进一步说，涉及一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。

背景技术：

2.页岩地层层理、微裂缝发育，为钻井液滤液的侵入提供了天然通道。钻井过程中，在液柱压力、化学势差、毛细管力等驱动下，钻井液滤液沿层理、微裂缝优先侵入页岩内部。页岩黏土矿物含量高，水敏性较强，滤液侵入会使页岩发生强烈的水化效应，改变岩石应力状态，导致岩石强度降低。页岩地层孔隙度极低，少量滤液进入即可导致近井壁地层孔隙压力急剧升高，削弱了液柱压力对井壁的有效力学支撑作用，加剧了页岩井壁力学失稳。同时，层理、微裂缝为力学弱面，当地层应力不平衡时，极易沿着层理、裂缝发生剪切滑移，宏观上表现为剥落掉块式垮塌。目前，油基钻井液仍是页岩地层钻井的首选体系，但油基钻井液存在配制成本高、环保性能差等问题，在裂缝发育地层，油基钻井液的漏失往往造成较大的经济损失，且处理困难。因此，可取代油基钻井液的高性能水基钻井液是页岩气高效钻探开发的关键技术，也是目前国内外面临的重大工程技术难题。
3.页岩地层水基钻井液防塌技术对策主要有：
①
降低钻井液活度。通过盐类等活度调节剂，降低钻井液活度，尽量减少因化学渗透压导致的钻井液滤液侵入量；
②
强化钻井液的抑制性能。利用聚胺、钾盐等强抑制剂，有效抑制页岩水化作用，减小水化应力，尽可能保持页岩的原始强度；
③
加强钻井液的致密封堵性能。针对页岩地层微观孔隙结构特征，优选微纳米封堵材料，在近井壁形成一层致密承压封堵层，阻缓压力传递及滤液侵入；
④
合理控制钻井液密度。在加强封固及阻缓孔隙压力传递前提下，适当提高液柱压力对井壁的有效力学支撑作用，保持井壁力学稳定。
4.目前，国外石油公司和科研单位在页岩高性能水基钻井液体系方面开展了一系列研究，并提出了“客户定制式”的技术服务模式，取得了良好的现场应用效果，例如贝克休斯公司的latidrill、performax，哈里伯顿公司的shaledrill，newpark公司的evolution，麦克巴公司的potassium silicate treated wbm等水基钻井液体系等，但核心技术对外高度保密。我国页岩水基钻井液技术仍处于起步阶段，与国外成熟技术还有一定差距。
5.中国发明专利《复合盐低活度防塌钻井液及其施工方法》cn103146363a涉及了一种复合盐低活度防塌钻井液体系，该体系是采用甲酸钠、氯化钠复配来降低钻井液活度，提高钻井液体系抑制性能。该体系并未采用钾盐(氯化钾、甲酸钾等)和聚胺等强抑制剂来发挥抑制页岩水化作用，同等条件下钾盐要比钠盐的抑制作用强，且复配有机胺基可发挥更优异的抑制作用。并且，该体系并未采用纳米封堵剂对地层形成纳米级封堵层，提高地层致密程度，降滤滤液侵入和压力传递作用。中国发明专利《一种低活度醇基钻井液及其配制方法》cn110016326a涉及了一种低活度醇基钻井液体系，主要采用小分子多元醇来发挥活度调节剂作用，醇类用量达到了45～70％，这极大地增加了钻井液成本，难以大规模推广应用。

技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系。具体地说涉及一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。本发明通过研选抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、有机胺强抑制剂、温度响应型纳米封堵剂等关键处理剂，提供一种适用于页岩地层钻井的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法，该体系可提高页岩致密性及膜效率，降低滤液侵入及压力传递作用，具有优异的页岩井壁稳定性能。同时具有优异的高温稳定性和润滑性，满足页岩气超深水平井钻进需求，替代传统的油基钻井液体系，降低钻井液成本和环境污染等问题。
7.本发明目的之一是提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0008][0009]
其中，
[0010]
所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含高分子包被剂；
[0011]
以所述水的用量为100重量份数计，所述高分子包被剂的用量可为0.2～0.5重量份，优选0.25～0.4重量份；和/或，
[0012]
所述的高分子包被剂可为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物；所述高分子包被剂优选为高分子包被剂smpfl-h。
[0013]
所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含抗温抗盐降滤失剂；
[0014]
以所述水的用量为100重量份数计，所述抗温抗盐降滤失剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，
[0015]
所述的抗温抗盐降滤失剂可为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物；
[0016]
所述抗温抗盐降滤失剂优选为抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2。
[0017]
所述的有机胺抑制剂可为聚胺或胺基硅醇的至少一种；所述有机胺优选为低分子有机胺，其分子量范围为400～1000。
[0018]
所述的活度调节剂可选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。
[0019]
所述的抗高温材料可选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。
[0020]
所述的封堵防塌剂可选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥
