一种超高温抗盐钻井液及其制备方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:9858677阅读:1087来源:国知局
一种超高温抗盐钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油和天然气勘探和开发领域的一种水基钻井液,具体地说是用于超 深井及超高温地层钻探的一种超高温抗盐钻井液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在深井、超深井或高地温梯度地层钻井过程中,井底温度可达200~250°c或更 高,井下高温环境严重影响钻井液的各项性能,尤其是在含盐地层,高温导致钻井液中的化 学剂失效,钻井液稠化或稀释严重、高温高压滤失量难以控制等,造成井壁坍塌、掉块,井眼 缩径、不规则等复杂井内情况,影响施工质量和施工成本。
[0003] 21世纪初国内外抗高温钻井液技术发展较快,研制了大量耐温200°c以上的钻井 液处理剂,也出现了一大批抗高温的钻井液配方:(1)海泡石钻井液,由皂石、海泡石、高相 对分子质量聚合物降滤失剂、低相对分子质量聚合物解絮凝剂等组成,抗温能力可提高到 260°c ; (2)有机盐钻井液,由甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯等配制,是近几年发展起来的一种新型 无固相水基钻井液,与现有高温处理剂有较好的配伍性,缺点是成本较高。(3)低胶体钻井 液,由木质素铬、褐煤和树脂、高温滤失控制剂和液体稳定剂、聚合物增粘剂构成,热稳定性 达260°c,在美国很多地区的深井中应用并取得了良好的效果,但其对固相含量的控制要求 严格。(4)聚合物钻井液,如magcobor公司的duratherm system、baroid公司的polynox 体系、milpark公司的pyr0-drill体系。体系中含有有机聚合物包被剂及高温稳定剂,抗 温达200°c以上,抗盐、抗钙能力较强。
[0004] 这些抗高温钻井液体系抗220°c高温没有问题,但同时其抗盐能力一般不超过 5%氯化钠。因此,从目前抗高温钻井液应用来看,还难以满足高温含盐地层钻探的需要。

【发明内容】

[0005] 本发明提供了一种超高温抗盐钻井液,可应用于井底温度高(240°c以上)和高盐 (饱和盐)环境下的钻井施工,通过在井壁上形成低渗透率、柔韧、薄而致密的滤饼,降低钻 井液的滤失量,减少有害液体向地层滤失。该钻井液具有良好流变性、润滑性,滤失量低,抗 盐能力强。
[0006] 本发明目的之一是提供一种超高温抗盐钻井液,包含有按以重量份计的以下组 分:
[0007] 水 100份 粘土 1~5份 降滤失剂pfl-l 0.3~6份 降滤失剂pfl-m 0.3~6份 降滤失剂pfl-h 0.3~6份 磺化酚醛树脂 2~8份 磺化褐煤 2~8份 固相化学清洁剂 0.5~4份 高温防塌封堵剂 1~6份 润滑剂 1~6份 盐 0~35份 表面活性剂 0.3~2份 ph值调节剂 1.0~4份 加重剂 0~200份;
[0008] 其中,以水为100份计,降滤失剂pfl-l优选0. 5~4份,降滤失剂pfl-m优选 0. 5~4份,进一步优选0. 5~3份,降滤失剂pfl-h优选0. 5~5份,进一步优选0. 5~3 份,磺化酚醛树脂优选3~6份,磺化褐煤优选3~6份,固相化学清洁剂优选0. 5~2份, 高温防塌封堵剂优选2~5份,润滑剂优选2~5份,表面活化剂优选0. 3~1份,ph值调 节剂优选1. 〇~2. 5份。
