发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流变性好,HTHP滤失量小、抗污染能力强的海水硅酸盐钻井液。
为了解决上述问题,本提供了一种海水硅酸盐钻井液包括如下组分:
淡水膨润土浆:25份;
海水:75份;
降滤失剂:2.0~5.0份;
KCl:5~7份;
硅酸钠:5~7份;
润滑剂:1~2份;
稳定剂:2~4份;
加重剂:65~70份;
其中,所述淡水膨润土浆的膨润土重量体积比含量为6%,即100ml淡水,6g膨润土;
所述稳定剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸五钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、二乙烯三胺五亚甲基磷酸五钠中的任意一种或两种混合物。。
优选地,所述降滤失剂为聚阴离子纤维素、改性淀粉的一种或一种以上。
优选地,所述加重剂为重晶石粉和石灰石粉的一种或一种以上。
优选地,所述润滑剂为:聚合醇类润滑剂或油性润滑剂。
本发明的优点是:
(1)钻井液流变性好;
(2)具有良好的失水造壁性,HTHP滤失量≤15ml,泥饼薄;
(3)抗污染能力强,抗劣质土侵的能力可达到15%;
(4)抑制性好,岩屑滚动回收率大于85%;
(5)润滑性强,摩阻系数很小。
具体实施方式
本发明主要包括如下组分:25份6%的淡水膨润土浆(100ml淡水,6g膨润土)、75份海水、2.0~5.0份降滤失剂、5~7份KCl、5~7份硅酸钠、2~4份稳定剂、65~70份重晶石、1~2份润滑剂。
下面就各组分作出详细说明:
(1)6%预水化膨润土浆:100ml淡水中含有6g膨润土,在钻井液中起增粘作用;
(2)降滤失剂:有聚阴离子纤维素、改性淀粉等;
(3)KCl:在钻井液中起抑制作用;
(4)硅酸钠:在钻井液中起抑制封堵作用;
(5)稳定剂:焦磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸五钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、二乙烯三胺五亚甲基磷酸五钠中的一种或两种混合物,在钻井液中起改善滤饼质量,降低HTHP滤失量,改善钻井液流变性的作用;
(6)润滑剂:改善钻井液的润滑性;
(7)加重剂:常用的加重剂有重晶石粉、石灰石粉,可根据体系所需的密度进行选择,可选择其中的一种或一种以上。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
配制密度为1.54g/cm3海水硅酸盐钻井液基浆:用量筒量取6%的预水化膨润土浆100ml及300ml海水置于浆杯中,在10,000r/min的转速下边搅拌边依次加入4.8g的聚阴离子纤维素、4.0g的改性淀粉、28.00g氯化钾、20.00g硅酸钠,高速搅拌20min,加入273g重晶石,高速搅拌30min,此即为海水基浆[2]。再加入8g聚合醇类润滑剂,8~16g焦磷酸盐,高速搅拌10min;
实施例2
按实施例1的方法配制海水基浆,加入8g聚醚类润滑剂,4~14g乙二胺四乙酸盐,高速搅拌10min,
实施例3
按实施例1的方法配制海水基浆,加入8g聚合醇类润滑剂,12~20g多聚磷酸盐,高速搅拌10min;
实施例4
按实施例1的方法配制海水基浆,加入8g油性润滑剂,高速搅拌10min;
实施例5
按实施例1的方法配制海水基浆,加入8g油性润滑剂,4~14g乙二胺四乙酸盐,高速搅拌10min;
实施例6
按实施例1的方法配制海水基浆[2],加入8g油性润滑剂,4~15g磺化沥青,4~14g乙二胺四乙酸盐,高速搅拌10min;
实施例7
按实施例1的方法配制海水基浆[2],加入8g油性润滑剂,4~15g磺化沥青,0.8~4.8g乙二胺四乙酸盐,12~20g 40%的有机磷酸盐溶液,高速搅拌10min。
将实施例1~实施例7的9杯海水硅酸盐钻井液分别在100℃下热滚16h,然后测定热滚后的常温下钻井液的流变性、API滤失量和100℃
3.5MPa下高温高压滤失量,结果见表2。