青、超细碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙可为1250-2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为smna-1。
[0021]
所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含润滑剂；
[0022]
以所述水的用量为100重量份数计，所述润滑剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2重量份；
[0023]
所述的润滑剂为通过改性手段引入极压元素的天然油脂或合成酯类；所述极压元素选自n、s、p中的至少一种；所述的润滑剂优选为环保润滑剂smlub-e。
[0024]
所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含温度响应型纳米封堵剂；
[0025]
以所述水的用量为100重量份数计，所述温度响应型纳米封堵剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，
[0026]
所述温度响应型纳米封堵剂可为温度响应型纳米封堵剂smnf-2；所述的温度响应型纳米封堵剂smnf-2为一种采用硅烷偶联剂对纳米sio2进行超声表面改性，进而使其与温敏性单体、亲水性单体共聚，制得的一种温度响应型微纳米封堵剂。
[0027]
本发明目的之二是提供所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系的制备方法，可包括以下步骤：
[0028]
首先制备膨润土基浆；之后将有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、封堵防塌剂在内的组分依次按照所述用量加入到膨润土基浆中，混合均匀即得。
[0029]
本发明目的之三是提供所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系或者根据权利要求10所述的制备方法得到的钻井液体系在深井、超深井中的应用。
[0030]
在具体实施中，
[0031]
本发明目的之一是提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0032][0033]
采用密度调节剂调节至所需钻井液密度，例如密度在1.8～2.2g/cm3区间可调。
[0034]
在本发明的一些优选实施例中，所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含高分子包被剂；
[0035]
以所述水的用量为100重量份数计，所述高分子包被剂的用量可为0.2～0.5重量份，优选0.25～0.4重量份；所述高分子包被剂可为中国石化石油工程技术研究院生产的高分子包被剂smpfl-h；
[0036]
所述的高分子包被剂smpfl-h为一种丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液聚合而成的有机高分子聚合物，采用反相乳液聚合工艺制备，分子量可达到1000～1500万，具有足够长的链长度以形成相当强的包被、抑制作用。
[0037]
在本发明的一些优选实施例中，所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含抗温抗盐降滤失剂；
[0038]
以所述水的用量为100重量份数计，所述抗温抗盐降滤失剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；所述抗温抗盐降滤失剂可为中国石化石油工程技术研究院生产的抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2(生产厂家：山东得顺源石油科技有限公司)，更优选为抗温抗盐降滤失剂smpfl-l；
[0039]
所述的抗温抗盐降滤失剂smpfl-l为一种含吸附基团(例如含磺酸基、羧基等)、环状及梳型结构的聚合物，抗温可达到240℃，抗盐饱和，具有合理的分子量分布，具体分子量范围可在10万～15万，在高温下高盐下降滤失效果好，并可控制流变性。
[0040]
所述的有机胺抑制剂为聚胺或胺基硅醇的一种或多种。有机胺抑制剂具有抑制性强、毒性低、配伍性好的特点，所述有机胺具体可为低分子有机胺，其分子量范围可为400～1000；低分子有机胺可以进人到黏土层间形成多点吸附，最终实现抑制黏土水化的目的。
[0041]
所述的活度调节剂具体可为甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。钾盐与钠盐相比，除了能够提供低活度外，钾离子还能够进入膨润土晶层中并置换出水化钠离子，从而起到抑制黏土晶层膨胀的作用，抑制作用更强。但钾盐成本高于钠盐，一般情况下钾盐与钠盐可以复配使用。
[0042]
所述的抗高温材料具体可为磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。
[0043]
所述的封堵防塌剂可为抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青，膏状沥青，超细碳酸钙的一种或多种。所述超细碳酸钙可为1250-2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为中国石化石油工程技术研究院生产的smna-1。
[0044]
在本发明的一些优选实施例中，所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含润滑剂；
[0045]
以所述水的用量为100重量份数计，所述润滑剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2重量份；