[0009] 所述粘土,可选自钠膨润土和钙膨润土、凹凸棒土、海泡石中的至少一种;优选钠 膨润土。所述钠膨润土可为天然钠基膨润土或钙基膨润土经钠化而得。所述粘土可形成钻 井液基本的胶体稳定体系,由于切力悬浮作用,可以提高钻井液的悬浮稳定性。
[0010] 所述降滤失剂pfl-l、pfl-m、pfl-h可为含有大量磺酸基团的不同相对分子量的 聚合物,在含盐较高的情况下具有良好的抗高温降滤失能力,抗温达到240°c ;所述降滤失 剂pfl-l、m、η为本申请人自主研发产品,已获得中国发明专利授权(zl201110294876. 8、 zl201110300021.uzl 201110300019. 4),并已获得美国专利(us 8623791β2)、哈萨克斯坦 专利(κζ 28026)。所述降滤失剂pfl-l、pfl-m、pfl-h是含有大量磺酸基的不同相对分子 量的聚合物,其中,pfl-l的分子量范围为10~30万,pfl-m的分子量范围为30~50万, pfl-h的分子量范围为50~70万。所述降滤失剂为超高温抗盐钻井液的主剂,其分子链刚 性强、具有一定支化程度,并带有一定数量和配比的磺酸基和氨基官能团,在粘土矿物上吸 附能力强,三种不同分子量的产品配合使用,使钻井液在超高温下不增稠、不絮凝,且有利 于形成薄而致密的泥饼,具有优越的降滤失性能。
[0011] 所述磺化酚醛树脂选自磺甲基酚醛树脂、阳离子磺化酚醛树脂、两性离子磺化酚 醛树脂中的至少一种;优选磺甲基酚醛树脂。所述磺化酚醛树脂具体可为smp- ii型。所述 磺化酚醛树脂属于水溶性树脂,可吸附在粘土粒子的表面和端面,阻止自由水分子与粘土 粒子的接触,使粘土粒子保持合理的级配,利于形成致密的泥饼。
[0012] 磺化褐煤用于提高粘土的聚结稳定性,既有降失水作用又有稀释作用。
[0013] 所述固相化学清洁剂可为zsc-201 ;zsc_201是一种小阳离子聚合物,具有良好的 抑制地层和钻肩水化分散的能力,可以配合高分子量聚合物清除钻井液中的微细钻肩等有 害固相。
[0014] 所述高温防塌封堵剂选自中、高软化点沥青、磺化沥青、阳离子沥青粉中的至少一 种;其中,环球法测软化点75~95°c为中软化点沥青,环球法软化点为95~120°c为高软 化点沥青。优选磺化沥青,具体可为磺化沥清hq-10。所述高温防塌封堵剂具有较高的软化 点,可封堵地层的微裂隙,增加泥饼致密性和润滑性。
[0015] 所述润滑剂包括酯类和高沸点矿物油类,其中,酯类可以是油酸甲酯、硬脂酸甲酯 和棕榈酸甲酯等及其改性产物中的至少一种,高沸点矿物油类可选自7号工业级白油、15 号工业级白油等。所述润滑剂具体可优选为smjh-1 ;smjh-1是改性的酯类润滑剂,含有可 在高极压下与金属发生化学反应的组分,具有较好的极压润滑性能。
[0016] 所述盐可为氯化钠或氯化钾中的至少一种;
[0017] 所述表面活性剂,为非离子的表面活性剂,可优选为非离子的失水山梨醇脂肪酸 酯类,具体可选自失水山梨醇酐单油酸酯(斯盘80)、失水山梨醇酐单硬脂酸酯(斯盘60)、 失水山梨醇酐单棕榈酸酯(斯盘40)中的至少一种;优选失水山梨醇酐单油酸酯。所述表 面活性剂具有双憎作用,使粘土颗粒端面惰性化,提高钻井液的热稳定性。
[0018] ph值调节剂可保持钻井液ph值在9~11,本领域内通常的ph值调节剂都适用, 具体可为碳酸钠或钾,氢氧化钠或钾;优选氢氧化钠或氢氧化钾。
[0019] 所述加重剂选自重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的至少一种;优选重晶石。