表2钻井液热滚后常规性能(ρ均为1.54g/cm3、热滚温度均为100℃)
实施例 |
AVmPa·s |
PVmPa·s |
YP(Pa) |
Gel(Pa/Pa) |
θ<sub>6</sub>/θ<sub>3</sub> |
HTHP100℃(ml) |
1 |
35 |
22 |
13 |
14/18 |
29/28 |
16.0 |
2 |
37.5 |
28 |
9.5 |
2.5/5 |
8/6 |
19.4 |
3 |
33.5 |
25 |
8.5 |
7/9 |
9/8 |
13.8 |
4 |
68 |
43 |
25 |
23/22 |
41/47 |
43.2 |
5 |
57.5 |
44 |
13.5 |
2/3 |
5/3 |
6.0 |
6 |
60 |
38 |
22 |
2/2.5 |
7/4 |
7.0 |
7 |
61 |
45 |
16 |
2/2.5 |
6/4 |
7.0 |
从表2可以看出,实施例1~7的海水硅酸盐钻井液流变性好,HTHP滤失量很小,泥饼很薄。
2.钻井液中抑制性评价
将实施例7的钻井液350ml、海水350ml分别装入两个老化罐中,并各加入25g钻屑,将老化罐在滚子加热炉中于100oC下恒温滚动16h后,取出老化罐冷却并将岩屑倒入40目的筛网,用清水缓缓地冲洗干净。将岩屑放入烘箱在105℃下烘干1h。将烘干的岩屑冷却至室温称重后,即可求出滚动回收率,结果见表3。
表3钻屑在海水及硅酸盐钻井液中的滚动回收率
钻井液类型 |
滚前质量 |
滚后质量 |
回收率% |
钻井液 |
25 |
22.1 |
88.4 |
海水 |
25 |
1.29 |
5.16 |
岩屑在海水中的滚动回收率很小,在海水硅酸盐钻井液中的滚动回收率较高。说明海水硅酸盐钻井液的抑制性较强。
3.抗污染性评价
在海水硅酸盐钻井液现场使用过程中,不可避免地会遇到钻屑侵入的现象,因此在实验室对上述污染情况进行了模拟实验,以评价钻井液的抗钻屑污染的性能。
为了考察海水硅酸盐钻井液体系抗钻屑侵污的性能,分别在配置好的实例7钻井液体系中分别加入不同量的钻屑粉或膨润土粉(过100目),在100℃下热滚16小时后分别测定其性能,结果见表4。
表4硅酸盐钻井液抗钻屑污染实验评价结果
配方 |
AVmPa·s |
PVmPa·s |
YP(Pa) |
Gel(Pa/Pa) |
θ<sub>6</sub>/θ<sub>3</sub> |
钻井液 |
26 |
18 |
8 |
4.5/9 |
12/11 |
钻井液+10%钻屑粉 |
30 |
22 |
8 |
3/8.5 |
10/9 |
钻井液+15%钻屑粉 |
31.5 |
24 |
7.5 |
2/6.5 |
10/9 |
钻井液+10%膨润土粉 |
31.5 |
27 |
4.5 |
1/2.5 |
5/4 |
钻井液+15%膨润土粉 |
36.5 |
31 |
5.5 |
1/3 |
5/4 |
从表4可以看出,在热滚前后,在硅酸盐钻井液中加入10%~15%的钻屑粉或膨润土粉后,钻井液性能稳定,说明该钻井液抵抗钻屑的污染能力强。
4.润滑性评价
钻井液除了必须具备优良的流变性及较好的抑制性之外,还必须具有良好的润滑性能。因为,钻井液的润滑性能不好,将会对起下钻产生较大的影响。以下是使用美国Baroid泥浆公司制造的E-P极压润滑仪测定的三种钻井液的润滑性。测试结果见表5。
从表5可以看出,硅酸盐钻井液在没有加润滑剂前,摩阻系数为0.29,加入LUBE后的硅酸盐钻井液摩阻系数为0.1309,摩阻系数降低率为54.86%,这说明这种钻井液的润滑性很好。
表5钻井液的润滑性
因此,改进的海水硅酸盐钻井液,具有以下优点:
(1)钻井液流变性好,抗钻屑污染能力强;
(2)具有良好的失水造壁性,HTHP滤失量小,泥饼很薄;
(3)钻井液抑制性好,润滑性强,摩阻系数很小。
改进的海水硅酸盐钻井液应用范围:
(1)软、硬脆性泥页岩等易垮塌的复杂地层。
(2)蒙脱石含量较高的水敏性地层。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。