[0046]
所述的润滑剂可选自一种天然油脂或合成酯类，通过改性手段，引入极压元素(例如n、s、p等)，提高抗温性、水解稳定性、低温流变性等性能，研发的一种抗高温环保高效润滑剂。所述润滑剂可为环保润滑剂smlub-e；所述的环保润滑剂smlub-e具体可参考现有技术(钱晓琳,宣扬,林永学,杨小华.钻井液环保润滑剂smlub-e的研制及应用[j].石油钻探技术,2020,48(1):34-39)中提及的环保润滑剂smlub-e。
[0047]
在本发明的一些优选实施例中，所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，还可包含温度响应型纳米封堵剂；
[0048]
以所述水的用量为100重量份数计，所述温度响应型纳米封堵剂的用量可为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；
[0049]
所述温度响应型纳米封堵剂可为温度响应型纳米封堵剂smnf-2；所述的温度响应型纳米封堵剂smnf-2为一种采用硅烷偶联剂对纳米sio2进行超声表面改性，进而使其与温敏性单体、亲水性单体共聚，制得的一种粒度分布为50～200nm的温度响应型微纳米封堵
剂。在压差作用下，smnf-2被压入井壁孔隙中，在井壁岩石表面形成物理封堵层，地层温度作用smnf-2表面聚合物从亲水状态转变为疏水状态，在井壁形成疏水层，起到化学抑制的功能，同时起到物理封堵和化学抑制的双重功能。所述温度响应型纳米封堵剂smnf-2可参考技术文献(王伟吉，邱正松，钟汉毅等.页岩储层温敏型p(nipam-co-aa)/nano-sio2复合封堵剂的制备及特性.石油学报,.2015(3))中的复合封堵剂。
[0050]
本发明目的之二是提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系的制备方法，包括以下步骤：
[0051]
首先制备膨润土基浆；之后将有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、封堵防塌剂在内的组分依次按照所述用量加入到膨润土基浆中，混合均匀即得。
[0052]
具体地，所述制备方法包括以下步骤：
[0053]
首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌4～8h，室温下养护24～48h，得到膨润土基浆。之后将高分子包被剂(若有)、抗温抗盐降滤失剂(若有)、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂(若有)、封堵剂防塌剂、环保润滑剂(若有)在内的组分，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌0.5～1h后再加入下一种材料，之后采用钻井液用密度调节剂(例如重晶石)将体系调节至1.8～2.2g/cm3。
[0054]
本发明目的之三是提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系的应用，优选在深井、超深井中的应用。
[0055]
本发明的效果
[0056]
(1)本发明提供的一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系含有活度调节剂、有机胺强抑制剂、温度响应型纳米封堵剂等关键处理剂，有利于提高页岩致密性及膜效率，降低滤液侵入及压力传递作用，具有优异的页岩井壁稳定性能。
[0057]
(2)本发明提供的一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系抗温180℃以上，具有优异的高温稳定性，同时该体系具有优异的润滑减摩性能，满足页岩气超深水平井钻进需求。
[0058]
(3)本发明提供的一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系所使用处理剂原料易得，造价低，适合大规模工业生产，具备油田应用潜力。
附图说明
[0059]
图1：页岩渗透率测试结果；
[0060]
图2：超低活度强抑制钾胺基钻井液润滑性能。
具体实施方式
[0061]
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
[0062]
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。
[0063]
原料来源
[0064]
实施例与对比例中采用的原料，如果没有特别限定，那么均是现有技术公开的，例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。
[0065]
高分子包被剂smpfl-h，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：1000～1500万。
[0066]
抗温抗盐降滤失剂smpfl-l，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：10～15万。
[0067]
聚胺抑制剂smja-1，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：400～1000。
[0068]
温度响应型纳米封堵剂smnf-2，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院，分子量：1200～1800。
[0069]
抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院。
[0070]
环保润滑剂smlub-e，生产厂家：中国石化石油工程技术研究院。
[0071]
磺化沥青ft-1，生产厂家：新疆疆润油田钻采助剂有限责任公司。