[0020] 其中,所述盐和加重剂是可选组份,加重剂是否加入和加入多少是根据地层压力 及钻井液密度的需要来确定,盐是根据钻遇的地层含盐情况确定配制淡水或盐水钻井液。 具体地,本领域技术人员所公知的,地层压力大,在钻井过程中为平衡地层压力所需的钻井 液密度就大。举例来说,如果地层压力系数是1. 8,则所需钻井液密度一般在1. 80~1. 90g/ cm3,那么需要加入密度4. 2g/cm3左右的重晶石140~160份(每100份水中)。如果地层 压力系数是1. 0,所需钻井液密度一般在1. 0~1. lg/cm3,基本上不需要加入重晶石。如果 地层中不含盐膏层或没有盐水层,就可用淡水钻井液钻井;如果含大段盐膏层,就需要用饱 和盐水钻井液,即每100份水中盐加量达到35份。
[0021] 本发明目的之二在于提供一种超高温抗盐钻井液的制备方法。
[0022] 所述超高温抗盐钻井液的制备方法包括以下步骤:
[0023] (1)粘土基浆配制:将所述粘土加入水中制成粘土基浆,养护;其中,还可加入碳 酸钠或碳酸钾,以助粘土分散;碳酸钠或碳酸钾的用量可以为粘土用量的〇~10% (wt),优 选为3~6% (wt)。具体可包括将水加入容器内,边搅拌边加入碳酸钠或碳酸钾,待完全溶 解,搅拌下慢慢加入粘土,高搅约20min,密封,室温养护至少24小时。
[0024] (2)钻井液制备:在养护后的粘土基浆中,在搅拌下加入所述降滤失剂pfl-h、 pfl-m和pfl-l,溶解后,再在搅拌下加入包含磺化酚醛树脂、磺化褐煤、固相化学清洁剂、 高温防塌封堵剂、润滑剂、表面活性剂、ph调节剂(若有盐,加入盐)在内的组分,加完后高 搅,若有加重剂,再加入加重剂,高搅,即得超高温抗盐钻井液。
[0025] 具体可包括:在养护后的粘土基浆中,在搅拌下依次加入降滤失剂pfl-h、pfl-m 和pfl-l,高搅10~30分钟后,再在搅拌下加入磺化酚醛树脂、磺化褐煤、固相化学清洁剂、 高温防塌封堵剂、润滑剂、表面活性剂、ph调节剂和盐在内的组分,加完后高搅10~30分 钟,加入加重剂,再高搅约5~20分钟,即得超高温抗盐钻井液。所述高搅具体指8000~ 11000转/分钟。
[0026] 本发明提供的超高温抗盐钻井液,在240γ以上的高温下不增稠、流变性易于控 制、抗氯化钠达30% (1升钻井液中氯化钠可达300g)、高温高压滤失量小。可应用于井底 温度高于240°c和高盐(饱和盐)环境下的钻井施工,应用效果良好。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合实施例,进一步说明本发明。但本发明并不仅限于下述实施例。
[0028] 超高温抗盐钻井液性能的评价方法参照中华人民共和国行业标准zb/t e13 004- 90 (钻井液测试程序)。
[0029] 实验原料来源
[0030] 钠膨润土 :胜利油田博友泥浆技术有限责任公司;
[0031 ] 降滤失剂pfl-h :中国石化石油工程技术研究院;
[0032] 降滤失剂pfl-m :中国石化石油工程技术研究院;
[0033] 降滤失剂pfl-l :中国石化石油工程技术研究院;
[0034] 磺化酚醛树脂smp- ii型:天津华孚油田化学有限公司;
[0035] 磺化褐煤:天津华孚油田化学有限公司;
[0036] 固相化学清洁剂zsc-201 :中国石化中原石油勘探局钻井工程技术研究院;
[0037] 磺化沥青hq-10 :北京宏勤石油助剂有限公司;
[0038] 润滑剂smjh-1 :中国石化石油工程技术研究院;
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