[0072]
实施例中的百分比(％)，若无特殊说明，均指重量百分比。
[0073]
实施例1：
[0074]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+0.5％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1+2％超细碳酸钙+2.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+15％甲酸钾+10％kcl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0075]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0076]
实施例2：
[0077]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+0.5％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1+2％超细碳酸钙+2.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+10％甲酸钾+15％kcl+10％nacl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0078]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0079]
实施例3：
[0080]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+
1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+0.5％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1+2％超细碳酸钙+2.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+15％甲酸钾+10％kcl+15％nacl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0081]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0082]
实施例4：
[0083]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+1.0％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1+2％超细碳酸钙+2.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+15％甲酸钾+10％kcl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0084]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0085]
实施例5：
[0086]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+0.5％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％磺化沥青ft-1+2％乳化沥青ff-3+smna-1+2％超细碳酸钙+2.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+15％甲酸钾+10％kcl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0087]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0088]
实施例6：
[0089]
水+2％膨润土+0.2％氢氧化钠+0.3％无水碳酸钠+0.4％高分子包被剂smpfl-h+1.5％抗温抗盐降滤失剂smpfl-l+0.5％聚胺抑制剂smja-1+1.5％磺甲基酚醛树脂smp-3+1.5％褐煤树脂spnh+2％抗高温镶嵌成膜防塌剂smna-1+4％超细碳酸钙+1.5％温度响应型纳米封堵防塌剂smnf-2+1.5％环保高效润滑剂smlub-e+15％甲酸钾+10％kcl，采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3。
[0090]
根据上述配方，首先将膨润土、氢氧化钠、碳酸钠与水混合低速搅拌6h，室温密闭条件下养护24h。之后，将高分子包被剂、抗温抗盐降滤失剂、有机胺抑制剂、活度调节剂、抗
高温材料、温度响应型纳米封堵剂、封堵剂防塌剂、润滑剂，按照设计加量依次加入到养护好的膨润土基浆中，每加入一种材料充分搅拌1h后再加入下一种材料，最后采用钻井液用重晶石加重至密度2.2g/cm3备用。
[0091]
下面对实施例的产品性能及应用效果进行说明。
[0092]
(1)流变滤失性能及活度值测试
[0093]
参照gb/t 16783-1997水基钻井液现场测试程序，将实验浆装入高温老化罐中，在180℃下热滚老化16h，实验考察所述超低活度强抑制钾胺基钻井液体系180℃/16h热滚前后的流变、滤失性能，结果如表1所示。
[0094]
表1超低活度强抑制钾胺基钻井液体系流变滤失性能及活度值
[0095][0096]
注：av为钻井液表观粘度；pv为钻井液塑性粘度；yp为钻井液动切力；gel为钻井液初切/终切；fl
api
为钻井液中压失水量；fl
hthp
为钻井液高温高压失水量。
[0097]
由实验结果可知，该体系热滚前后塑性粘度均在30mpa
·
s以内，动切力在8～15pa之间，粘切适中，api滤失量小于3.0ml，高温高压滤失量小于10ml，活度低(＜0.7)，泥饼薄而致密，滤失造壁性能、封堵防塌性能优异，抗温达180℃，高温稳定性好，能够满足页岩气超深定向水平井钻井技术需求。
[0098]
(2)致密封堵性能
[0099]
页岩孔隙度、渗透率极低，且微孔隙常被地层流体充填，少量滤液进入即可导致近井壁地层孔隙压力急剧升高，削弱了液柱压力对井壁的有效力学支撑作用，加剧了页岩井壁力学失稳。通过压力传递实验(具体步骤可参考博士毕业论文4.1.5.2(1)压力传递实验的步骤，具体出处：王伟吉.页岩气底层水基防塌钻井液技术研究[d].中国石油大学，2017)评价了超低活度强抑制钾胺基钻井液对页岩的致密封堵性能，封堵前后页岩渗透率如图1所示。由实验结果可知，超低活度强抑制钾胺基钻井液作用后，页岩渗透率显著降低，岩心更加致密，可显著阻缓滤液侵入和压力传递作用，提高页岩井壁稳定性能。
[0100]
(3)润滑性能
[0101]
页岩水平井钻井过程中，钻具与裸眼井壁接触面积大，所产生的扭矩和磨阻很大，对钻井液的润滑性提出了更高的要求。参照gb/t 16783-1997水基钻井液现场测试程序，利用极压润滑仪测试各钻井液的极压润滑系数，实验结果如图2所示。由实验结果可知，超低
活度强抑制钾胺基钻井液体系的极压润滑系数较低(＜0.06)，满足侧钻水平井的钻井需求。

技术特征：

1.一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，包含重量份数计的以下组分：2.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含高分子包被剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述高分子包被剂的用量为0.2～0.5重量份，优选0.25～0.4重量份；和/或，所述的高分子包被剂为丙烯酰胺、丙烯酸单体溶液采用反相乳液聚合工艺聚合而成的有机高分子聚合物；所述高分子包被剂优选为高分子包被剂smpfl-h。3.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含抗温抗盐降滤失剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述抗温抗盐降滤失剂的用量为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，所述的抗温抗盐降滤失剂为一种含吸附基团、环状及梳型结构的聚合物；所述抗温抗盐降滤失剂优选为抗温抗盐降滤失剂smpfl-l或者为磺酸盐共聚物降滤失剂dsp-2。4.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的有机胺抑制剂为聚胺或胺基硅醇的至少一种；所述有机胺优选为低分子有机胺，其分子量范围为400～1000。5.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的活度调节剂选自甲酸钾、甲酸钠、氯化钾、氯化钠的一种或多种。6.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的抗高温材料选自磺甲基酚醛树脂、磺化褐煤、褐煤树脂的一种或多种。7.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于：所述的封堵防塌剂选自抗高温镶嵌成膜防塌剂、磺化沥青，乳化沥青、膏状沥青、超细碳酸钙的一种或多种；优选地，所述超细碳酸钙为1250-2000目；所述抗高温镶嵌成膜防塌剂优选为smna-1。8.根据权利要求1所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含润滑剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述润滑剂的用量为1.0～3.0重量份，优选1.5～2
重量份；所述的润滑剂为通过改性手段引入极压元素的天然油脂或合成酯类；所述极压元素选自n、s、p中的至少一种；所述的润滑剂优选为环保润滑剂smlub-e。9.根据权利要求1～8之任一项所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，其特征在于包含温度响应型纳米封堵剂；以所述水的用量为100重量份数计，所述温度响应型纳米封堵剂的用量为1.0～3.0重量份，优选1.5～2.5重量份；和/或，所述温度响应型纳米封堵剂为温度响应型纳米封堵剂smnf-2；所述的温度响应型纳米封堵剂smnf-2为一种采用硅烷偶联剂对纳米sio2进行超声表面改性，进而使其与温敏性单体、亲水性单体共聚，制得的一种温度响应型微纳米封堵剂。10.根据权利要求1～9之任一项所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系的制备方法，包括以下步骤：首先制备膨润土基浆；之后将包含有机胺抑制剂、活度调节剂、抗高温材料、封堵防塌剂在内的组分依次按照所述用量加入到膨润土基浆中，混合均匀即得。11.根据权利要求1～9之任一项所述的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系或者根据权利要求10所述的制备方法得到的钻井液体系在深井、超深井中的应用。

技术总结

本发明提供一种超低活度强抑制钾胺基钻井液体系及其制备方法和应用。本发明通过抗温抗盐降滤失剂、活度调节剂、有机胺强抑制剂、温度响应型纳米封堵剂等关键处理剂进行复配，提供一种适用于页岩地层钻井的超低活度强抑制钾胺基钻井液体系，该体系可提高页岩致密性及膜效率，降低滤液侵入及压力传递作用，具有优异的页岩井壁稳定性能。同时具有优异的高温稳定性和润滑性，满足页岩气超深水平井钻进需求，替代传统的油基钻井液体系，降低钻井液成本和环境污染等问题。本和环境污染等问题。本和环境污染等问题。